面向对象设计模式七大设计原则

明志德道

发布于 2023-10-21 17:29:35

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发布于 2023-10-21 17:29:35

文章被收录于专栏：明志德到的IT笔记明志德到的IT笔记

设计模式：面向对象语言开发过程中，遇到种种的场景和问题，提出的解决方案和思路，沉淀下来，设计模式是解决具体问题的套路

设计模式七大原则：面向对象语言开发过程中，推荐的一些指导性原则，这些是没有明确的招数的，而且也经常被忽视或者违背！

一：单一职责原则（Single Responsibility Principle）

单一职责原则就是一个类只负责一件事儿，面向对象语言开发，类就是一个最基本的单位，单一职责的原则就是封装的粒度，主要关注的单个类实现的功能

比如我们下面的例子

/// <summary>
/// 封装
/// 动物类
/// 简单意味着稳定
/// </summary>
public class Animal
{
    private string _Name = null;
    public Animal(string name)
    {
        this._Name = name;
    }
   
    //应该拆分了
    public void Action()
    {
        if (this._Name.Equals("鸡"))
            Console.WriteLine($"{this._Name} flying");
        else if (this._Name.Equals("牛"))
            Console.WriteLine($"{this._Name} walking");
        else if (this._Name.Equals("鱼"))
            Console.WriteLine($"{this._Name} Swimming");
        else if (this._Name.Equals("蚯蚓"))
            Console.WriteLine($"{this._Name} Crawling");
    }
}

我们声明一个动物，但是每个动物的action是不一样的，顺着我们的思维模式，我们会在action中增加对应的if来判断，不同的动物有不同的动作，

类似于这样的，在一个方法中写分支判断，然后执行不同的逻辑，这就违背了单一职责原则，但是其实我们想要的功能完全能实现，如果种类比较少且不变的情况下，我们完全可以这样操作，但是如果种类比较多且经常容易发生改变，那我们这样写就有很大的隐患，因为其中的改变有可能会影响到其它的。

我们可以对其进行改变，比如我们可以先创建一个基类

 public abstract class AbstractAnimal
    {
        protected string _Name = null;
        public AbstractAnimal(string name)
        {
            this._Name = name;
        }
     public abstract void Action();
    }

然后可以创建不同动物的类来继承于这个基类

public class Fish : AbstractAnimal
{
    public Fish() : base("鱼")
    {
    }

  public override void Action()
    {
        Console.WriteLine($"{base._Name} swimming");
    }
}

public class Chicken : AbstractAnimal
{
  public Chicken() : base("鸡")
    {
    }

    public override void Action()
    {
        Console.WriteLine($"{base._Name} flying");
    }
}

代码调用前后对比

改写前：

  Animal animal = new Animal("鸡");//呼吸空气
                animal.Action();

 Animal animal = new Animal("牛");//呼吸空气
                animal.Action();

改写后:

AbstractAnimal animal = new Chicken();               
                animal.Action();



AbstractAnimal animal = new Fish();
                animal.Action();

类似于这样的，然后在自己的类中实现自己的方法，一个类只负责自己的事情，且都比较单一，简单意味着稳定，意味着强大，这就是所谓的单一职责原则，那么究竟什么时候回使用单一职责原则呢？如果类型复杂，方法多，这样建议使用单一职责原则！

那么使用单一职责原则也有自己的弊端，具体分为以下两个方面

1：代码量的增加(拆分开类的代码明显比之前增加)

2：使用成本就是所谓的理解成本增高（调用者要晓得不同的类）

具体的单一原则分为以下五种

1：方法级别的单一职责原则：一个方法只负责一件事儿（职责分拆小方法，分支逻辑分拆） 2：类级别的单一职责原则：一个类只负责一件事儿 3：类库级别的单一职责原则：一个类库应该职责清晰 4：项目级别的单一职责原则：一个项目应该职责清晰(客户端/管理后台/后台服务/定时任务/分布式引擎) 5：系统级别的单一职责原则：为通用功能拆分系统(IP定位/日志/在线统计)

