Android架构演进 · 设计模式· 为什么建议你一定要学透设计模式?
一、引言
Hello,我是小木箱,歡迎來(lái)到小木箱成長(zhǎng)營(yíng)Android架構(gòu)演進(jìn)系列教程,今天將分享Android架構(gòu)演進(jìn) · 設(shè)計(jì)模式· 為什么建議你一定要學(xué)透設(shè)計(jì)模式?
今天分享的內(nèi)容主要分為四部分內(nèi)容,第一部分是設(shè)計(jì)模式5W2H,第二部分是7大設(shè)計(jì)原則,第三部分是3大設(shè)計(jì)模式,最后一部分是總結(jié)與展望。
其中,7大設(shè)計(jì)原則主要包括開閉原則、里氏替換原則、依賴倒置原則、單一職責(zé)原則、接口隔離原則、最小知識(shí)原則和合成復(fù)用原則。3大設(shè)計(jì)模式主要包括創(chuàng)建型、結(jié)構(gòu)型和行為型。
拿破侖之前說(shuō)過(guò)Every French soldier carries a marshal’s baton in his knapsack,意思是“每個(gè)士兵背包里都應(yīng)該裝有元帥的權(quán)杖”,本意是激勵(lì)每一名上戰(zhàn)場(chǎng)的士兵都要有大局觀,有元帥的思維。
編程的海洋里也是如此,不想當(dāng)架構(gòu)師的程序員不是好程序員,我覺得架構(gòu)師可能是大部分程序員最理想的歸宿。而設(shè)計(jì)模式是每一個(gè)架構(gòu)師所必備的技能之一,只有學(xué)透了設(shè)計(jì)模式,才敢說(shuō)真正理解了軟件工程。
希望每個(gè)有技術(shù)追求的Android開發(fā),可以從代碼中去尋找屬于自己的那份快樂(lè),通過(guò)代碼構(gòu)建編程生涯的架構(gòu)思維。
如果學(xué)完小木箱Android架構(gòu)演進(jìn)設(shè)計(jì)模式系列文章,那么任何人都能為社區(qū)或企業(yè)貢獻(xiàn)優(yōu)質(zhì)的SDK設(shè)計(jì)方案。
二、設(shè)計(jì)模式5W2H
5W2H又叫七何分析法,5W2H是二戰(zhàn)的時(shí)候,美國(guó)陸軍兵器修理部發(fā)明的思維方法論,便于啟發(fā)性的理解深水區(qū)知識(shí)。5W2H是What、Who、Why、Where、When、How much、How首字母縮寫之和,廣泛用于企業(yè)技術(shù)管理、頭腦風(fēng)暴等。小木箱今天嘗試用5W2H分析法分析一定要學(xué)透設(shè)計(jì)模式底層邏輯。
2.1 What: 什么是設(shè)計(jì)模式?
首先聊聊設(shè)計(jì)模式5W2H的What, 什么是設(shè)計(jì)模式?sourcemaking曾經(jīng)提過(guò),在軟件工程中,設(shè)計(jì)模式是軟件設(shè)計(jì)中,常見問(wèn)題的可重復(fù)解決方案。設(shè)計(jì)模式雖然不可以直接轉(zhuǎn)換為代碼,然后完成設(shè)計(jì)。但是設(shè)計(jì)模式是解決不同情況特定共性問(wèn)題的通用模板。
不管北京的四合院、廣州的小蠻腰還是上海的東方明珠,都有好的建筑地基。設(shè)計(jì)模式也是如此,設(shè)計(jì)模式是高效能工程建設(shè)基石,如果業(yè)務(wù)代碼看作鋼筋水泥,那么設(shè)計(jì)模式可以看作是建筑地基。只有地基足夠牢固,項(xiàng)目工程才不會(huì)因?yàn)橘|(zhì)量問(wèn)題爛尾。
如果想高度重用代碼,那么建議你一定要學(xué)透設(shè)計(jì)模式。
如果想讓代碼更容易被理解,那么建議你一定要學(xué)透設(shè)計(jì)模式。
如果想確保代碼可靠性、可維護(hù)性,那么建議你一定要學(xué)透設(shè)計(jì)模式。
簡(jiǎn)而言之,設(shè)計(jì)模式不僅是被多數(shù)人知曉、被反復(fù)驗(yàn)證的代碼設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié),而且設(shè)計(jì)模式是特定場(chǎng)景和業(yè)務(wù)痛點(diǎn),針對(duì)同類問(wèn)題通用解決方案。
2.2 Who: 誰(shuí)應(yīng)該學(xué)透設(shè)計(jì)模式?
聊完設(shè)計(jì)模式5W2H的What,再聊聊設(shè)計(jì)模式5W2H的Who,誰(shuí)應(yīng)該學(xué)透設(shè)計(jì)模式? 設(shè)計(jì)模式可以用于所有項(xiàng)目開發(fā)工作的一種高價(jià)值設(shè)計(jì)理念,而且在寫源代碼或者閱讀源代碼中經(jīng)常需要用到。
如果你的工作是偏架構(gòu)方向,那么使用設(shè)計(jì)模式可能像一日三餐一樣頻繁。設(shè)計(jì)模式既然鏈接著每個(gè)基礎(chǔ)模塊的方方面面,就看你想不想讓你的編程生涯走的更遠(yuǎn),如果想,就接著往下面看。
設(shè)計(jì)模式不是代碼! 設(shè)計(jì)模式不是代碼! 設(shè)計(jì)模式不是代碼!?重要的事情說(shuō)三遍,設(shè)計(jì)模式是編程思想。如果參加外企面試,那么基本不會(huì)像國(guó)內(nèi)考各種八股文,有兩個(gè)重點(diǎn)考查項(xiàng)目,一方面是算法,另一方面是系統(tǒng)設(shè)計(jì)。而系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)模式息息相關(guān)。
如果面試國(guó)內(nèi)中大廠架構(gòu)組也是,設(shè)計(jì)模式對(duì)于架構(gòu)組程序員而言,基本隨便拿捏,設(shè)計(jì)模式是區(qū)分中級(jí)程序員和高級(jí)程序員的關(guān)鍵。當(dāng)國(guó)內(nèi)Android程序員疲于業(yè)務(wù),導(dǎo)致設(shè)計(jì)模式在業(yè)務(wù)方面缺少實(shí)踐,如果你掌握的比他們更好,是不是相比之下會(huì)更有競(jìng)爭(zhēng)力。學(xué)透設(shè)計(jì)模式是普通開發(fā)逆襲架構(gòu)師的捷徑,但凡有一定工作年限的Android開發(fā),都必須學(xué)透設(shè)計(jì)模式。
2.3 Why: 為什么要學(xué)透設(shè)計(jì)模式?
聊完設(shè)計(jì)模式5W2H的Who,再聊聊設(shè)計(jì)模式5W2H的Why,為什么要學(xué)透設(shè)計(jì)模式? 關(guān)于為什么要學(xué)透設(shè)計(jì)模式的原因一共有三點(diǎn)。
第一,學(xué)透設(shè)計(jì)模式,為職場(chǎng)晉升打開綠色通道。?代碼是程序員的一個(gè)門面。有些互聯(lián)網(wǎng)大廠技術(shù)崗晉升,會(huì)隨機(jī)抽取對(duì)方代碼提交節(jié)點(diǎn),根據(jù)對(duì)方的代碼片段,進(jìn)行review并給予晉升打分。這是平時(shí)為什么要注重代碼整潔性很重要原因。學(xué)透了設(shè)計(jì)模式并應(yīng)用于項(xiàng)目開發(fā),等同你有了職場(chǎng)晉升直升飛機(jī)。
第二,學(xué)透設(shè)計(jì)模式,編碼全局觀更強(qiáng)。?正確使用設(shè)計(jì)模式,無(wú)異于站在巨人的肩膀上看世界。前輩們?cè)?Java 、C++等語(yǔ)言領(lǐng)域上,花費(fèi)幾十年時(shí)間,并經(jīng)過(guò)分類、提煉、總結(jié)、沉淀和驗(yàn)證等各個(gè)方面的努力,才整理了一套精品架構(gòu)思想,如果想成為一名Senior Android Dev,那么有什么理由不去研究呢?
