一,设计模式的七大原则
1, 设计模式的目的
编写软件过程中,程序员面临着来自耦合性,内聚性以及可维护性,可扩展性,重用性,灵活性 等多方面的
挑战,设计模式是为了让程序(软件),具有更好
- 代码复用性(相同功能的代码只需要写一次)
- 可读性(代码简单易读)
- 可扩展性(当我们后期需要添加功能时,可以很容易实现,且不会代码的可用性)
- 可靠性(当我们增加功能后,不会对原有的功能影响)
- 高内聚低耦合
分享金句:
- 设计模式包含了面向对象的精髓,“懂了设计模式,你就懂了面向对象分析和设计(OOA/D)的精要”
- Scott Mayers 在其巨著《Effective C++》就曾经说过:C++老手和 C++新手的区别就是前者手背上有很多伤疤
2, 设计模式七大原则
设计模式原则,其实就是程序员在编程时,应当遵守的原则,也是各种设计模式的基础(即:设计模式为什么
这样设计的依据)
设计模式常用的七大原则有:
- 单一职责原则
- 接口隔离原则
- 依赖倒转(倒置)原则
- 里氏替换原则
- 开闭原则
- 迪米特法则
- 合成复用原则
3, 单一职责原则
3.1, 基本介绍
对于类来说,就是一个类对应一项职责。如果一个类有多个不同二点职责,且每个职责发生错误的时候都可能会影响到别的职责,那么这个类就应该将这些职责分开。
3.2, 应用实例
这里设置一个交通工具的类来阐述
版本一
package 单一原则;
/**
* @version v1.0
* @ProjectName: 设计模式
* @ClassName: SingleResponsibility1
* @Description: 最初是的代码
* @Author: ming
* @Date: 2022/4/10 17:09
*
* 问题在于飞机本应该是天上飞的,但是这里写的是地上跑的,所以因该根据不同的交通工具进行划分方法
*/
public class SingleResponsibility1 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Vehicle vehicle = new Vehicle();
vehicle.run("摩托车");
vehicle.run("汽车");
vehicle.run("飞机");
}
}
// 交通工具类
// 方式1
// 1. 在方式1 的run方法中,违反了单一职责原则
// 2. 解决的方案非常的简单,根据交通工具运行方法不同,分解成不同类即可
class Vehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + " 在公路上运行....");
}
}
问题在于飞机本应该是天上飞的,但是这里写的是地上跑的,所以因该根据不同的交通工具进行划分方法.
版本二
package 单一原则;
/**
* @version v1.0
* @ProjectName: 设计模式
* @ClassName: SingleResponsibility2
* @Description: 请描述该类的功能
* @Author: ming
* @Date: 2022/4/10 17:11
*
* 版本二,虽然完成了这个方法,但是他的代价太大了,他重新创建了三个类,且还需要就该main方法
* 但是他确实完美符合单一原则
*/
public class SingleResponsibility2 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
RoadVehicle roadVehicle = new RoadVehicle();
roadVehicle.run("摩托车");
roadVehicle.run("汽车");
AirVehicle airVehicle = new AirVehicle();
airVehicle.run("飞机");
}
}
//方案2的分析
//1. 遵守单一职责原则
//2. 但是这样做的改动很大,即将类分解,同时修改客户端
//3. 改进:直接修改Vehicle 类,改动的代码会比较少=>方案3
class RoadVehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "公路运行");
}
}
class AirVehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "天空运行");
}
}
class WaterVehicle {
public void run(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + "水中运行");
}
}
版本二,虽然完成了这个方法,但是他的代价太大了,他重新创建了三个类,且还需要就该main方法,但是他确实完美符合单一原则
版本三
package 单一原则;
/**
* @version v1.0
* @ProjectName: 设计模式
* @ClassName: SingleResponsibility3
* @Description: 请描述该类的功能
* @Author: ming
* @Date: 2022/4/10 17:12
* 这个方法的话他其实是不遵守类的单一原则的,他只完成了方法的单一原则,但是却减少了资源的浪费
* 但是这个方法的问题是,如果Vehicle2中有别的衍生方法,就会产生很大的问题,这个写法只能在方法很少的情况下用
*/
public class SingleResponsibility3 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Vehicle2 vehicle2 = new Vehicle2();
vehicle2.run("汽车");
vehicle2.runWater("轮船");
vehicle2.runAir("飞机");
}
}
//方式3的分析
//1. 这种修改方法没有对原来的类做大的修改,只是增加方法
//2. 这里虽然没有在类这个级别上遵守单一职责原则,但是在方法级别上,仍然是遵守单一职责
class Vehicle2 {
public void run(String vehicle) {
//处理
System.out.println(vehicle + " 在公路上运行....");
}
public void runAir(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + " 在天空上运行....");
}
public void runWater(String vehicle) {
System.out.println(vehicle + " 在水中行....");
}
//方法2.
//..
//..
//...