二：里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）

任何使用基类的地方，都可以透明的使用其子类，这主要是指继承+透明(安全，不会出现行为不一致)

继承：子类拥有父类的一切属性和行为，任何父类出现的地方，都可以用子类来代替，主要是因为：

1：父类有的，子类是必须有的（私有不继承）；如果出现了子类没有的东西，那么就应该断掉继承；、

2：子类可以有自己的属性和行为，但是子类出现的地方，父类不一定能代替

3：父类实现的东西，子类就不要再写了，(就是不要new隐藏)，如果想修改父类的行为，通过abstract/virtual

举个例子：

 1 public class People
 2 {
 3     public int Id { get; set; }
 4     public string Name { get; set; }
 5 
 7     public void Traditional()
 8     {
 9         Console.WriteLine("仁义礼智信 温良恭俭让 ");
10     }
11 }
12 
13 public class Chinese : People
14 {
15     public string Kuaizi { get; set; }
16     public void SayHi()
17     {
18         Console.WriteLine("早上好，吃了吗？");
19     }
20 
21 }
22 
23 public class Hubei : Chinese
24 {
25     public string Majiang { get; set; }
26     public new void SayHi()
27     {
28         Console.WriteLine("早上好，过早了么？");
29     }
30 }

调用的时候：

{
    Chinese people = new Chinese();
    people.Traditional();
    people.SayHi();
}
{
    Chinese people = new Hubei();
    people.Traditional();
    people.SayHi();

}
{
    var people = new Hubei();
    people.Traditional();
    people.SayHi();
}

上面需要注意的是：如果是普通的方法，以左边为主，就是左边是什么类，就调用谁的普通方法（编译时决定），如果是abstract或者virtual则是以右边为主(运行时决定)，所以：父类有的方法，子类就不要再写了，(就是不要new隐藏)，如果想修改父类的方法，通过abstract/virtual来标识！

三：迪米特法则

也叫最少知道原则，就是：一个对象应该对其他对象保持最少的了解，只与直接的朋友通信。

他主要的职责就是关注类与类之间的交互，降低类与类之间的耦合，尽量避免依赖更多的类型

举例说明：

有一个学生类，班级类，学校类

/// <summary>
/// 学生
/// </summary>
public class Student
{
    public int Id { get; set; }
    public string StudentName { get; set; }
    public int Height { private get; set; }

    public int Salay;

    public void ManageStudent()
    {
        Console.WriteLine(" {0}Manage {1} ", this.GetType().Name, this.StudentName);
    }
}

 /// <summary>
 /// 班级
 /// </summary>
 public class Class
 {
     public int Id { get; set; }
     public string ClassName { get; set; }

     public List<Student> StudentList { get; set; }


     public void ManageClass()
     {
         Console.WriteLine(" {0}Manage {1} ", this.GetType().Name, this.ClassName);
         foreach (Student s in this.StudentList)
         {
             s.ManageStudent();
         }
     }
 }

 1 /// <summary>
 2 /// 学校
 3 /// </summary>
 4 public class School
 5 {
 6     public int Id { get; set; }
 7     public string SchoolName { get; set; }
 8     public List<Class> ClassList { get; set; }
 9 
10     public void Manage()
11     {
12         Console.WriteLine("Manage {0}", this.GetType().Name);
13         foreach (Class c in this.ClassList)
14         {
15             //遵循了迪米特,school直接跟自己的朋友classList通讯，而不是跟自己的朋友的朋友通讯
16             c.ManageClass();
17 
18             #region 违背了迪米特法则（跟自己的朋友的朋友通讯）
19             //List<Student> studentList = c.StudentList;
20             //foreach (Student s in studentList)
21             //{
22             //    Console.WriteLine(" {0}Manage {1} ", s.GetType().Name, s.StudentName);
23             //}
24             #endregion
25 
26         }
27     }