第三,學(xué)透設(shè)計(jì)模式,抽象建模能力更強(qiáng)。?對(duì)于特定場(chǎng)景和特定業(yè)務(wù),如果正確的使用設(shè)計(jì)模式,那么代碼質(zhì)量和業(yè)務(wù)拓展性會(huì)有質(zhì)的飛躍。
2.4 When: 什么時(shí)候使用設(shè)計(jì)模式?
說(shuō)完設(shè)計(jì)模式5W2H的Who,再聊聊設(shè)計(jì)模式5W2H的When,關(guān)于使用設(shè)計(jì)模式的時(shí)機(jī)一共有兩點(diǎn)。
第一點(diǎn),場(chǎng)景要吻合
第二點(diǎn),確保原有業(yè)務(wù)穩(wěn)定基礎(chǔ)上,套用或靈活運(yùn)用設(shè)計(jì)模式,可以解決未來(lái)可能出現(xiàn)的拓展性和維護(hù)性問(wèn)題。
2.5 Where: 哪些地方需要使用到設(shè)計(jì)模式?
說(shuō)完設(shè)計(jì)模式5W2H的When,再聊聊設(shè)計(jì)模式5W2H的Where,哪些地方需要使用到設(shè)計(jì)模式?多數(shù)情況下,如果程序員做技術(shù)需求要考慮其靈活性的地方,就可以使用設(shè)計(jì)模式。22種設(shè)計(jì)模式都有自己的策閱,22種設(shè)計(jì)模式的策閱也適合不同的場(chǎng)景。
我們不可能從策閱設(shè)計(jì)模式的業(yè)務(wù)背景套用狀態(tài)設(shè)計(jì)模式的業(yè)務(wù)背景,好比女朋友,世界上沒(méi)有性格一模一樣的女生,一個(gè)女生只能解決當(dāng)時(shí)狀態(tài)的情感需要。我們的前任和現(xiàn)任帶給的體感都不完全一樣。因此,每一種設(shè)計(jì)模式中的策閱和女朋友一樣,每一個(gè)都是原創(chuàng)。
設(shè)計(jì)模式和女朋友有一個(gè)共同特征就是提供了當(dāng)時(shí)背景下可以解決問(wèn)題(情緒價(jià)值)的結(jié)構(gòu)。在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí),必須考慮該問(wèn)題解決方案的變動(dòng),如果業(yè)務(wù)發(fā)生大的變動(dòng),那么需要考慮設(shè)計(jì)模式是否通用。好比女朋友,如果當(dāng)下你習(xí)慣內(nèi)卷,但女朋友突然躺平了,那么后面話題可能越來(lái)越少。
使用設(shè)計(jì)模式切勿生搬硬套,正確的使用設(shè)計(jì)模式可以很好地將技術(shù)需求映射業(yè)務(wù)模型上。但是如果過(guò)度使用不合適的設(shè)計(jì)模式會(huì)造成程序可讀性更高,維護(hù)成本變得更高。好比女朋友,如果為了女朋友過(guò)度忍讓,那么最終可能因?yàn)殛P(guān)系不平等不歡而散。
那么,怎樣挑選合適的設(shè)計(jì)模式呢?使用設(shè)計(jì)模式的準(zhǔn)則是在建立對(duì)設(shè)計(jì)模式有很好認(rèn)知前提,并習(xí)慣這種方法模型,看到一種特定的技術(shù)背景,就立馬可以聯(lián)想到具體對(duì)應(yīng)的模型。這種地方使用設(shè)計(jì)模式是最合適不過(guò)的。好比追女生,如果能對(duì)方興趣愛好和性格特征能相互吸引,各方面背景匹配度高,會(huì)更合適一點(diǎn)。
綜上所述,如果你發(fā)現(xiàn)特定業(yè)務(wù)痛點(diǎn),剛好符合特定設(shè)計(jì)原則,或能匹配特定設(shè)計(jì)模式方法模型,那么建議你將這種業(yè)務(wù)抽象成通用模板映射到實(shí)際業(yè)務(wù)里。
2.6 How much: 學(xué)透設(shè)計(jì)模式的價(jià)值點(diǎn)是什么?
說(shuō)完設(shè)計(jì)模式5W2H的Where,再聊聊設(shè)計(jì)模式5W2H的How much,學(xué)透設(shè)計(jì)模式的價(jià)值點(diǎn)是什么?關(guān)于使用設(shè)計(jì)模式的價(jià)值一共有三點(diǎn),第一點(diǎn)是針對(duì)個(gè)人,第二點(diǎn)是針對(duì)工程質(zhì)量,最后一點(diǎn)是針對(duì)團(tuán)隊(duì)。
對(duì)個(gè)人而言,正確使用設(shè)計(jì)模式可以提高程序代碼設(shè)計(jì)能力和職場(chǎng)受歡迎度。
對(duì)工程質(zhì)量而言,如果想要代碼高可用、高復(fù)用、可讀性強(qiáng)和擴(kuò)展性強(qiáng),那么需要設(shè)計(jì)模式做支撐。
對(duì)團(tuán)隊(duì)而言,在現(xiàn)有工業(yè)化和商業(yè)化的代碼設(shè)計(jì)維度上,設(shè)計(jì)模式不僅更標(biāo)準(zhǔn)和更工程化,而且設(shè)計(jì)模式可以提高編碼開發(fā)效率,節(jié)約解決問(wèn)題時(shí)間。
2.7 How: 怎樣學(xué)透設(shè)計(jì)模式?
說(shuō)完設(shè)計(jì)模式5W2H的How much,再聊聊設(shè)計(jì)模式5W2H的How,怎樣學(xué)透設(shè)計(jì)模式?學(xué)透設(shè)計(jì)模式有四種途徑,分別是網(wǎng)課、文章、書籍、源碼和項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)。網(wǎng)課方面,小木箱推薦大家在B站看一下馬士兵教育和圖靈課堂視頻。這兩門課程可以帶大家很輕松的入門設(shè)計(jì)模式。
文章方面,小木箱推薦大家看一下百度工程師教你玩轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)模式(觀察者模式)、?提升代碼質(zhì)量的方法:領(lǐng)域模型、設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)模式、洞察設(shè)計(jì)模式的底層邏輯、設(shè)計(jì)模式二三事、設(shè)計(jì)模式在業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用、Android中竟然包含這么多設(shè)計(jì)模式,一起來(lái)學(xué)一波!、當(dāng)設(shè)計(jì)模式遇上 Hooks、談?wù)勎夜ぷ髦械?3個(gè)設(shè)計(jì)模式和設(shè)計(jì)模式之美等文章。
書籍方面,小木箱推薦大家看一下《head first》?、《重學(xué)Java設(shè)計(jì)模式 RPC中間件設(shè)計(jì)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)編程實(shí)戰(zhàn)分布式領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)模式結(jié)合》?和?《代碼整潔之道》?。
源碼方面,Glog日志框架可以值得一學(xué)。
項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)方面,學(xué)有余力的同學(xué)可以動(dòng)手用設(shè)計(jì)模式實(shí)現(xiàn)一下定位組件、實(shí)時(shí)日志組件和啟動(dòng)監(jiān)控組件。
最后,聽說(shuō)有個(gè)叫小木箱這個(gè)家伙設(shè)計(jì)模式的文章寫的還挺不錯(cuò)的,可以關(guān)注一下~
三、7大設(shè)計(jì)原則
產(chǎn)生代碼差的原因,有兩方面,第一方面是外部原因,第二方面是內(nèi)部原因。外部原因主要有:項(xiàng)目排期急,沒(méi)有多少時(shí)間去設(shè)計(jì);資源短缺,人手不夠,只能怎么快怎么來(lái);緊急問(wèn)題修復(fù),臨時(shí)方案快速處理……。內(nèi)部原因主要有:自我要求不高;無(wú)反饋通道
而解決代碼差的根因主要是方法有三個(gè):領(lǐng)域建模、設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)模式
分析階段:當(dāng)拿到一個(gè)需求時(shí),先不要著急想著怎么把這個(gè)功能實(shí)現(xiàn),這種很容易陷入事務(wù)腳本的模式。
舉個(gè)上面進(jìn)店Tab展示的例子,它有兩個(gè)關(guān)鍵的實(shí)體:導(dǎo)航欄、Tab,其中導(dǎo)航欄里面包含了若干個(gè)Tab。
設(shè)計(jì)階段:分析完了有哪些實(shí)體后,再分析職責(zé)如何分配到具體的實(shí)體上,這就要運(yùn)用一些設(shè)計(jì)原則去指導(dǎo)
回到上面的例子上,Tab的職責(zé)主要有兩個(gè):一個(gè)是Tab能否展示,這是它自己的職責(zé),如上新Tab展示的邏輯是店鋪30天內(nèi)有上架新商品;
另一個(gè)職責(zé)就是Tab規(guī)格信息的構(gòu)建,也是它自己要負(fù)責(zé)的。
導(dǎo)航欄的職責(zé)有兩個(gè):一個(gè)是接受Tab注冊(cè);另一個(gè)是展示。職責(zé)分配不合理,也就不滿足高內(nèi)聚、低耦合的特征。
打磨階段:這個(gè)階段選擇合適的模式去實(shí)現(xiàn),大家一看到模式都會(huì)理解它是做什么的,比如看到模板類,就會(huì)知道處理通用的業(yè)務(wù)流程,具體變化的部分放在子類中處理。
上面的這個(gè)例子,用到了2個(gè)設(shè)計(jì)模式:一個(gè)是訂閱者模式,Tab自動(dòng)注冊(cè)的過(guò)程;另一個(gè)是模板模式,先判斷Tab能否展示,然后再構(gòu)建Tab規(guī)格信息,流程雖然簡(jiǎn)單,也可以抽象出來(lái)通用的流程出來(lái),子類只用簡(jiǎn)單地重寫2個(gè)方法。
領(lǐng)域模型主要是和產(chǎn)品和運(yùn)營(yíng)梳理業(yè)務(wù)模型,進(jìn)行流程化優(yōu)化,進(jìn)而判斷需求是否合理可行。
提升代碼質(zhì)量還有一個(gè)捷徑,那就是要遵循七大原則,七大原則好比毛澤東農(nóng)村包圍城市指導(dǎo)方針。首先確定統(tǒng)一中國(guó)目標(biāo),然后是在統(tǒng)治力量薄弱的農(nóng)村建立革命根據(jù)地,等革命隊(duì)伍變大,建立農(nóng)村包圍城市的矩陣,最后采取不同摧毀策閱對(duì)國(guó)民政府不同城市政權(quán)進(jìn)行各個(gè)擊破。
如果系統(tǒng)工程業(yè)務(wù)代碼混亂,我們首先確保底層代碼功能不變,然后以點(diǎn)成線,以線成面,以面成網(wǎng),以網(wǎng)建模。根據(jù)設(shè)計(jì)原則,針對(duì)不同的業(yè)務(wù)痛點(diǎn),制定單一原則或組合原則技術(shù)方案。接著小步快跑,穩(wěn)定安全地實(shí)施軟件工程質(zhì)量改造規(guī)劃,最終達(dá)到降低業(yè)務(wù)冗余或者降低未來(lái)大幅度代碼變更帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)目的。設(shè)計(jì)原則的底層邏輯就是讓軟件能夠較好地應(yīng)對(duì)變化,降本增效。
而設(shè)計(jì)原則又分為七個(gè)部分,分別是開閉原則、里式替換原則、依賴倒置原則、接口隔離原則、最小知識(shí)原則、單一職責(zé)原則和合成復(fù)用原則。
3.1 開閉原則
第一個(gè)設(shè)計(jì)原則是開閉原則,開閉原則簡(jiǎn)稱OCP,正如英文定義的那樣the open–closed principle,?Entities should be open for extension, but closed for modification?,?對(duì)擴(kuò)展開放,對(duì)修改關(guān)閉。
這樣做的目的是保護(hù)已有代碼的穩(wěn)定性、復(fù)用性、靈活性、維護(hù)性和可擴(kuò)展性,同時(shí)又讓系統(tǒng)更具有彈性。
Android需求發(fā)生變化的時(shí)候,不提倡直接修改Android基類源代碼,盡量擴(kuò)展模塊或者擴(kuò)展原有的功能,去實(shí)現(xiàn)新需求變更。
關(guān)于開閉原則,一般采用繼承或?qū)崿F(xiàn)的方式,比如: 如果涉及到非通用功能,不要把業(yè)務(wù)邏輯加到BaseActvity,而是單獨(dú)使用ChildActvity類繼承abstract BaseActvity,并讓ChildActvity去拓展abstract BaseActvity的抽象方法。
翻一翻開源庫(kù)源碼,面向抽象類或面向接口去實(shí)現(xiàn)的功能場(chǎng)景非常常見。
那么,為什么要使用開閉原則呢?