}
这个方法的话他其实是不遵守类的单一原则的,他只完成了方法的单一原则,但是却减少了资源的浪费,但是这个方法的问题是,如果Vehicle2中有别的衍生方法,就会产生很大的问题,这个写法只能在方法很少的情况下用。
3.3, 单一职责原则注意事项和细节
- 降低复杂度,一个类只负责一项职责。
- 提高类的可读性,可维护性。
- 降低变更引起的风险。
- 通常情况下,我们因该遵守单一职责原则,只有逻辑足够简单,才可以在代码级违反单一职责原则。只有类的方法数量足够少,可以在方法级保持单一职责原则。
4, 接口隔离原则
4.1, 基本介绍
理解
如果有几个类都要通过一个接口去以来别的类,但是我们仅需要的是接口中的几个方法,这个时候,我们可以将接口的方法拆分开,这样子就可以让其选择性继承接口。
4.2,应用实例
- 类 A 通过接口 Interface1 依赖类 B,类 C 通过接口 Interface1 依赖类 D,请编写代码完成此应用实例。
- 具体的依赖图如上
package 接口隔离原则;
/**
* @version v1.0
* @ProjectName: 设计模式
* @ClassName: Segregation1
* @Description: 请描述该类的功能
* @Author: ming
* @Date: 2022/4/10 21:50
*/
public class Segregation1 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
}
}
//接口
interface Interface1 {
void operation1();
void operation2();
void operation3();
void operation4();
void operation5();
}
class B implements Interface1 {
@Override
public void operation1() {
}
@Override
public void operation2() {
}
@Override
public void operation3() {
}
@Override
public void operation4() {
}
@Override
public void operation5() {
}
}
class D implements Interface1 {
@Override
public void operation1() {
}
@Override
public void operation2() {
}
@Override
public void operation3() {
}
@Override
public void operation4() {
}
@Override
public void operation5() {
}
}
class A { //A 类通过接口Interface1 依赖(使用) B类,但是只会用到1,2,3方法
public void depend1(Interface1 i) {
i.operation1();
}
public void depend2(Interface1 i) {
i.operation2();
}
public void depend3(Interface1 i) {
i.operation3();
}
}
class C { //C 类通过接口Interface1 依赖(使用) D类,但是只会用到1,4,5方法
public void depend1(Interface1 i) {
i.operation1();
}
public void depend4(Interface1 i) {
i.operation4();
}
public void depend5(Interface1 i) {
i.operation5();
}
}
4.3, 应传统方法的问题和使用接口隔离原则改进
-
类 A 通过接口 Interface1 依赖类 B,类 C 通过接口 Interface1 依赖类 D,如果接口 Interface1 对于类 A 和类 C来说不是最小接口,那么类 B 和类 D 必须去实现他们不需要的方法
-
将接口 Interface1 拆分为独立的几个接口,类 A 和类 C 分别与他们需要的接口建立依赖关系。也就是采用接口隔离原则
-
接口 Interface1 中出现的方法,根据实际情况拆分为三个接口
package 接口隔离原则.IMPROVE;
/**
* @version v1.0
* @ProjectName: 设计模式
* @ClassName: Segregation1
* @Description: 实现接口分离原则后的代码
* @Author: ming
* @Date: 2022/4/10 21:57
将之前的Interface1的五个方法分为三个接口,将方法1赋予接口1,将方法2,3赋予接口2,将方法4,5赋予接口3
*/
public class Segregation1 {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
// 使用一把
A a = new A();
a.depend1(new B()); // A类通过接口去依赖B类
a.depend2(new B());
a.depend3(new B());
C c = new C();
c.depend1(new D()); // C类通过接口去依赖(使用)D类
c.depend4(new D());
c.depend5(new D());
}
}
// 接口1
interface Interface1 {
void operation1();
}
// 接口2
interface Interface2 {
void operation2();
void operation3();
}
// 接口3
interface Interface3 {
void operation4();
void operation5();
}
class B implements Interface1, Interface2 {
@Override
public void operation1() {
System.out.println("B 实现了 operation1");
}
@Override
public void operation2() {
System.out.println("B 实现了 operation2");
}
@Override
public void operation3() {
System.out.println("B 实现了 operation3");
}
}
class D implements Interface1, Interface3 {
@Override
public void operation1() {
System.out.println("D 实现了 operation1");
}
@Override
public void operation4() {
System.out.println("D 实现了 operation4");
}
@Override
public void operation5() {
System.out.println("D 实现了 operation5");
}
}
class A { // A 类通过接口Interface1,Interface2 依赖(使用) B类,但是只会用到1,2,3方法
public void depend1(Interface1 i) {
i.operation1();
}
public void depend2(Interface2 i) {
i.operation2();
}
public void depend3(Interface2 i) {
i.operation3();
}
}
class C { // C 类通过接口Interface1,Interface3 依赖(使用) D类,但是只会用到1,4,5方法
public void depend1(Interface1 i) {
i.operation1();
}
public void depend4(Interface3 i) {
i.operation4();
}
public void depend5(Interface3 i) {
i.operation5();
}
}
5, 依赖倒转原则
5.1, 基本介绍
依赖倒转原则(Dependence Inversion Principle)是指 :
- 高层模块不应该依赖低层模块,二者都应该依赖其抽象 (有一个person类喝一个student类,不因该让person类去依赖student类)
- 高层模块不应该依赖低层模块,二者都应该依赖其抽象
- 依赖倒转(倒置)的中心思想是面向接口编程
- 依赖倒转原则是基于这样的设计理念:相对于细节的多变性,抽象的东西要稳定的多。以抽象为基础搭建的架构比以细节为基础的架构要稳定的多。在 java 中,抽象指的是接口或抽象类,细节就是具体的实现类
- 使用接口或抽象类的目的是制定好规范,而不涉及任何具体的操作,把展现细节的任务交给他们的实现类去完成
5.2, 应用实例