现在的关系是：一个学校有多个班级，每个班级有多个学生，现在学校想要管理学生，学校可以直接跟班级通讯，然后班级跟学生通讯，这就是所谓的只与直接朋友通讯，然后避免依赖更多类型（这个类型不包含：基类库BCL--框架内置）

其实类与类之间的关系可以总结为：

1：纵向：继承≈实现(最密切)

2：横向：聚合> 组合> 关联> 依赖(出现在方法内部)

依赖别人更少，也让别人了解更少，比如我们项目中经常中用到的一些访问修饰符：

Private:私有 Protected:子类才能获取到,子类才能访问到 Internal :当前dll才能看见 Public:公开得 Protected internal 叠加要么是子类, 要么是相同类库

其实项目中能体现迪米特法则的地方比如：三层架构(UI-BLL-DAL),还有我们习惯创建的中间层(UI-中间层--(调用不同的业务逻辑进行组合))，另外还有门面模式

另外需要注意的是：单一职责法则只关注单类的功能；迪米特法则关注的是类与类之间的联系

四：依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle）

依赖倒置原则：高层模块不应该依赖于低层模块，二者应该通过抽象依赖

那何为高层何为底层，一般来说使用者为高层，被调用者为低层，具体还是举例说明，我们先创建一个手机：

public abstract class AbstractPhone
 {
     public int Id { get; set; }
     public string Branch { get; set; }
     public abstract void Call();
     public abstract void Text();
 }

public class iPhone : AbstractPhone
{
    public override void Call()
    {
        Console.WriteLine("User {0} Call", this.GetType().Name);
    }
    public override void Text()
    {
        Console.WriteLine("User {0} Call", this.GetType().Name);
    }
}

接着我们创建一个学生，然后学生玩手机：

public class Student
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }

    /// <summary>
    /// 依赖细节  高层就依赖了底层
    /// </summary>
    /// <param name="phone"></param>
    public void PlayiPhone(iPhone phone)
    {
        Console.WriteLine("这里是{0}", this.Name);
        phone.Call();
        phone.Text();
    }

    public void PlayLumia(Lumia phone)
    {
        Console.WriteLine("这里是{0}", this.Name);
        phone.Call();
        phone.Text();
    }

    public void PlayHonor(Honor phone)
    {
        Console.WriteLine("这里是{0}", this.Name);
        phone.Call();
        phone.Text();
    }
}

然后上面的学生就是高层，而手机就是低层，然后学生玩手机不应该直接直接写PlayiPhone,PlayLumia,PlayHonor 等，显然这是依赖的细节，如果这样写，以后增加一个手机，则要在学生类中增加了一个play方法，这样就会使学生类反复修改而不稳定，所以我们一般会定义一个基类为AbstractPhone，然后把各个型号通用的手机属性和功能都写在基类中，然后在学生中增加一个Play的方法如下：

public void Play(AbstractPhone phone)
{
    Console.WriteLine("这里是{0}", this.Name);
    phone.Call();
    phone.Text();
}

这样的话以后增加手机的话只要继承AbstractPhone，则在外部都可以直接调用。因为父类出现的地方都可以用子类代替。

然后有人还说这个可以直接使用泛型来写如下：

public void PlayT<T>(T phone) where T : AbstractPhone
{
    Console.WriteLine("这里是{0}", this.Name);
    phone.Call();
    phone.Text();
}

这个T使用基类来进行约束，其实就等同于用父类参数类型！

调用的方法如下：

{
     iPhone phone = new iPhone();
     student.PlayiPhone(phone);
     student.PlayT(phone);
     student.Play(phone);
 }
 {
     Lumia phone = new Lumia();
     student.PlayLumia(phone);
     student.PlayT(phone);
     student.Play(phone);
 }
 {
     Honor phone = new Honor();
     student.PlayHonor(phone);
     student.PlayT(phone);
     student.Play(phone);
 }