第一,開閉原則可以降低功能設(shè)計(jì)成本
第二,開閉原則可以提高代碼穩(wěn)定性
第三,開閉原則可以提高代碼可維護(hù)性
第四,開閉原則可以降低測(cè)試的成本
因?yàn)闊o(wú)論是大佬還是小白改動(dòng)工程陳舊代碼塊,都無(wú)法保證改完后代碼是0風(fēng)險(xiǎn)的。因此,如果遵守開閉原則,那么可以極大限度的降低變更引發(fā)的歷史功能性缺失、邏輯漏洞等風(fēng)險(xiǎn)。
3.1.1 UML圖例
老爸幫小明去買書,書有很多特征,一種特征是書是有名字的,一種特征是書是有價(jià)格的,那如果按照開閉原則的話,首先要定義一個(gè)IBook接口,描述書的兩種特征:名稱、價(jià)格。
然后用一個(gè)類NovelBook去實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口,方便讀取和修改書的名稱和價(jià)格。
根據(jù)開閉原則,使用者如果要對(duì)書進(jìn)行比如打折降價(jià)活動(dòng)是不能直接在NovelBook操作的,需要用DisNovelBook繼承NovelBook去拓展NovelBook的getName和getPrice方法。
3.1.2 Bad Code
//----------------------------代碼片段一----------------------------/*** 功能描述: 定義小說(shuō)類NovelBook-實(shí)現(xiàn)類*/ public class NovelBook implements IBook {public String name;public int price;public NovelBook(String name, int price) {this.name = name;this.price = price;}@Overridepublic String getName() {return this.name;}@Overridepublic int getPrice() {if (this.price > 50) {return (int) (this.price * 0.9);} else {return this.price;}} } //----------------------------代碼片段二---------------------------- /**** 功能描述: 現(xiàn)在有個(gè)書店售書的場(chǎng)景,首先定義一個(gè)IBook類,里面有兩個(gè)屬性:名稱、價(jià)格。*/ public interface IBook{public String getName();public int getPrice(); } //----------------------------代碼片段三---------------------------- public class Client {public static void main(String[] args) {NovelBook novel = new NovelBook("笑傲江湖", 100);System.out.println("書籍名字:" + novel.getName() + "書籍價(jià)格:" + novel.getPrice());} } 復(fù)制代碼3.1.3 Good Code
因?yàn)槿绻磥?lái)需求變更,如小明要買數(shù)學(xué)書和化學(xué)書,其中化學(xué)書價(jià)格不能超過(guò)15元,數(shù)學(xué)不能高于30元,且數(shù)學(xué)書可以使用人教版,而化學(xué)書既可以使用湘教版也可以使用人教版。
//----------------------------代碼片段一----------------------------/*** 功能描述: 定義小說(shuō)類NovelBook-實(shí)現(xiàn)類*/ public class NovelBook implements IBook {public String name;public int price;public NovelBook(String name, int price) {this.name = name;this.price = price;}@Overridepublic String getName() {return this.name;}@Overridepublic int getPrice() {return this.price;} } //----------------------------代碼片段二----------------------------public class DisNovelBook extends NovelBook {public DisNovelBook(String name, int price) {super(name, price);}// 復(fù)寫價(jià)格方法,當(dāng)價(jià)格大于50,就打9析@Overridepublic int getPrice() {if (this.price > 50) {return (int) (this.price * 0.9);} else {return this.price;}} }//----------------------------代碼片段三---------------------------- /**** 功能描述: 現(xiàn)在有個(gè)書店售書的場(chǎng)景,首先定義一個(gè)IBook類,里面有兩個(gè)屬性:名稱、價(jià)格。*/ public interface IBook{public String getName();public int getPrice(); }//----------------------------代碼片段四---------------------------- public class Client{public static void main(String[] args){IBook disnovel = new DisNovelBook ("小木箱成長(zhǎng)營(yíng)",100000);System.out.println("公眾號(hào)名字:"+disnovel .getName()+"公眾號(hào)粉絲數(shù)量:"+disnovel .getPrice());} } 復(fù)制代碼這些邏輯加在一塊的話,因?yàn)橘?gòu)買條件不一樣,需要將不變的邏輯抽象成接口實(shí)現(xiàn)類NovelBook,但如果不使用開辟原則,直接更改接口實(shí)現(xiàn)類NovelBook,隨著需求不斷膨脹,但凡多增加一些控制項(xiàng),在多人協(xié)同開發(fā)過(guò)程中代碼維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)度會(huì)越來(lái)越高。
3.1.4 使用原則
開辟原則使用原則有2個(gè)點(diǎn),第一個(gè)點(diǎn)是抽象約束;第二個(gè)點(diǎn)是封裝變化
首先來(lái)說(shuō)一說(shuō)抽象約束,抽象約束一共有三個(gè)方面,第一個(gè)方面是接口或抽象類的方法全部要public,方便去使用。
第二個(gè)方面是參數(shù)類型、引用對(duì)象盡量使用接口或者抽象類,而不是實(shí)現(xiàn)類;因?yàn)槭褂媒涌诤统橄箢惪梢员苊庹J(rèn)為更改起始數(shù)據(jù);
第三點(diǎn)是抽象層盡量保持穩(wěn)定,一旦確定即不允許修改。如果抽象層經(jīng)常變更,會(huì)導(dǎo)致所有實(shí)現(xiàn)類報(bào)錯(cuò)。
接著來(lái)說(shuō)一說(shuō)封裝變化,封裝變化一共有兩個(gè)方面,第一個(gè)方面是相同的邏輯要抽象到一個(gè)接口或抽象類中。
第二個(gè)方面是將不同的變化封裝到不同的接口或抽象類中,不應(yīng)該有兩個(gè)不同的變化出現(xiàn)在同一個(gè)接口或抽象類中。
比如上文說(shuō)的,如果老爸買完書了,準(zhǔn)備買菜,那么要單獨(dú)立一個(gè)IVegetable的接口。而不是改造原來(lái)的IBook。
3.2 里氏替換原則
第二個(gè)設(shè)計(jì)原則是里氏替換原則,里氏替換原則簡(jiǎn)稱LSP,正如英文定義的那樣The Liskov Substitution Principle,Functions that use pointers of references to base classes must be able to use objects of derived classes without knowing it 。
子類可以替換父類,子類對(duì)象能夠替換程序中父類對(duì)象出現(xiàn)的任何地方,并且保證原來(lái)程序的邏輯行為不變以及正確性不會(huì)被破壞。
相當(dāng)于子類可以擴(kuò)展父類功能。繼承是里氏替換原則的重要表現(xiàn)方式。里氏替換原則用來(lái)指導(dǎo)繼承關(guān)系中子類該如何設(shè)計(jì)的。
里氏替換原則,注意事項(xiàng)是盡量不要重寫父類的方法,也是開閉原則的重要方式之一,為什么不建議重寫父類的方法呢?
因?yàn)橹貙憰?huì)覆蓋父類的功能,導(dǎo)致使用者對(duì)類預(yù)期功能被修改后得到就不是對(duì)方想要的功能。
提出問(wèn)題
下面有個(gè)關(guān)于Bird鳥類位移時(shí)間的技術(shù)需求:
已知Bird(基類)的子類Swallow(小燕子)和Ostrich(鴕鳥)位移了300米,Ostrich(鴕鳥)的跑步速度為120米/秒。
Swallow(小燕子)和Ostrich(鴕鳥)的飛行速度為120米/秒和0米/秒,求Swallow(小燕子)和Ostrich(鴕鳥)的位移時(shí)間。
分析問(wèn)題
位移時(shí)間,算的是位移距離/跑步速度還是位移距離/飛行速度呢?