请编程完成 Person 接收消息的功能。
package 依赖倒置原则;
/**
* @version v1.0
* @ProjectName: 设计模式
* @ClassName: DependecyInversion
* @Description: 未使用依赖倒置原则的代码
* @Author: ming
* @Date: 2022/4/10 22:59
*
* 缺点:
* 1,如果我们要多一些别的消息源,就需要创建很多类,而且也要修改接受方的代码,最重要的是还要修改主方法。
*/
public class DependecyInversion {
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
person.receive(new Email());
}
}
class Email {
public String getInfo() {
return "电子邮件信息: hello,world";
}
}
//完成Person接收消息的功能
//方式1分析
//1. 简单,比较容易想到
//2. 如果我们获取的对象是 微信,短信等等,则新增类,同时Perons也要增加相应的接收方法
//3. 解决思路:引入一个抽象的接口IReceiver, 表示接收者, 这样Person类与接口IReceiver发生依赖
// 因为Email, WeiXin 等等属于接收的范围,他们各自实现IReceiver 接口就ok, 这样我们就符号依赖倒转原则
class Person {
public void receive(Email email ) {
System.out.println(email.getInfo());
}
}
- 实现方案 2(依赖倒转) + 分析说明
package 依赖倒置原则.improve;
/**
* @version v1.0
* @ProjectName: 设计模式
* @ClassName: DependecyInversion
* @Description: 使用依赖倒置后的代码
* @Author: ming
* @Date: 2022/4/10 23:03
* 好处是:我们消息源都因为继承了接口从而规范了他们的行为,且我们的接受放可以只使用一个方法就接受所有的消息。
*/
public class DependecyInversion {
public static void main(String[] args) {
//客户端无需改变
Person person = new Person();
person.receive(new Email());
person.receive(new WeiXin());
}
}
//定义接口 定义了一个接受消息的接口,用于制定接受消息的行为
interface IReceiver {
public String getInfo();
}
//发送消息源需要实现上面的接口
class Email implements IReceiver {
@Override
public String getInfo() {
return "电子邮件信息: hello,world";
}
}
//增加微信
class WeiXin implements IReceiver {
@Override
public String getInfo() {
return "微信信息: hello,ok";
}
}
//方式2
class Person {
//这里我们是对接口的依赖,这里需要传入的是接口,这样子只要是这个接口的实现类就都可以使用
public void receive(IReceiver receiver ) {
System.out.println(receiver.getInfo());
}
}
5.2, 依赖关系传递的三种方式和应用案例
-
接口传递
public class DependencyPass {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
ChangHong changHong = new ChangHong();
OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose();
openAndClose.open(changHong);
}
}
// 方式1: 通过接口传递实现依赖
// 开关的接口
interface IOpenAndClose {
//这方法我们传入参数的时候将ITV接口传入,之后就在使用该方法是需要他的实现类
public void open(ITV tv); //抽象方法,接收接口
}
interface ITV { //ITV接口
public void play();
}
class ChangHong implements ITV {
@Override
public void play() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("长虹电视机,打开");
}
}
// 实现接口
class OpenAndClose implements IOpenAndClose{
public void open(ITV tv){
tv.play();
}
}
-
构造方法传递
public class DependencyPass {
public static void main(String[] args) {
//通过构造器进行依赖传递
ChangHong changHong = new ChangHong();
OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose(changHong);
openAndClose.open();
}
}
// 方式2: 通过构造方法依赖传递
interface IOpenAndClose {
public void open(); //抽象方法
}
interface ITV { //ITV接口
public void play();
}
class OpenAndClose implements IOpenAndClose{
public ITV tv; //成员
public OpenAndClose(ITV tv){ //构造器 需要注入一个具体的ITV接口的实现类
this.tv = tv;
}
@Override
public void open(){
this.tv.play();
}
}
class ChangHong implements ITV {
@Override
public void play() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("长虹电视机,打开");
}
}
-
setter方式传递
public class DependencyPass {
public static void main(String[] args) {
//通过setter方法进行依赖传递
ChangHong changHong = new ChangHong();
OpenAndClose openAndClose = new OpenAndClose();
openAndClose.setTv(changHong);
openAndClose.open();
}
}
//方式3 , 通过setter方法传递
interface IOpenAndClose {
public void open(); // 抽象方法
public void setTv(ITV tv);
}
interface ITV { // ITV接口
public void play();
}
class OpenAndClose implements IOpenAndClose {
private ITV tv;
public void setTv(ITV tv) {
this.tv = tv;
}
public void open() {
this.tv.play();
}
}
5.3, 依赖倒转原则的注意事项和细节
- 低层模块尽量都要有抽象类或接口,或者两者都有,程序稳定性更好.
- 变量的声明类型尽量是抽象类或接口, 这样我们的变量引用和实际对象间,就存在一个缓冲层,利于程序扩展
和优化
- 继承时遵循里氏替换原则
总结
其实依赖倒转原则就是指,在可以的情况下不要让一个类孤零零的存在,最好要有接口或者抽象类来规范他。同时这样做也可以提高代码的复用性。就例如上面应用实例,最初我们没有用接口,那么我们没创建一个消息源就需要创建一个消息源,且要修改接受者的方法,还要修改main方法,但是用接口后,我们可以直接通过传入接口实现上面的操作。同时,我们还可以进行功能的扩展,只要在接口中实现即可。
6, 里氏替换原则
6.1, OO 中的继承性的思考和说明
- 继承包含这样一层含义:父类中凡是已经实现好的方法,实际上是在设定规范和契约,虽然它不强制要求所有的子类必须遵循这些契约,但是如果子类对这些已经实现的方法任意修改,就会对整个继承体系造成破坏。 (这里的意思就是指,他们在非必要的情况下不要去修改父类方法,举一个例子,加入子类把所有的父类的方法都修改完了,那么还有什么必要去在继承这个父类呢?)
