设计模式学习之路:7大设计原则

it2026-01-15  6

开闭原则

通过接口和抽象方法为软件定义一个稳定的抽象层而将相同的可变因素封装在相同的具体实现类中。

一个简单例子

Windows 的主题是桌面背景图片、窗口颜色和声音等元素的组合。用户可以根据自己的喜爱更换自己的桌面主题,也可以从网上下载新的主题。这些主题有共同的特点,可以为其定义一个抽象类(Abstract Subject),而每个具体的主题(Specific Subject)是其子类。用户窗体可以根据需要选择或者增加新的主题,而不需要修改原代码,所以它是满足开闭原则的

里氏替换原则

里氏替换原则规定着什么时候可以继承什么时候不可以继承,也就是子类继承父类时,除添加新的方法完成新增功能外,尽量不要重写父类的方法。

具体实现

子类可以实现父类的抽象方法,但不能覆盖父类的非抽象方法 子类中可以增加自己特有的方法 当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(即方法的输入参数)要比父类的方法更宽松 当子类的方法实现父类的方法时(重写/重载或实现抽象方法),方法的后置条件(即方法的的输出/返回值)要比父类的方法更严格或相等

一个简单的例子

鸟一般都会飞行,如燕子的飞行速度大概是每小时 120 千米。但是新西兰的几维鸟由于翅膀退化无法飞行。假如要设计一个实例,计算这两种鸟飞行 300 千米要花费的时间。显然,拿燕子来测试这段代码,结果正确,能计算出所需要的时间;但拿几维鸟来测试,结果会发生“除零异常”或是“无穷大”,明显不符合预期,

package principle; public class LSPtest { public static void main(String[] args) { Bird bird1=new Swallow(); Bird bird2=new BrownKiwi(); bird1.setSpeed(120); bird2.setSpeed(120); System.out.println("如果飞行300公里:"); try { System.out.println("燕子将飞行"+bird1.getFlyTime(300)+"小时."); System.out.println("几维鸟将飞行"+bird2.getFlyTime(300)+"小时。"); } catch(Exception err) { System.out.println("发生错误了!"); } } } //鸟类 class Bird { double flySpeed; public void setSpeed(double speed) { flySpeed=speed; } public double getFlyTime(double distance) { return(distance/flySpeed); } } //燕子类 class Swallow extends Bird{} //几维鸟类 class BrownKiwi extends Bird { public void setSpeed(double speed) { flySpeed=0; } }

运行结果

如果飞行300公里: 燕子将飞行2.5小时. 几维鸟将飞行Infinity小时。

程序运行错误的原因是:几维鸟类重写了鸟类的 setSpeed(double speed) 方法,这违背了里氏替换原则。正确的做法是:取消几维鸟原来的继承关系,定义鸟和几维鸟的更一般的父类,如动物类,它们都有奔跑的能力。几维鸟的飞行速度虽然为 0,但奔跑速度不为 0,可以计算出其奔跑 300 千米所要花费的时间

依赖倒置原则

要面向接口编程,不要面向实现编程

实现方法

每个类尽量提供接口或抽象类,或者两者都具备。变量的声明类型尽量是接口或者是抽象类。任何类都不应该从具体类派生。使用继承时尽量遵循里氏替换原则。

一个简单的例子

购物程序

package principle; public class DIPtest { public static void main(String[] args) { Customer wang=new Customer(); System.out.println("顾客购买以下商品:"); wang.shopping(new ShaoguanShop()); wang.shopping(new WuyuanShop()); } } //商店 interface Shop { public String sell(); //卖 } //韶关网店 class ShaoguanShop implements Shop { public String sell() { return "韶关土特产:香菇、木耳……"; } } //婺源网店 class WuyuanShop implements Shop { public String sell() { return "婺源土特产:绿茶、酒糟鱼……"; } } //顾客 class Customer { public void shopping(Shop shop) { //购物 System.out.println(shop.sell()); } }

单一职责原则

每个接口尽量承担一个模块,同一职责

接口隔离

学生成绩管理程序一般包含插入成绩、删除成绩、修改成绩、计算总分、计算均分、打印成绩信息、査询成绩信息等功能,如果将这些功能全部放到一个接口中显然不太合理,正确的做法是将它们分别放在输入模块、统计模块和打印模块等 3 个模块中

迪米特原则

合成复用原则

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