Ostrich(鴕鳥)能飛嗎?
Swallow(小燕子)飛行速度能否單獨(dú)抽象成一個(gè)方法呢?
解決問(wèn)題
可以參考UML圖例、Good Code、Bad Code和里氏替換使用原則。
3.2.1 UML圖例
3.2.2 Bad Code
常規(guī)方式?: 定義鳥的基類Bird,Bird(基類)有一個(gè)setFlySpeed(飛翔速度)。根據(jù)distance(距離)去算出它飛翔的getFlyTime(飛翔時(shí)間)。
//----------------------------代碼片段一---------------------------- public class Bird {private double flySpeed;public void setFlySpeed(double speed) {this.flySpeed = speed;}public double getFlyTime(double distance) {return distance / flySpeed;} }//----------------------------代碼片段二---------------------------- public class Swallow extends Bird {} //----------------------------代碼片段三---------------------------- public class Ostrich extends Bird{@Overridepublic void setFlySpeed(double speed) {speed = 0;} } //----------------------------代碼片段四---------------------------- public class Main {public static void main(String[] args) {Bird swallow = new Swallow();Bird ostrich = new Ostrich();swallow.setFlySpeed(120);ostrich.setFlySpeed(120);System.out.println("小木箱說(shuō),如果飛行300公里:");try {System.out.println("燕子將飛行: " + swallow.getFlyTime(300) + "小時(shí)。"); // 燕子飛行2.5小時(shí)。System.out.println("鴕鳥將飛行: " + ostrich.getFlyTime(300) + "小時(shí)。"); // 鴕鳥將飛行Infinity小時(shí)。} catch (Exception err) {System.out.println("發(fā)生錯(cuò)誤了!");}} } 復(fù)制代碼Bird(基類)有兩個(gè)子類,一個(gè)是Swallow(小燕子),一個(gè)是Ostrich(鴕鳥)。
小燕子只要設(shè)置正確的setFlySpeed(速度)和distance(距離)即可。
但Ostrich(鴕鳥)不太一樣,Ostrich(鴕鳥)是不會(huì)飛的,Ostrich(鴕鳥)只會(huì)地上跑。
因?yàn)镺strich(鴕鳥)沒(méi)有flySpeed(飛翔速度)。那在構(gòu)造Ostrich(鴕鳥),去繼承實(shí)現(xiàn)這 Bird(基類), Ostrich(鴕鳥)的重寫方法setFlySpeed(設(shè)置飛翔速度)傳0.0。
在Bird(基類) 當(dāng)中去計(jì)算getFlyTime(飛翔時(shí)間),按照常規(guī)的應(yīng)該distance(距離) / setFlySpeed(設(shè)置飛翔速度),就得到了getFlyTime(飛翔時(shí)間)。
去調(diào)用getFlyTime(飛翔時(shí)間) 時(shí)間的時(shí)候,因?yàn)閷?duì)Ostrich(鴕鳥) 的getFlyTime(飛翔時(shí)間)的子類的參數(shù)speed,重寫了setFlySpeed(設(shè)置飛翔速度)方法,并設(shè)置該方法speed參數(shù)為0,數(shù)學(xué)里面0不能作為分母,所以會(huì)得到一個(gè)無(wú)效結(jié)果Infinity,重寫過(guò)程,違背了里氏替換原則。
結(jié)果:
3.2.3 Good Code
正確的方式是??:打斷Ostrich(鴕鳥)和Bird(基類)繼承關(guān)系,定義Bird(基類)和Ostrich(鴕鳥)的超級(jí)父類Animal(動(dòng)物),讓Animal(動(dòng)物)有奔跑能力。Ostrich(鴕鳥)的飛行速度雖然為 0,但奔跑速度不為 0,可以計(jì)算出其奔跑 300 千米所要花費(fèi)的時(shí)間。
那么,雖然不能將Ostrich(鴕鳥)的getRunTime(位移時(shí)間)抽象成 Bird(基類)的 getFlyTime(飛翔時(shí)間)。
但可以利用超級(jí)父類Animal(動(dòng)物)的getRunTime(位移時(shí)間),即花費(fèi)時(shí)長(zhǎng),這時(shí)Ostrich(鴕鳥)的setRunSpeed(跑步速度)就不為0,因?yàn)镺strich(鴕鳥)復(fù)用了超級(jí)父類Animal(動(dòng)物) getRunTime(位移時(shí)間)功能。
超級(jí)父類Animal(動(dòng)物)有一個(gè) getRunSpeed(跑步速度) ,而不是Bird(基類)的setFlySpeed那個(gè)飛翔速度。
去設(shè)置setRunSpeed(跑步速度) 之后。因?yàn)槲灰剖莿?dòng)物的天性。鳥類和鴕鳥都具備位移能力。
所以可以在超級(jí)父類Animal(動(dòng)物) 的基礎(chǔ)上,定義Bird(基類) 子類,去繼承 Animal(動(dòng)物) ,把Animal(動(dòng)物)的一些能力轉(zhuǎn)化成Bird(基類) 相關(guān)一些能力,這樣就和預(yù)期需求是一致的了。
//----------------------------代碼片段一---------------------------- public class Bird extends Animal {private double flySpeed;public void setFlySpeed(double speed) {this.flySpeed = speed;}public double getFlyTime(double distance) {return distance / flySpeed;} } //----------------------------代碼片段二---------------------------- public class Animal {private double runSpeed;public double getRunTime(double distance) {return distance / speed;}public void setRunSpeed(double speed) {this.runSpeed = speed;}} //----------------------------代碼片段三---------------------------- public class Swallow extends Bird {}//----------------------------代碼片段四---------------------------- public class Ostrich extends Animal{} //----------------------------代碼片段五---------------------------- public class Main {public static void main(String[] args) {Bird swallow = new Swallow();Animal ostrich = new Ostrich();swallow.setFlySpeed(120);ostrich.setRunSpeed(120);System.out.println("如果飛行300公里:");try {System.out.println("燕子將位移: " + swallow.getFlyTime(300) + "小時(shí)。"); System.out.println("鴕鳥將位移: " + ostrich.getRunTime(300) + "小時(shí)。"); } catch (Exception err) {System.out.println("發(fā)生錯(cuò)誤了!");}} } 復(fù)制代碼結(jié)果:
3.2.4 使用原則
Java中,多態(tài)是不是違背了里氏替換原則?
那么,JAVA中,多態(tài)是不是違背了里氏替換原則呢?如果extends的目的是為了多態(tài),而多態(tài)的前提就是Swallow(子類)覆蓋并重新定義Bird(基類)的getFlySpeed()。
為了符合LSP,應(yīng)該將Bird(基類)定義為abstract,并定義getFlySpeed()(抽象方法),讓Swallow(子類)重新定義getFlySpeed()。
當(dāng)父類是abstract時(shí),Bird(基類)就是不能實(shí)例化,所以也不存在可實(shí)例化的Bird(基類)對(duì)象在程序里。
//----------------------------代碼片段一---------------------------- public abstract class Bird{protected abstract double getFlySpeed();public double getFlyTime(double distance){return distance / getFlySpeed();}}//----------------------------代碼片段二----------------------------public class Swallow extends Bird{protected double getFlySpeed(){return 100.0;}} 復(fù)制代碼里氏替換原則和開閉原則的區(qū)別有哪些?
里氏替換原則和開閉原則的區(qū)別在于: 開閉原則大部分是面向接口編程,少部分是針對(duì)繼承的,而里氏替換原則主要針對(duì)繼承的,降低繼承帶來(lái)的復(fù)雜度
什么時(shí)候使用里氏替換原則?
使用里氏替換原則的時(shí)機(jī)有兩個(gè),第一個(gè)是重新提取公共部分的方法,第二個(gè)是改變繼承關(guān)系.
首先,重新提取公共部分的方法主要是把公共部分提取出來(lái)作為一個(gè)抽象基類.
而提取公共部分的時(shí)機(jī)是代碼不是很多的時(shí)候應(yīng)用,提取得部分可以作為一個(gè)設(shè)計(jì)工具.
然后,改變繼承關(guān)系主要是從父子關(guān)系變?yōu)槲申P(guān)系或兄弟關(guān)系,可以把它們的一些公有特性提取到一個(gè)抽象接口,再分別實(shí)現(xiàn).具體可以看 #3.2.1 UML圖例
3.3 依賴倒置原則
第三個(gè)設(shè)計(jì)原則是里氏替換原則,里氏替換原則簡(jiǎn)稱DIP,正如英文定義的那樣Dependence Inversion Principle,Abstractions should not depend on details. Details should depend on abstractions,抽象不依賴于細(xì)節(jié),而細(xì)節(jié)依賴于抽象。高層模塊不能直接依賴低層模塊,而是通過(guò)接口或抽象的方式去實(shí)現(xiàn)。
從定義也就可以看出來(lái),依賴倒置原則是為了降低類或模塊的耦合性,提倡面向接口編程,能降低工程維護(hù)成本,降低由于類或?qū)崿F(xiàn)發(fā)生變化帶來(lái)的修改成本,提高代碼穩(wěn)定性。
比如小木箱在組件化設(shè)計(jì)當(dāng)中,會(huì)員模塊、訂單模塊和用戶模塊不應(yīng)該直接依賴基礎(chǔ)平臺(tái)組件數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)和統(tǒng)計(jì)組件等。
而應(yīng)該從會(huì)員模塊、訂單模塊和用戶模塊抽取BaseModule和中間件等模塊,橫向依賴基礎(chǔ)平臺(tái)組件BaseModule和中間件,去實(shí)現(xiàn)模塊與模塊之間的一些訪問(wèn)與跳轉(zhuǎn),這樣層級(jí)才會(huì)更清晰。
依賴倒置原則核心思想是面向接口編程,因?yàn)槿绻嫦驅(qū)崿F(xiàn)類,實(shí)現(xiàn)類如果發(fā)生變化,那么依賴實(shí)現(xiàn)類的實(shí)現(xiàn)方法和功能都會(huì)產(chǎn)生蝴蝶效應(yīng)。
提出問(wèn)題
小木箱剛拿到駕照,準(zhǔn)備在電動(dòng)車、新能源、汽油車三類型進(jìn)行購(gòu)車,于是拿沃爾沃、寶馬、特斯拉進(jìn)行測(cè)試,請(qǐng)用代碼讓這三輛汽車自動(dòng)跑起來(lái)?