- 继承在给程序设计带来便利的同时,也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来侵入性,程序的可移植性降低,增加对象间的耦合性,如果一个类被其他的类所继承,则当这个类需要修改时,必须考虑到所有的子类,并且父类修改后,所有涉及到子类的功能都有可能产生故障。(如果a类继承了b类,那么b类进行修改的话就会对a产生影响)
- 问题提出:在编程中,如何正确的使用继承? => 里氏替换原则
6.2, 基本介绍
- 里氏替换原则(Liskov Substitution Principle)在 1988 年,由麻省理工学院的以为姓里的女士提出的。
- 如果对每个类型为 T1 的对象 o1,都有类型为 T2 的对象 o2,使得以 T1 定义的所有程序 P 在所有的对象 o1 都代换成 o2 时,程序 P 的行为没有发生变化,那么类型 T2 是类型 T1 的子类型。换句话说,所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。
- 在使用继承时,遵循里氏替换原则,在子类中尽量不要重写父类的方法 。
- 里氏替换原则告诉我们,继承实际上让两个类耦合性增强了,在适当的情况下,可以通过聚合,组合,依赖 来解决问题。 (如果你真的需要继承,那么可以吧这两个类进行抽出一个更基本的类)。
6.3, 一个程序引出的问题和思考
package 里氏替换原则;
/**
* @version v1.0
* @ProjectName: 设计模式
* @ClassName: Liskov
* @Description: 请描述该类的功能
* @Author: ming
* @Date: 2022/4/11 21:32
* 在这个类中,我们发现因为我们的重写父类方法导致在后面的使用中不小心用错了方法,产生了一些错误。
* 所以解决的办法是创建一个更为基础的类让其进行继承。当需要其他类的方法使用组合的方式
*/
public class Liskov {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
A a = new A();
System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3));
System.out.println("1-8=" + a.func1(1, 8));
System.out.println("-----------------------");
B b = new B();
System.out.println("11-3=" + b.func1(11, 3));//这里本意是求出11-3
System.out.println("1-8=" + b.func1(1, 8));// 1-8
System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3));
}
}
// A类
class A {
// 返回两个数的差
public int func1(int num1, int num2) {
return num1 - num2;
}
}
// B类继承了A
// 增加了一个新功能:完成两个数相加,然后和9求和
class B extends A {
//这里,重写了A类的方法, 可能是无意识
public int func1(int a, int b) {
return a + b;
}
public int func2(int a, int b) {
return func1(a, b) + 9;
}
}
6.3, 解决方法
package 里氏替换原则.improve;
/**
* @version v1.0
* @ProjectName: 设计模式
* @ClassName: Liskov
* @Description: 请描述该类的功能
* @Author: ming
* @Date: 2022/4/11 21:32
*
* 在这里我们创建了一个基础的此类Base,让A类和B类进行继承,同时因为b类需要用到A类的方
* 法,所以我们可以吧A类注入,从而调用A类的方法
*/
public class Liskov {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
A a = new A();
System.out.println("11-3=" + a.func1(11, 3));
System.out.println("1-8=" + a.func1(1, 8));
System.out.println("-----------------------");
B b = new B();
//因为B类不再继承A类,因此调用者,不会再func1是求减法
//调用完成的功能就会很明确
System.out.println("11+3=" + b.func1(11, 3));//这里本意是求出11+3
System.out.println("1+8=" + b.func1(1, 8));// 1+8
System.out.println("11+3+9=" + b.func2(11, 3));
//使用组合仍然可以使用到A类相关方法
System.out.println("11-3=" + b.func3(11, 3));// 这里本意是求出11-3
}
}
//创建一个更加基础的基类
class Base {
//把更加基础的方法和成员写到Base类
}
// A类
class A extends Base {
// 返回两个数的差
public int func1(int num1, int num2) {
return num1 - num2;
}
}
// B类继承了A
// 增加了一个新功能:完成两个数相加,然后和9求和
class B extends Base {
//如果B需要使用A类的方法,使用组合关系
private A a = new A();
//这里,重写了A类的方法, 可能是无意识
public int func1(int a, int b) {
return a + b;
}
public int func2(int a, int b) {
return func1(a, b) + 9;
}
//我们仍然想使用A的方法
public int func3(int a, int b) {
return this.a.func1(a, b);
}
}
7, 开闭原则
7.1, 基本介绍
- 开闭原则(Open Closed Principle)是编程中最基础、最重要的设计原则
- 一个软件实体如类,模块和函数应该对扩展开放(对提供方),对修改关闭(对使用方)。用抽象构建框架,用实
现扩展细节。
- 当软件需要变化时,尽量通过扩展软件实体的行为来实现变化,而不是通过修改已有的代码来实现变化。
- 编程中遵循其它原则,以及使用设计模式的目的就是遵循开闭原则。
7.2, 看下面一段代码
看一个画图形的功能
package 开闭原则;
/**
* @version v1.0
* @ProjectName: 设计模式
* @ClassName: Ocp
* @Description: 请描述该类的功能
* @Author: ming
* @Date: 2022/4/11 22:06
* 这个中的问题是,如果提供放多提供了一个类,这个时候使用方如果要使用的话,还需要将修改,破坏了开闭原则
*/
public class Ocp {
public static void main(String[] args) {
//使用看看存在的问题
GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
graphicEditor.drawShape(new Circle());
graphicEditor.drawShape(new Triangle());
}
}
//这是一个用于绘图的类 [使用方]
class GraphicEditor {
//接收Shape对象,然后根据type,来绘制不同的图形
public void drawShape(Shape s) {
if (s.m_type == 1)
drawRectangle(s);
else if (s.m_type == 2)
drawCircle(s);
else if (s.m_type == 3)
drawTriangle(s);
}
//绘制矩形
public void drawRectangle(Shape r) {
System.out.println(" 绘制矩形 ");
}
//绘制圆形
public void drawCircle(Shape r) {
System.out.println(" 绘制圆形 ");
}
//绘制三角形
public void drawTriangle(Shape r) {
System.out.println(" 绘制三角形 ");
}
}
//Shape类,基类
class Shape {
int m_type;
}
class Rectangle extends Shape {
Rectangle() {
super.m_type = 1;
}
}
class Circle extends Shape {
Circle() {
super.m_type = 2;
}
}
//新增画三角形
class Triangle extends Shape {
Triangle() {
super.m_type = 3;
}
}
7.3, 方式 1 的优缺点
- 优点是比较好理解,简单易操作。
- 缺点是违反了设计模式的 ocp 原则,即对扩展开放(提供方),对修改关闭(使用方)。即当我们给类增加新功能的时候,尽量不修改代码,或者尽可能少修改代码.