然后这样写的好处主要分为以下两点：

1 ：一个方法满足不同类型的参数

2：还支持扩展，只要是实现了这个抽象，不用修改Student，稳定的同时又多了扩展

这就是所谓的面向抽象编程，但是面向抽象编程只适合于通用功能，如果你想要在子类中有特殊的操作，比如想要在iphone手机新增一个其它手机没有的方法A，然后play方法还传入AbstractPhone这个参数，这样是么有办法访问到A，这就是非通用的，就不应该面向抽象

那何为面向抽象，以及面向抽象的好处？

面向抽象就是：只要抽象不变，高层就不变！

面向抽象的好处：

面向对象语言开发，就是类与类之间进行交互，如果高层直接依赖低层的细节，细节是多变的，那么低层的变化就导致上层的变化；如果层数多了，底层的修改会直接水波效应传递到最上层，一点细微的改动都会导致整个系统从下往上的修改！

而面向抽象，如果高层和低层没有直接依赖，而是依赖于抽象，抽象一般是稳定的，那低层细节的变化扩展就不会影响到高层，这样就能支持层内部的横向扩展，不会影响其他地方，这样的程序架构就是稳定的

以后很多的设计模式都会跟抽象有关，比如我们经常说的控制反转IOC就是一个很好的例子！依赖倒置原则(理论基础)---IOC控制反转(实践封装)---DI依赖注入(实现IOC的手段)！

五：接口隔离原则（Interface Segregation Principle）

未遵循接口隔离原则的设计

这个图的意思是：类A依赖接口I中的方法1、方法2、方法3，类B是对类A依赖的实现。
             类C依赖接口I中的方法1、方法4、方法5，类D是对类C依赖的实现。
             对于类B和类D来说，虽然他们都存在着用不到的方法（也就是图中红色字体标记的方法），但由于实现了接口I，所以也必须要实现这些用不到的方法。

遵循接口隔离原则的设计

接口隔离原则则是：客户端不应该依赖它不需要的接口，一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上；

这个原则跟自己实际工作有很大的关系，总结下来可以通过以下几点来定义接口：

1：既不能是大而全，会强迫实现没有的东西，也会依赖自己不需要的东西 2 ：也不能一个方法一个接口，这样面向抽象也没有意义的按照功能的密不可分来定义接口，而且应该是动态的，随着业务发展会有变化的，但是在设计的时候，要留好提前量，避免抽象的变化没有标准答案，随着业务和产品来调整的

3 ：接口合并 Map--定位/搜索/导航这种属于固定步骤，业务细节，尽量的内聚，在接口也不要暴露太多业务细节（就是密切相连的可以放在一个接口来实现，而不是分多个接口实现功能）

六：开闭原则（Open Closed Principle)

“开－闭 ” 原则讲的是：一个软件实体应当对扩展开放，对修改关闭。这一原则最早由 Bertrand Meyer [MEYER88]提出，英文原文是：Software entities should be open for extension, but closed for modification.

这个原则说的是，在设计一个模块的时候，应当使这个模块可以在不被修改的前提下被扩展。换言之，应当可以在不必修改源代码的情况下改变这个模块的行为。

所有的软件系统都有一个共同的性质，即对它们的需求都会随时间的推移而发生变化。在软件系统面临新的需求时，系统的设计必须是稳定的。满足 “开－闭” 原则的设计可以给一个软件系统两个无可比拟的优越性：

通过扩展已有的软件系统，可以提供新的行为，以满足对软件的新需求，使变化中的软件系统有一定的适应性和灵活性。已有的软件模块，特别是最重要的抽象层模块不能再修改，这就使变化中的软件系统有一定的稳定性和延续性。具有这两个优点的软件系统是一个在高层次上实现了复用的系统，也是一个易于维护的系统。