分析問(wèn)題
如果小木箱想把跑起來(lái)的自動(dòng)駕駛代碼,復(fù)用給其他駕駛者,代碼的健壯性如何?
解決問(wèn)題
可以參考UML圖例、Good Code、Bad Code和思考復(fù)盤。
3.3.1 UML圖例
3.3.2 Bad Code
下面代碼比較劣質(zhì)的原因在于自動(dòng)駕駛能力與駕駛者高耦合度,如果想讓其他駕駛者使用自動(dòng)駕駛系列的車,那么駕駛者必須將車型實(shí)例重新傳給其他駕駛者,沒(méi)有做到真正意義上的插拔式注冊(cè),換個(gè)駕駛者就不成立了。
//----------------------------代碼片段一---------------------------- public class BMW {public void autoRun() {System.out.println("BMW is running!");} } //----------------------------代碼片段二---------------------------- public class Tesla {public void autoRun() {System.out.println("Tesla is running!");} } //----------------------------代碼片段三---------------------------- public class Volvo {public void autoRun() {System.out.println("Volvo is running!");} } //----------------------------代碼片段四---------------------------- public class AutoDriver {public void autoDrive(Tesla tesla) {tesla.autoRun();}public void autoDrive(BMW bm) {bm.autoRun();}public void autoDrive(Volvo volvo) {volvo.autoRun();}} //----------------------------代碼片段四---------------------------- public class Main {public static void main(String[] args) {Tesla tesla = new Tesla();BMW bm = new BMW();Volvo volvo = new Volvo();AutoDriver driver = new AutoDriver();driver.autoDrive(tesla);driver.autoDrive(bm);driver.autoDrive(volvo);} } 復(fù)制代碼結(jié)果:
3.3.3 Good Code
那么,正確實(shí)現(xiàn)方式是怎樣的呢? 首先要定義一個(gè)自動(dòng)駕駛接口IAutoDriver。因?yàn)樽詣?dòng)駕駛,新能源比如說(shuō)像寶馬、特斯拉、沃爾沃都有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛能力。
但是比如說(shuō)像紅旗、長(zhǎng)城不是一個(gè)自動(dòng)駕駛的實(shí)現(xiàn)者。
那對(duì)自動(dòng)駕駛接口IAutoDriver,如果你有自動(dòng)駕駛能力,那么你就去實(shí)現(xiàn)IAutoDriver,去重寫autoDrive(自動(dòng)駕駛)的能力。否則,就不實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛IAutoDriver接口。
對(duì) AutoDriver 的話,駕駛者是去通過(guò)依賴倒置原則,把寶馬、特斯拉、沃爾沃自動(dòng)駕駛模式接口IAutoCar傳進(jìn)來(lái),通過(guò)autoRun開啟自動(dòng)駕駛模式。
autoRun是區(qū)分了自動(dòng)駕駛還是普通駕駛模式。具體的代碼方式很簡(jiǎn)單,首先 new一個(gè)寶馬實(shí)例,然后去實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛接口 IAutoCar,最后把寶馬實(shí)例傳給 AutoDriver,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的方式,特斯拉、沃爾沃也是這樣的。
對(duì)于自動(dòng)駕駛技術(shù),不關(guān)心駕駛的什么車,寶馬、特斯拉、沃爾沃還是大眾,只關(guān)心你是實(shí)現(xiàn)了IAutoDriver接口。只關(guān)心你是否有autoDrive(自動(dòng)駕駛)能力。
如果有自動(dòng)駕駛能力,使用者就直接調(diào)用autoDrive(自動(dòng)駕駛)能力。具體的怎么實(shí)現(xiàn)呢?是AutoDriver的實(shí)現(xiàn)類IAutoDriver決定的,這便是依賴倒置原則,不依賴具體的實(shí)現(xiàn),只調(diào)IAutoCar接口方法選擇自動(dòng)駕駛模式autoRun即可.
//----------------------------代碼片段一---------------------------- public interface IAutoCar {public void autoRun(); } //----------------------------代碼片段二---------------------------- public class BMW implements IAutoCar{@Overridepublic void autoRun() {System.out.println("BMW is running!");} } //----------------------------代碼片段三---------------------------- public class Tesla implements IAutoCar {@Overridepublic void autoRun() {System.out.println("Tesla is running!");} } //----------------------------代碼片段四---------------------------- public class Volvo implements IAutoCar{@Overridepublic void autoRun() {System.out.println("Volvo is running!");} }//----------------------------代碼片段五---------------------------- public interface IAutoDriver {public void autoDrive(IAutoCar car); } //----------------------------代碼片段六---------------------------- public class AutoDriver implements IAutoDriver{@Overridepublic void autoDrive(IAutoCar car) {car.autoRun();} } //----------------------------代碼片段六---------------------------- public class Main {public static void main(String[] args) {IAutoDriver driver = new AutoDriver();driver.autoDrive(new Tesla());driver.autoDrive(new BMW());driver.autoDrive(new Volvo());} } 復(fù)制代碼結(jié)果:
3.3.4 使用原則
在簡(jiǎn)單工廠設(shè)計(jì)模式和策略設(shè)計(jì)模式,都是使用依賴倒置原則進(jìn)行注入,不過(guò)簡(jiǎn)單工廠設(shè)計(jì)模式, 使用的是接口方法注入, 而策略設(shè)計(jì)模式使用的是構(gòu)造函數(shù)注入,這一塊后文詳細(xì)介紹。
3.4 單一職責(zé)原則
第四個(gè)設(shè)計(jì)原則是單一職責(zé)原則,單一職責(zé)原則簡(jiǎn)稱SRP, 正如英文The Single Responsibility Principle定義的那樣,A class should have one, and only one, reason to change。
單一職責(zé)指的是一個(gè)類只能因?yàn)橐粋€(gè)理由被修改,一個(gè)類只做一件事。不要設(shè)計(jì)大而全的類,要設(shè)計(jì)粒度小、功能單一的類。
類的職能要有界限。單一原則要求類要高內(nèi)聚,低耦合。意思是為了規(guī)避代碼冗余,無(wú)關(guān)職責(zé)、無(wú)關(guān)功能的方法和對(duì)象不要引入類里面。
因?yàn)槿绻粋€(gè)類承擔(dān)的職責(zé)過(guò)多,就等于把這些職責(zé)耦合在一起,一個(gè)職責(zé)的變化可能會(huì)削弱或者抑制這個(gè)類完成其他職責(zé)的能力。
這種耦合會(huì)導(dǎo)致脆弱他的設(shè)計(jì),當(dāng)變化發(fā)生時(shí),設(shè)計(jì)會(huì)遭受到意想不到的破壞;軟件設(shè)計(jì)真正要做的許多內(nèi)容就是發(fā)現(xiàn)職責(zé)并把那些職責(zé)相互分離。
比如去銀行取錢,取錢的類不應(yīng)該包含打印發(fā)票,取錢的類只管取錢動(dòng)作,打印發(fā)票功能,需要新建類完成。目的是降低類的復(fù)雜度,提高閱讀性,降低代碼變更造成的風(fēng)險(xiǎn)。
再比如Android里面Activity過(guò)于臃腫會(huì)讓感覺很頭大,MVP、MVVM、MVP和MVI等架構(gòu)都是為了讓Activity變得職責(zé)單一。
提出問(wèn)題:
老師去網(wǎng)上采購(gòu)“ 三國(guó)演義 ”、“ 紅樓夢(mèng) ”、“ 三國(guó)演義 ”、“ 西游記 ”各一本。
已知“ 紅樓夢(mèng) ”50元/本,“ 三國(guó)演義 ”40元/本,“ 西游記 ”30元/本,“ 水滸傳 ”20元/本。
如果“ 紅樓夢(mèng) ” 8 折促銷,“ 西游記 ”6 折促銷,根據(jù)書的價(jià)格,求所有圖書的總價(jià)格。
分析問(wèn)題:
如果采購(gòu)1000本書籍,單品折扣策閱可能不一樣,如果單品價(jià)格隨著單品購(gòu)買數(shù)量變化,那么購(gòu)物車價(jià)格條件一旦變化,購(gòu)物車代碼會(huì)因此膨脹,進(jìn)而影響代碼可維護(hù)性,如何解決這種問(wèn)題?