- 比如我们这时要新增加一个图形种类 三角形,我们需要做如下修改,修改的地方较多
7.4, 改进的思路分析
思路:把创建 Shape 类做成抽象类,并提供一个抽象的 draw 方法,让子类去实现即可,这样我们有新的图形
种类时,只需要让新的图形类继承 Shape,并实现 draw 方法即可,使用方的代码就不需要修 -> 满足了开闭原则
package 开闭原则.improve;
/**
* @version v1.0
* @ProjectName: 设计模式
* @ClassName: Ocp
* @Description: 请描述该类的功能
* @Author: ming
* @Date: 2022/4/11 22:08
* 解决办法:
* 我们将基础类中在添加一个画画的方法。在每个子类中进行定制化的实现。这样子就不用在父类中进行
*/
public class Ocp {
public static void main(String[] args) {
//使用看看存在的问题
GraphicEditor graphicEditor = new GraphicEditor();
graphicEditor.drawShape(new Rectangle());
graphicEditor.drawShape(new Circle());
graphicEditor.drawShape(new Triangle());
graphicEditor.drawShape(new OtherGraphic());
}
}
//这是一个用于绘图的类 [使用方]
class GraphicEditor {
//接收Shape对象,调用draw方法
public void drawShape(Shape s) {
s.draw();
}
}
//Shape类,基类
abstract class Shape {
int m_type;
public abstract void draw();//抽象方法
}
class Rectangle extends Shape {
Rectangle() {
super.m_type = 1;
}
@Override
public void draw() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 绘制矩形 ");
}
}
class Circle extends Shape {
Circle() {
super.m_type = 2;
}
@Override
public void draw() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 绘制圆形 ");
}
}
//新增画三角形
class Triangle extends Shape {
Triangle() {
super.m_type = 3;
}
@Override
public void draw() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 绘制三角形 ");
}
}
//新增一个图形
class OtherGraphic extends Shape {
OtherGraphic() {
super.m_type = 4;
}
@Override
public void draw() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(" 绘制其它图形 ");
}
}
8, 迪米特法则
8.1, 基本介绍
- 一个对象应该对其他对象保持最少的了解
- 类与类关系越密切,耦合度越大
- 迪米特法则(Demeter Principle)又叫最少知道原则,即一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说,对于被依赖的类不管多么复杂,都尽量将逻辑封装在类的内部。对外除了提供的 public 方法,不对外泄露任何信息
- 迪米特法则还有个更简单的定义:只与直接的朋友通信
- 直接的朋友:每个对象都会与其他对象有耦合关系,只要两个对象之间有耦合关系,我们就说这两个对象之间
是朋友关系。耦合的方式很多,依赖,关联,组合,聚合等。其中,我们称****出现成员变量,方法参数,方法返回值中的类为直接的朋友,而出现在局部变量中的类不是直接的朋友。也就是说,陌生的类最好不要以局部变量的形式出现在类的内部。
- 总结:这个原则就是类似与我们写项目,user类的所有的方法最好都放入user类中,不要放入别的类里,如果别的类要用的话,直接吧这个类注入使用其方法。
8.2, 应用实例
- 有一个学校,下属有各个学院和总部,现要求打印出学校总部员工 ID 和学院员工的 id
- 编程实现上面的功能, 看代码演示
package 迪米特原则;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* @version v1.0
* @ProjectName: 设计模式
* @ClassName: Demeter1
* @Description: 请描述该类的功能
* @Author: ming
* @Date: 2022/4/11 22:46
*/
//客户端
public class Demeter1 {
public static void main(String[] args) {
//创建了一个 SchoolManager 对象
SchoolManager schoolManager = new SchoolManager();
//输出学院的员工id 和 学校总部的员工信息
schoolManager.printAllEmployee(new CollegeManager());
}
}
//学校总部员工类
class Employee {
private String id;
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getId() {
return id;
}
}
//学院的员工类
class CollegeEmployee {
private String id;
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getId() {
return id;
}
}
//管理学院员工的管理类
class CollegeManager {
//返回学院的所有员工
public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() {
List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<CollegeEmployee>();
for (int i = 0; i < 10; i++) { //这里我们增加了10个员工到 list
CollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();
emp.setId("学院员工id= " + i);
list.add(emp);
}
return list;
}
}
//学校管理类
//分析 SchoolManager 类的直接朋友类有哪些 Employee、CollegeManager
//CollegeEmployee 不是 直接朋友 而是一个陌生类,这样违背了 迪米特法则
class SchoolManager {
//返回学校总部的员工
public List<Employee> getAllEmployee() {
List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
for (int i = 0; i < 5; i++) { //这里我们增加了5个员工到 list
Employee emp = new Employee();
emp.setId("学校总部员工id= " + i);
list.add(emp);
}
return list;
}
//该方法完成输出学校总部和学院员工信息(id)
void printAllEmployee(CollegeManager sub) {