3.4.1 UML圖例
3.4.2 Bad Code
這段壞味道的代碼問(wèn)題就在于: 購(gòu)物車摻雜了價(jià)格計(jì)算功能,購(gòu)物車正常只關(guān)心對(duì)商品的CRUD能力,如果有一天,價(jià)格計(jì)算方式改變,那這里就需要?jiǎng)淤?gòu)物車代碼,購(gòu)物車變更會(huì)引起方法變動(dòng),從而帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。
//----------------------------代碼片段一---------------------------- public class WoodBook {private String name;private double price;public WoodBook(String name, double price) {this.name = name;this.price = price;}public String getName() {return name;}public double getPrice() {return price;} } //----------------------------代碼片段二----------------------------public class ShoppingCart { private List<WoodBook> list = new ArrayList<>(); public void addBook(WoodBook book) {list.add(book);}public double checkOut() {double total = 0;for (WoodBook book : list) {if ("紅樓夢(mèng)".equals(book.getName())) {total = total + book.getPrice() * 0.8;} else if ("西游記".equals(book.getName())) {total = total + book.getPrice() * 0.6;} else {total = total + book.getPrice();}}return total;} } //----------------------------代碼片段三---------------------------- public class Main {public static void main(String[] args) {ShoppingCart shoppingCart = new ShoppingCart();shoppingCart.addBook(new WoodBook("紅樓夢(mèng)",50));shoppingCart.addBook(new WoodBook("三國(guó)演義",40));shoppingCart.addBook(new WoodBook("西游記",30));shoppingCart.addBook(new WoodBook("水滸傳",20));double total = shoppingCart.checkOut();System.out.println("所有圖書價(jià)格為:"+total);} } 復(fù)制代碼3.4.3 Good Code
正確的方式: 首先計(jì)算價(jià)格的邏輯,交給接口實(shí)現(xiàn),購(gòu)物車只關(guān)心價(jià)格計(jì)算的結(jié)果,并將結(jié)果返回即可。然后計(jì)算價(jià)格接口交給調(diào)用方實(shí)現(xiàn),使用者不關(guān)心紅樓夢(mèng)和西游記價(jià)格折扣策閱還是0折扣策閱,最后需求如果發(fā)生變更,那么只需要更改調(diào)用方實(shí)現(xiàn)邏輯即可。
//----------------------------代碼片段一----------------------------public class WoodBook {private String name;private double price;public WoodBook(String name, double price) {this.name = name;this.price = price;}public String getName() {return name;}public double getPrice() {return price;} } //----------------------------代碼片段二---------------------------- public class DefaultDiscountStrategy implements DiscountStrategy {@Overridepublic double discount(List<WoodBook> list) {double total = 0;for (WoodBook book : list) {total = total + book.getPrice();}return total;} } //----------------------------代碼片段三---------------------------- public class SingleDiscountStrategy implements DiscountStrategy {@Overridepublic double discount(List<WoodBook> list) {double total = 0;for (WoodBook book : list) {if ("西游記".equals(book.getName())) {total = total + book.getPrice() * 0.6;} else if ("紅樓夢(mèng)".equals(book.getName().toString())) {total = total + book.getPrice() * 0.8;}else {total = total + book.getPrice() ;}}return total;} } //----------------------------代碼片段四---------------------------- public class ShoppingCart {private List<WoodBook> list = new ArrayList<>();private DiscountStrategy discountStrategy;public void addBook(WoodBook book) {list.add(book);}public void setDiscountStrategy(DiscountStrategy discountStrategy) {this.discountStrategy = discountStrategy;}public double checkOut() {if (discountStrategy == null) {discountStrategy = new DefaultDiscountStrategy();}return discountStrategy.discount(list);} } //----------------------------代碼片段五---------------------------- public interface DiscountStrategy {double discount(List<WoodBook> list); } //----------------------------代碼片段六---------------------------- public class Main {public static void main(String[] args) {ShoppingCart shoppingCart = new ShoppingCart();shoppingCart.addBook(new WoodBook("紅樓夢(mèng)",50));shoppingCart.addBook(new WoodBook("三國(guó)演義",40));shoppingCart.addBook(new WoodBook("西游記",30));shoppingCart.addBook(new WoodBook("水滸傳",20));shoppingCart.setDiscountStrategy(new SingleDiscountStrategy());double total = shoppingCart.checkOut();System.out.println("所有圖書價(jià)格為:"+total);} } 復(fù)制代碼結(jié)果:
3.4.4 思考復(fù)盤
關(guān)于單一職責(zé)原則我們有四個(gè)問(wèn)題需要思考
問(wèn)題一: 如何判斷類的職責(zé)是否足夠單一?
判斷類的職責(zé)是否足夠單一有五條規(guī)則:
規(guī)則一: 如果類中的代碼行數(shù)、函數(shù)或?qū)傩赃^(guò)多,會(huì)影響代碼的可讀性和可維護(hù)性,那么我們就需要考慮對(duì)類進(jìn)行拆分;
規(guī)則二: 如果類依賴的其他類過(guò)多,或者依賴類的其他類過(guò)多,不符合高內(nèi)聚、低耦合的設(shè)計(jì)思想,那么我們就需要考慮對(duì)類進(jìn)行拆分;
規(guī)則三: 如果私有方法過(guò)多,我們就要考慮能否將私有方法獨(dú)立到新的類中,那么我們就設(shè)置為 public 方法,供更多的類使用,從而提高代碼的復(fù)用性;
規(guī)則四: 如果比較難給類起一個(gè)合適名字,很難用一個(gè)業(yè)務(wù)名詞概括,或者只能用一些籠統(tǒng)的Manager、Context 之類的詞語(yǔ)來(lái)命名,那么這就說(shuō)明類的職責(zé)定義得可能不夠清晰
規(guī)則五: 如果類中大量的方法都是集中操作類中的某幾個(gè)屬性,比如: 在 UserInfo 例子中,如果一半的方法都是在操作 address 信息,那么可以考慮將這幾個(gè)屬性和對(duì)應(yīng)的方法拆分出來(lái)
問(wèn)題二: 類的職責(zé)是否設(shè)計(jì)得越單一越好?
類的職責(zé)單一性標(biāo)準(zhǔn)有四方面。
第一方面,單一職責(zé)原則通過(guò)避免設(shè)計(jì)大而全的類,避免將不相關(guān)的功能耦合在一起,來(lái)提高類的內(nèi)聚性。
第二方面,類職責(zé)單一,類依賴的和被依賴的其他類也會(huì)變少,減少了代碼的耦合性,以此來(lái)實(shí)現(xiàn)代碼的高內(nèi)聚、低耦合。
第三方面,如果拆分得過(guò)細(xì),實(shí)際上會(huì)適得其反,反倒會(huì)降低內(nèi)聚性,也會(huì)影響代碼的可維護(hù)性。
第四方面,根據(jù)不同的場(chǎng)景對(duì)某個(gè)類或模塊單一職責(zé)的判斷是不同的,不能為了拆分而拆分,造成過(guò)度設(shè)計(jì),難以維護(hù)。
問(wèn)題三: 單一職責(zé)原則為什么要這么設(shè)計(jì)?
那么單一職責(zé)原則為什么要這么設(shè)計(jì)?因?yàn)槿绻粋€(gè)類承擔(dān)的職責(zé)過(guò)多,即耦合性太高一個(gè)職責(zé)的變化可能會(huì)影響到其他的職責(zé)。
問(wèn)題四: Hook違背了單一職責(zé)原則嗎?
那么,Hook違背了單一職責(zé)原則嗎?Hook突破了Java層OOP系統(tǒng)層設(shè)計(jì)理念,也就違背了單一職責(zé)原則。Hook雖好,不建議廣泛使用,因?yàn)樵陂_發(fā)過(guò)程中可能導(dǎo)致依賴不清晰、命名沖突、來(lái)源不清晰等問(wèn)題。
3.5 接口隔離原則
第五個(gè)原則是接口隔離原則,接口隔離原則指的是接口隔離原則是指客戶端不應(yīng)該依賴于它不需要的接口。接口隔離原則簡(jiǎn)稱ISP,正如英文定義的那樣interface-segregation principle,Clients should not be forced to depend upon interfaces that they do not use. 客戶端不應(yīng)該被強(qiáng)迫依賴它不需要的接口。其中的 “客戶端”,可以理解為接口的調(diào)用者或者使用者。
接口隔離原則是盡量將臃腫龐大的接口顆粒度拆得更細(xì)。和單一原則類似,一個(gè)接口,涵蓋的職責(zé)實(shí)現(xiàn)的功能盡量簡(jiǎn)單單一,只跟接口自身想實(shí)現(xiàn)的功能相關(guān),不能把別人干的活也涵蓋進(jìn)來(lái),讓實(shí)現(xiàn)者只關(guān)心接口獨(dú)立單元方法。
我在架構(gòu)組設(shè)計(jì)對(duì)外的 API 或?qū)ν饽芰?#xff0c;接口干的職責(zé),要非常明確的,接口不能做與接口無(wú)關(guān)工作或隱藏邏輯,一個(gè)類對(duì)一個(gè)類依賴應(yīng)建立在最小接口依賴基礎(chǔ)之上。
提出問(wèn)題
小木箱是一名AndroidDev也是一名DevopsDev,請(qǐng)用代碼分類打印標(biāo)記小木箱的技能樹。
分析問(wèn)題
首先將技能樹全部存放到技能清單IDev,然后讓AndroidDev和DevopsDev分別實(shí)現(xiàn)技能清單IDev,最后在AndroidDev和DevopsDev匹配的技能樹打印標(biāo)記。
解決問(wèn)題
可以參考UML圖例、Good Code、Bad Code和接口隔離使用原則。
3.5.1 UML圖例
3.5.2 Bad Code
比如小木箱做了AndroidDev和DevopsDev兩份簡(jiǎn)歷,而AndroidDev簡(jiǎn)歷和DevopsDev簡(jiǎn)歷所具備的技術(shù)棧又各不相同,但歸檔在小木箱同一份IDev技能樹清單里面。
如果小木箱把AndroidDev簡(jiǎn)歷和DevopsDev簡(jiǎn)歷實(shí)現(xiàn)技能樹清單接口,那么勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致AndroidDev簡(jiǎn)歷既有Devops簡(jiǎn)歷也有AndroidDev技能樹,DevopsDev簡(jiǎn)歷既有DevopsDev技能樹也有AndroidDev技能樹。
如果有一天小木箱技能樹清單接口技能發(fā)生相應(yīng)的變化,那么很容易給兩份簡(jiǎn)歷帶來(lái)一些風(fēng)險(xiǎn)和改變。
//--------------------------------代碼塊一--------------------------------- public interface IDev {void framework();void ci2cd();void jetpack();void java(); } //--------------------------------------代碼塊二--------------------------------------- public class AndroidDev implements IDev{@Overridepublic void framework() {System.out.println("CrazyCodingBoy is a Android developer and he knows framework");}@Overridepublic void ci2cd() {}@Overridepublic void jetpack() {System.out.println("CrazyCodingBoy is a Android developer and he knows jetpack");}@Overridepublic void java() {System.out.println("CrazyCodingBoy is a Android developer and he knows java");} } //--------------------------------------代碼塊三--------------------------------------- public class DevopsDev implements IDev {@Overridepublic void framework() {}@Overridepublic void ci2cd() {System.out.println("CrazyCodingBoy is a Devops developer and he knows CI and CD");}@Overridepublic void jetpack() {}@Overridepublic void java() {System.out.println("CrazyCodingBoy is a Devops developer and he knows java");} } //--------------------------------------代碼塊四--------------------------------------- public class Main {public static void main(String[] args) {AndroidDev androidDev = new AndroidDev();DevopsDev devopsDev = new DevopsDev();androidDev.framework();androidDev.jetpack();devopsDev.ci2cd();androidDev.java();devopsDev.java();// TODO: delete 無(wú)效空實(shí)現(xiàn) androidDev.ci2cd(); devopsDev.framework();devopsDev.jetpack();} 復(fù)制代碼結(jié)果:
3.5.3 Good Code
接口隔離原則是把臃腫龐大的IDev技能樹清單接口,拆分成力度更小的ICi2cd、IFramework、IJetpack和IJava接口,提高整個(gè)系統(tǒng)和接口的一個(gè)靈活性和可維護(hù)性,同時(shí)提高整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)聚性,減少對(duì)外交互。
ICi2cd只關(guān)心小木箱CI/CD的研發(fā)能力,誰(shuí)想持有這個(gè)能力就交給誰(shuí)去實(shí)現(xiàn),不同的技能樹,交給不同的去完成自己的能力。
否則,IDev接口功能發(fā)生變化,就得去改AndroidDev和DevopsDev的邏輯。
如果代碼臃腫,代碼量大,那么容易手抖或改了不該改的,造成線上事故。
如果通過(guò)接口或模塊隔離方式實(shí)現(xiàn),那么就可以降低修改成本。
//--------------------------------代碼塊一--------------------------------- public interface ICi2cd {void ci2cd(); } //--------------------------------------代碼塊二--------------------------------------- public interface IFramework {void framework(); } //--------------------------------------代碼塊三--------------------------------------- public interface IJetpack {void jetpack(); } //--------------------------------------代碼塊四--------------------------------------- public interface IJava {void java(); } //--------------------------------------代碼塊五--------------------------------------- public class AndroidDev implements IFramework , IJetpack , IJava {@Overridepublic void framework() {System.out.println("CrazyCodingBoy is a Android developer and he knows framework");}@Overridepublic void jetpack() {System.out.println("CrazyCodingBoy is a Android developer and he knows jetpack");}@Overridepublic void java() {System.out.println("CrazyCodingBoy is a Android developer and he knows java");} }//--------------------------------------代碼塊六--------------------------------------- public class DevopsDev implements ICi2cd , IJava {@Overridepublic void ci2cd() {System.out.println("CrazyCodingBoy is a Devops developer and he knows CI and CD");}@Overridepublic void java() {System.out.println("CrazyCodingBoy is a Devops developer and he knows java");} } //--------------------------------------代碼塊七--------------------------------------- public class Main { public static void main(String[] args) {AndroidDev androidDev = new AndroidDev();DevopsDev devopsDev = new DevopsDev();androidDev.framework();androidDev.jetpack();androidDev.java();devopsDev.ci2cd();devopsDev.java();} } 復(fù)制代碼結(jié)果:
3.5.4 思考復(fù)盤
接著我們聊聊思考復(fù)盤,思考復(fù)盤分為兩方面,第一方面是接口隔離原則和單一職責(zé)原則的區(qū)別?第二方面接口隔離原則優(yōu)點(diǎn)。
接口隔離原則和單一職責(zé)原則的區(qū)別?
接口隔離原則和單一職責(zé)原則的區(qū)別有兩個(gè),第一,單一職責(zé)原則指的是類、接口和方法的職責(zé)是單一的,強(qiáng)調(diào)的是職責(zé),也就是說(shuō)在一個(gè)接口里,只要職責(zé)是單一的,有10個(gè)方法也是可以的。
第二,接口隔離原則指的是在接口中的方法盡量越來(lái)越少,接口隔離原則的前提必須先符合單一職責(zé),在單一職責(zé)的前提下,接口盡量是單一接口。
接口隔離原則優(yōu)點(diǎn)
接口隔離原則優(yōu)點(diǎn)有三個(gè)。
第一,隱藏實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)
第二,降低耦合性
第三,提高代碼的可讀性
3.6 最小知識(shí)原則
第六個(gè)設(shè)計(jì)原則是最小知識(shí)原則,最小知識(shí)原則簡(jiǎn)稱LOD,正如英文定義的那樣Law of Demeter
,a module should not have knowledge of the inner details of the objects it manipulates?。不該有直接依賴關(guān)系的類,不要有依賴;
有依賴關(guān)系的類之間,盡量只依賴必要的接口。最小知識(shí)原則是希望減少類之間的耦合,讓類越獨(dú)立越好,每個(gè)類都應(yīng)該少了解系統(tǒng)的其他部分,一旦發(fā)生變化,需要了解這一變化的類就會(huì)比較少。
最小知識(shí)原則和單一職責(zé)的目的都是實(shí)現(xiàn)高內(nèi)聚低耦合,但是出發(fā)的角度不一樣,單一職責(zé)是從自身提供的功能出發(fā),最小知識(shí)原則是從關(guān)系出發(fā)。
提出問(wèn)題
如果我們把一個(gè)對(duì)象看作是一個(gè)人,那么要實(shí)現(xiàn)“一個(gè)人應(yīng)該對(duì)其他人有最少的了解”,做到兩點(diǎn)就足夠了: 第一點(diǎn),只和直接的朋友交流; 第二點(diǎn),減少對(duì)朋友的了解。下面就詳細(xì)說(shuō)說(shuō)如何做到這兩點(diǎn)。
最小知識(shí)原則還有一個(gè)英文解釋是:talk only to your immediate friends(只和直接的朋友交流)。
分析問(wèn)題
什么是朋友呢?每個(gè)對(duì)象都必然會(huì)與其他的對(duì)象有耦合關(guān)系,兩個(gè)對(duì)象之間的耦合就會(huì)成為朋友關(guān)系。
那么什么又是直接的朋友呢?出現(xiàn)在成員變量、方法的輸入輸出參數(shù)中的類就是直接的朋友。最小知識(shí)原則要求只和直接的朋友通信。
解決問(wèn)題
可以參考UML圖例、Good Code、Bad Code和最小知識(shí)原則使用原則。
3.6.1 UML圖例
3.6.2 Bad Code
很簡(jiǎn)單的例子:老師讓班長(zhǎng)清點(diǎn)全班同學(xué)的人數(shù)。這個(gè)例子中總共有三個(gè)類:老師Teacher、班長(zhǎng)GroupLeader和學(xué)生Student。
在這個(gè)例子中,我們的Teacher有幾個(gè)朋友?兩個(gè),一個(gè)是GroupLeader,它是Teacher的command()方法的入?yún)?#xff1b;另一個(gè)是Student,因?yàn)樵赥eacher的command()方法體中使用了Student。
那么Teacher有幾個(gè)是直接的朋友?按照直接的朋友的定義
出現(xiàn)在成員變量、方法的輸入輸出參數(shù)中的類就是直接的朋友
只有GroupLeader是Teacher的直接的朋友。
Teacher在command()方法中創(chuàng)建了Student的數(shù)組,和非直接的朋友Student發(fā)生了交流,所以,上述例子違反了最小知識(shí)原則。
方法是類的一個(gè)行為,類竟然不知道自己的行為與其他的類產(chǎn)生了依賴關(guān)系,這是不允許的,嚴(yán)重違反了最小知識(shí)原則!