//分析问题
//1. 这里的 CollegeEmployee 不是 SchoolManager的直接朋友
//2. CollegeEmployee 是以局部变量方式出现在 SchoolManager
//3. 违反了 迪米特法则
//获取到学院员工
List<CollegeEmployee> list1 = sub.getAllEmployee();
System.out.println("------------学院员工------------");
for (CollegeEmployee e : list1) {
System.out.println(e.getId());
}
//获取到学校总部员工
List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
System.out.println("------------学校总部员工------------");
for (Employee e : list2) {
System.out.println(e.getId());
}
}
}
8.3, 应用实例改进
- 前面设计的问题在于 SchoolManager 中,CollegeEmployee 类并不是 SchoolManager 类的直接朋友 (分析)
- 按照迪米特法则,应该避免类中出现这样非直接朋友关系的耦合
- 对代码按照迪米特法则 进行改进.
- 就是将SchoolManager 的输出所有的学院员工的方法放入学院管理类中
package 迪米特原则.improve;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* @version v1.0
* @ProjectName: 设计模式
* @ClassName: Demeter1
* @Description: 请描述该类的功能
* @Author: ming
* @Date: 2022/4/11 22:46
*/
//客户端
public class Demeter1 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("~~~使用迪米特法则的改进~~~");
//创建了一个 SchoolManager 对象
SchoolManager schoolManager = new SchoolManager();
//输出学院的员工id 和 学校总部的员工信息
schoolManager.printAllEmployee(new CollegeManager());
}
}
//学校总部员工类
class Employee {
private String id;
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getId() {
return id;
}
}
//学院的员工类
class CollegeEmployee {
private String id;
public void setId(String id) {
this.id = id;
}
public String getId() {
return id;
}
}
//管理学院员工的管理类
class CollegeManager {
//返回学院的所有员工
public List<CollegeEmployee> getAllEmployee() {
List<CollegeEmployee> list = new ArrayList<CollegeEmployee>();
for (int i = 0; i < 10; i++) { //这里我们增加了10个员工到 list
CollegeEmployee emp = new CollegeEmployee();
emp.setId("学院员工id= " + i);
list.add(emp);
}
return list;
}
//输出学院员工的信息
public void printEmployee() {
//获取到学院员工
List<CollegeEmployee> list1 = getAllEmployee();
System.out.println("------------学院员工------------");
for (CollegeEmployee e : list1) {
System.out.println(e.getId());
}
}
}
//学校管理类
//分析 SchoolManager 类的直接朋友类有哪些 Employee、CollegeManager
//CollegeEmployee 不是 直接朋友 而是一个陌生类,这样违背了 迪米特法则
class SchoolManager {
//返回学校总部的员工
public List<Employee> getAllEmployee() {
List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
for (int i = 0; i < 5; i++) { //这里我们增加了5个员工到 list
Employee emp = new Employee();
emp.setId("学校总部员工id= " + i);
list.add(emp);
}
return list;
}
//该方法完成输出学校总部和学院员工信息(id)
void printAllEmployee(CollegeManager sub) {
//分析问题
//1. 将输出学院的员工方法,封装到CollegeManager
sub.printEmployee();
//获取到学校总部员工
List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();
System.out.println("------------学校总部员工------------");
for (Employee e : list2) {
System.out.println(e.getId());
}
}
}
8.4, 迪米特法则注意事项和细节
- 迪米特法则的核心是降低类之间的耦合
- 但是注意:由于每个类都减少了不必要的依赖,因此迪米特法则只是要求降低类间(对象间)耦合关系, 并不是
要求完全没有依赖关系
9, 合成复用原则
9.1, 基本介绍
原则是尽量使用合成/聚合的方式,而不是使用继承。
用大白话将,就是当我们发现我们的子类只是为了用父类方法而去继承,就不符合我们的合成复用原则。我们应该将这个父类注入到子类中,从而通过父类对象调用其方法。
9.2, 设计原则核心思想
- 找出应用中可能需要变化之处,把它们独立出来,不要和那些不需要变化的代码混在一起。
- 针对接口编程,而不是针对实现编程。
- 为了交互对象之间的松耦合设计而努力
二, UML 类图
1, UML 基本介绍
-
UML——Unified modeling language UML (统一建模语言),是一种用于软件系统分析和设计的语言工具,它用于帮助软件开发人员进行思考和记录思路的结果
-
UML 本身是一套符号的规定,就像数学符号和化学符号一样,这些符号用于描述软件模型中的各个元素和他
们之间的关系,比如类、接口、实现、泛化、依赖、组合、聚合等,如右图:
-
使用 UML 来建模,常用的工具有 Rational Rose , 也可以使用一些插件来建模
2, UML 图
画 UML 图与写文章差不多,都是把自己的思想描述给别人看,关键在于思路和条理,UML 图分类:
- 用例图(use case)
- 静态结构图:类图、对象图、包图、组件图、部署图
- 动态行为图:交互图(时序图与协作图)、状态图、活动图
说明:
- 类图是描述类与类之间的关系的,是 UML 图中最核心的
3, UML 类图
- 用于描述系统中的类(对象)本身的组成和类(对象)之间的各种静态关系。
- 类之间的关系:依赖、泛化(继承)、实现、关联、聚合与组合。
4, 类图—依赖关系
只要是在类中用到了对方,那么他们之间就存在依赖关系。如果没有对方,连编绎都通过不了。
public class PersonServiceBean {
private PersonDao personDao;//类
public void save(Person person){}
public IDCard getIDCard(Integer personid){}
public void modify(){
Department department = new Department();
}
}
public class PersonDao{}
public class IDCard{}
public class Person{}
public class Department{}
小结
5, 类图—泛化关系
泛化关系实际上就是继承关系,他是依赖关系的特例
public abstract class DaoSupport{
public void save(Object entity){
}
public void delete(Object id){
}
}
public class PersonServiceBean extends Daosupport{}
小结:
- 泛化关系实际上就是继承关系
- 如果 A 类继承了 B 类,我们就说 A 和 B 存在泛化关系
6, 类图—实现关系
实现关系实际上就是 A 类实现 B 接口,他是依赖关系的特例
public interface PersonService {
public void delete(Interger id);
}
public class PersonServiceBean implements PersonService {
public void delete(Interger id){}
}
7, 类图—关联关系
小结
- 关联关系就是一种拥有关系,它使一个类知道另外一个类的属性和方法。就比如上图讲的,一个人有一个身份证这个对象,可以通过这个对象调用身份证方法。
- 关联可以时双向的也可以时单向的。
- 代码的实现就是成员变量
8, 类图—聚合关系
8.1, 基本介绍
聚合关系(Aggregation)表示的是整体和部分的关系,整体与部分可以分开。聚合关系是关联关系的特例,所
以他具有关联的导航性与多重性。
如:一台电脑由键盘(keyboard)、显示器(monitor),鼠标等组成;组成电脑的各个配件是可以从电脑上分离出来
的,使用带空心菱形的实线来表示:
8.2, 应用实例
小结
- 聚合关系是整体与部分的关系。是一种强关联关系。关联和聚合在语法上无法区分,必须考察具体的逻辑关系。
- 代码实现:成员变量。
9, 类图—组合关系
9.1, 基本介绍
组合关系:也是整体与部分的关系,但是整体与部分不可以分开。
再看一个案例:在程序中我们定义实体:Person 与 IDCard、Head, 那么 Head 和 Person 就是组合,IDCard 和
Person 就是聚合。
但是如果在程序中 Person 实体中定义了对 IDCard 进行级联删除,即删除 Person 时连同 IDCard 一起删除,那
么 IDCard 和 Person 就是组合了.
public class Person{
private IDCard card;
private Head head = new Head();
}
public class IDCard{}
public class Head{}
小结
- 组合关系也是整体与部分的关系。例如没有公司就没有部门,没有学校就没有学院。这是一种比聚合关系还要强的关系,他要求普通的聚合关系中代表整体的对象拥有部分对象的生命周期。
- 代码实现:成员变量
各种关系的强弱
泛化=实现>组合>聚合>关联>依赖
三,单例模式
1, 单例设计模式介绍
所谓类的单例设计模式,就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中,对某个类只能存在一个对象实例,
并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)。
比如 Hibernate 的 SessionFactory,它充当数据存储源的代理,并负责创建 Session 对象。SessionFactory 并不是轻量级的,一般情况下,一个项目通常只需要一个 SessionFactory 就够,这是就会使用到单例模式。
2, 单例设计模式八种方式
单例模式有八种方式:
- 饿汉式(静态常量)
- 饿汉式(静态代码块)
- 懒汉式(线程不安全)
- 懒汉式(线程安全,同步方法)
- 懒汉式(线程安全,同步代码块)
- 双重检查
- 静态内部类
- 枚举
3, 饿汉式(静态常量)
饿汉式(静态常量)应用实例
步骤如下:
- 构造器私有化 (防止 new )
- 类的内部创建对象
- 向外暴露一个静态的公共方法。getInstance
- 代码实现
package type1;
/**
* @version v1.0
* @ProjectName: 设计模式
* @ClassName: SingletonTest01
* @Description: 单例模式之饿汉式
* @Author: ming
* @Date: 2022/4/13 20:16
* 饿汉式就是上来我就要一个对象可以用,且一个类只能右一个对象,那么我们就只能让构造方法私有化
* 从而只用我们在类中创建的这个对象。
* 优点:这种写法比较简单,就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题(因为我只有一个对象)
* 缺点:在类装载的时候就创建了对象,极其消耗内存
*/
public class SingletonTest01 {
public static void main(String[] args) {
}
}
class Singleton {
/**
* 1,构造器私有化,外部不能调用
*/
private Singleton() {
}
//2,本来内部创建对象实例
private final static Singleton instance = new Singleton();
/**
* 3,提供一个公有的静态方法,返回实例对象
* @return
*/
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
优缺点说明:
- 优点:这种写法比较简单,就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。
- 缺点:在类装载的时候就完成实例化,没有达到 Lazy Loading 的效果。如果从始至终从未使用过这个实例,则会造成内存的浪费
- 这种方式基于 classloder 机制避免了多线程的同步问题,不过,instance 在类装载时就实例化,在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法,但是导致类装载的原因有很多种,因此不能确定有其他的方式(或者其他的静态方法)导致类装载,这时候初始化 instance 就没有达到 lazy loading 的效果
- 结论:这种单例模式可用,可能造成内存浪费
4, 饿汉式(静态代码块)
package type1;
/**
* @version v1.0
* @ProjectName: 设计模式
* @ClassName: SingletonTest02
* @Description: 饿汉式(静态代码块)
* @Author: ming
* @Date: 2022/4/13 21:38
*/
public class SingletonTest02 {
public static void main(String[] args) {
//测试
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(instance == instance2); // true
System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
}
}
class Singleton02 {
private Singleton02() {
}
private static Singleton02 instance;
static {
instance = new Singleton02();
}
public static Singleton02 getInstance() {
return instance;
}
}
优缺点说明:
- 这种方式和上面的方式其实类似,只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中,也是在类装载的时候,就执行静态代码块中的代码,初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。
- 结论:这种单例模式可用,但是可能造成内存浪费
5, 懒汉式(线程不安全)
package type1;
/**
* @version v1.0
* @ProjectName: 设计模式
* @ClassName: SingletonTest03
* @Description: 请描述该类的功能
* @Author: ming
* @Date: 2022/4/13 21:44
* 1,起到了Lazy Loading的效果,但是只能在单线程下使用。
* 2,如果在多线程下,一个线程进入了if语句,还未来得及往下执行,另外一个线程也通过这个判断语句,这个时候就会产生多个实例。
* 所以在多线程的时候不能使用这种方法
* 3,结论:在实际开发中,不要用这种方式
*/
public class SingletonTest03 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("懒汉式1 , 线程不安全~");
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(instance == instance2); // true
System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
}
}
class Singleton03 {
private static Singleton03 instance;
private Singleton03() {
}
/**
* 饿汉式和懒汉式的区别就在于此,懒汉式是在我们需要这个对象的时候才会创建他
* @return
*/
public static Singleton03 getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton03();
}
return instance;
}
}
优缺点:
- 起到了 Lazy Loading 的效果,但是只能在单线程下使用。
- 如果在多线程下,一个线程进入了 if (singleton == null)判断语句块,还未来得及往下执行,另一个线程也通过了这个判断语句,这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式 。
- 结论:在实际开发中,不要使用这种方式 。
6, 懒汉式(线程安全,同步方法)
package type2;
/**
* @version v1.0
* @ProjectName: 设计模式
* @ClassName: SingletonTest03
* @Description: 懒汉式(线程安全,同步方法)
* @Author: ming
* @Date: 2022/4/13 21:44
* 1,解决了线程安全问题。
* 2,效率太低了,每个线程在想活得类的实例时候,执行getInstance()方法都需要进行同步。而其实这个方法只执
* 行一次实例化就够了,后面想获取类的实例,直接return就行了,方法进行同步的效率太低。
* 3,结论:在实际开发中,不要用这种方式
*/
public class SingletonTest04 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("懒汉式2 , 线程安全~");
Singleton04 instance = Singleton04.getInstance();
Singleton04 instance2 = Singleton04.getInstance();
System.out.println(instance == instance2); // true
System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
}
}
class Singleton04 {
private static Singleton04 instance;
private Singleton04() {
}
/**
* 饿汉式的线程安全版就是在这个方法上加一个锁即可
* @return
*/
public static synchronized Singleton04 getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton04();
}
return instance;
}
}
优缺点说明:
- 解决了线程安全问题
- 效率太低了,每个线程在想获得类的实例时候,执行 getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了,后面的想获得该类实例,直接 return 就行了。方法进行同步效率太低
- 结论:在实际开发中,不推荐使用这种方式
7, 懒汉式(线程安全,同步代码块)
不推荐使用
8, 双重检查
产生原因
正常的情况下,我们直接使用关键字synchronized将它加在方法getInstance()上面即可解决问题,但是加锁的操作是很影响程序性能的,由于同步一个方法会降低100倍或更高的性能,而每个线程在调用getInstance()都会获取类的锁,所以这是很消耗内存资源的;并且单例对象一旦初始化完成,获取和释放锁就显得很不必要,即一旦一个线程new 了单例对象,后面的程序再来获取锁并进行对象是否为空的判断很没有必要,所以出现了"双重检查锁定模式"
代码实现
package type3;
/**
* @version v1.0
* @ProjectName: 设计模式
* @ClassName: SingletonTest06
* @Description: 双重检查
* @Author: ming
* @Date: 2022/4/13 22:08
* 1,他解决了线程安全的问题,也解决了速率的问题
*/
public class SingletonTest06 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("双重检查");
Singleton instance = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(instance == instance2); // true
System.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());
System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());
}
}
class Singleton {
private static volatile Singleton singleton;
private Singleton() {
}
/**
* 双重检查可以解决之前的所有问题。
* 加入线程a和线程b都调用了getInstance方法,这个时候线程a到了第一个if判断,线程b到了第二个if处,此时因为
* 线程b在同步块中,当线程b执行完后,线程a再次进行时就会发现已经创建好了实例,之后的线程也就都只能走到第一个if
* 同步块,而线程b卡在if处,
* @return
*/
public static Singleton getInstance() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
注意:
第一次if判断是在避免不必要的加
本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系:hwhale#tublm.com(使用前将#替换为@)