//--------------------------------------代碼塊一--------------------------------------- public interface IStudent { } //--------------------------------------代碼塊二--------------------------------------- public class Student implements IStudent {} //--------------------------------------代碼塊三--------------------------------------- public interface IGroupLeader {void count(List<Student> students); }//--------------------------------------代碼塊四--------------------------------------- public interface IGroupLeader {void count(List<Student> students); } //--------------------------------------代碼塊五--------------------------------------- public class GroupLeader implements IGroupLeader{@Overridepublic void count(List<Student> students) {System.out.println("The number of students attending the class is: " + students.size());} } //--------------------------------------代碼塊六--------------------------------------- public interface ITeacher {void command(IGroupLeader groupLeader); } //--------------------------------------代碼塊七--------------------------------------- public class Teacher implements ITeacher{@Overridepublic void command(IGroupLeader groupLeader) {List<Student> allStudent = new ArrayList<>();allStudent.add(new Student());allStudent.add(new Student());allStudent.add(new Student());allStudent.add(new Student());allStudent.add(new Student());groupLeader.count(allStudent);} } //--------------------------------------代碼塊八--------------------------------------- public class Main {public static void main(String[] args) {ITeacher teacher = new Teacher();teacher.command(new GroupLeader());} } 復(fù)制代碼結(jié)果:
3.6.3 Good Code
我們打斷學(xué)生和GroupLeader聯(lián)系,直接的聯(lián)系每個(gè)類都只和直接的朋友交流,有效減少了類之間的耦合
//--------------------------------------代碼塊一--------------------------------------- public interface IStudent { } //--------------------------------------代碼塊二--------------------------------------- public class Student implements IStudent {} //--------------------------------------代碼塊三--------------------------------------- public interface IGroupLeader {void count(); } //--------------------------------------代碼塊四--------------------------------------- public class GroupLeader implements IGroupLeader {private List<Student> students;public GroupLeader(List<Student> students) {this.students = students;}@Overridepublic void count() {System.out.println("The number of students attending the class is: " + students.size());} } //--------------------------------------代碼塊五--------------------------------------- public interface ITeacher {void command(IGroupLeader groupLeader); } //--------------------------------------代碼塊六--------------------------------------- public class Teacher implements ITeacher {@Overridepublic void command(IGroupLeader groupLeader) {groupLeader.count();} } //--------------------------------------代碼塊七--------------------------------------- public class Main {public static void main(String[] args) {ITeacher teacher = new Teacher();List<Student> allStudent = new ArrayList(4);allStudent.add(new Student());allStudent.add(new Student());allStudent.add(new Student());allStudent.add(new Student());teacher.command(new GroupLeader(allStudent));} } 復(fù)制代碼結(jié)果:
3.6.4 使用原則
最少知識(shí)原則的使用原則有6個(gè)。
第一,在類的劃分上,應(yīng)當(dāng)創(chuàng)建弱耦合的類,類與類之間的耦合越弱,就越有利于實(shí)現(xiàn)可復(fù)用的目標(biāo)。 第二,在類的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,每個(gè)類都應(yīng)該降低成員的訪問(wèn)權(quán)限。 第三,在類的設(shè)計(jì)上,只要有可能,一個(gè)類應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成不變的類。 第四,在對(duì)其他類的引用上,一個(gè)對(duì)象對(duì)其他類的對(duì)象的引用應(yīng)該降到最低。 第五,盡量限制局部變量的有效范圍,降低類的訪問(wèn)權(quán)限。
第六,謹(jǐn)慎使用Serializable。
3.7 合成復(fù)用原則
最后一個(gè)原則是合成復(fù)用原則。合成復(fù)用原則簡(jiǎn)稱CARP,正如英文定義的那樣Composite/Aggregate Reuse Principle,?try to use composite/aggregate *,?*合成復(fù)用原則要求我們?cè)谲浖O(shè)計(jì)的過(guò)程中,盡量不要通過(guò)繼承方式實(shí)現(xiàn)功能和類的一些組合。
因?yàn)樵?Java 只支持單繼承的, C 、 C ++支持多繼承。所以設(shè)計(jì)模式在 Java 這一塊的規(guī)范,它是不提倡繼承來(lái)解決問(wèn)題的,所以更提倡是合成復(fù)用,一個(gè)類持有另外一個(gè)對(duì)象,把能力交給另外的對(duì)象去完成。
因?yàn)槔^承破壞了會(huì)繼承復(fù)用的和破壞類的一個(gè)封裝性,子類和父類耦合度會(huì)比較大,因此推薦使用合成復(fù)用原則
最小知識(shí)原則,如果因?yàn)槭侄?#xff0c;可能會(huì)不小心改了父類,最小知識(shí)原則限制復(fù)用靈活性,合成復(fù)用原則可以維持類的封裝性,降低類與類的耦合度,提高功能的靈活性。
合成復(fù)用原則可以將已知的對(duì)象和成員變量納入新的對(duì)象和成員變量,方法里邊去調(diào)用成員變量的具體的功能。就達(dá)成了一個(gè)合成復(fù)用原則。
3.7.1 UML圖例
3.7.2 Bad Code
汽車從能源的角度來(lái)說(shuō),分為電動(dòng)車ETCar和汽油車PCar。
電動(dòng)車ETCar和汽油車PCar有很多顏色,如: 白色、紅色。
如果后期新增黃色,那么需要電動(dòng)車ETCar和汽油車PCar去繼承Car,并讓紅色車RedPCar和白色車WhiteETCar去繼承電動(dòng)車ETCar和汽油車PCar。繼承的方式可以實(shí)現(xiàn)類組合,但缺點(diǎn)是顏色和車型組合越多,類組合會(huì)呈N 倍遞,導(dǎo)致類爆炸。
//--------------------------------------代碼塊一--------------------------------------- public abstract class Car {public abstract void move(); } //--------------------------------------代碼塊二--------------------------------------- public abstract class ETCar extends Car{ } //--------------------------------------代碼塊三--------------------------------------- public abstract class PCar extends Car { } //--------------------------------------代碼塊四--------------------------------------- public class RedETCar extends Car{@Overridepublic void move() {System.out.println("Red ETCar is running!");} } //--------------------------------------代碼塊五--------------------------------------- public class RedPCar extends PCar {@Overridepublic void move() {System.out.println("Red PCar is running!");} } //--------------------------------------代碼塊六--------------------------------------- public class WhiteETCar extends ETCar {@Overridepublic void move() {System.out.println("White ETCar is running!");} } //--------------------------------------代碼塊七--------------------------------------- public class WhitePCar extends PCar {@Overridepublic void move() {System.out.println("White PCar is running!");} } //--------------------------------------代碼塊八--------------------------------------- public class Main {public static void main(String[] args) {new RedETCar().move();new RedPCar().move();new WhitePCar().move();new WhiteETCar().move();} } 復(fù)制代碼結(jié)果:
3.7.3 Good Code
正確的方式是: 定義一個(gè)抽象基類汽車Car。汽車Car分為兩種,一種是油車PCar,一種是電動(dòng)車ETCar。
因?yàn)槌橄蠡惼嘋ar合成復(fù)用了IColor接口對(duì)象,所以子類油車PCar和電動(dòng)車ETCar可以持有抽象基類Car的IColor接口對(duì)象。
因?yàn)镮Color對(duì)象一個(gè)接口,接口有多種顏色: 白色、黑色、黃色、綠色、棕等等。
如果每增加一種顏色,那么實(shí)現(xiàn)IColor接口即可,不需要像Bad Code通過(guò)繼承方式進(jìn)行類組合,不但解決了類爆炸的問(wèn)題,而且解決了繼承帶來(lái)的高耦合弊端。因此,在類組合問(wèn)題上,我們可以利用合成復(fù)用原則解決代碼冗余問(wèn)題。
//--------------------------------------代碼塊一--------------------------------------- public interface IColor {String getName(); } //--------------------------------------代碼塊二--------------------------------------- public class RedColor implements IColor {@Overridepublic String getName() {return "Red";} } //--------------------------------------代碼塊三--------------------------------------- public class WhiteColor implements IColor {@Overridepublic String getName() {return "White";} } //--------------------------------------代碼塊四--------------------------------------- public abstract class Car {private IColor color;public abstract void move();public IColor getColor() {return color;}public Car setColor(IColor color) {this.color = color;return this;} } //--------------------------------------代碼塊五--------------------------------------- public class PCar extends Car {@Overridepublic void move() {System.out.println(getColor().getName() + " "+PCar.class.getSimpleName() +" is running!" );} } //--------------------------------------代碼塊六--------------------------------------- public class ETCar extends Car {@Overridepublic void move() {System.out.println(getColor().getName() + " "+PCar.class.getSimpleName() +" is running!" );} } //--------------------------------------代碼塊七--------------------------------------- public class Main {public static void main(String[] args) {PCar pCar = new PCar();ETCar etCar = new ETCar();RedColor redColor = new RedColor();WhiteColor whiteColor = new WhiteColor();pCar.setColor(redColor).move();pCar.setColor(whiteColor).move();etCar.setColor(redColor).move();etCar.setColor(whiteColor).move();} } 復(fù)制代碼結(jié)果:
3.7.4 思考復(fù)盤
組合和聚合到底有什么區(qū)別呢?
聚合關(guān)系的類里有另外一個(gè)類作為參數(shù)。BirdGroup類被gc之后,bird類的引用依然建在。這就是聚合。
public class BirdGroup{public Bird bird;public BirdGroup(Bird bird){this.bird = bird;} } 復(fù)制代碼組合關(guān)系的類里有另外一個(gè)類的實(shí)例化,如果Bird這個(gè)類被GC了,內(nèi)部的類的引用,隨之消失了,這就是組合。
public class Bird{public Wings wings;public Bird(){wings = new Wings () ;} } 復(fù)制代碼合成復(fù)用原則的優(yōu)點(diǎn)
使系統(tǒng)更加靈活,降低類與類之間的耦合度,一個(gè)類的變化對(duì)其他類造成的影響相對(duì)較小。
合成復(fù)用原則的缺點(diǎn)
破壞了包裝,同時(shí)包含的類的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)被隱藏。
好了,七大設(shè)計(jì)原則到現(xiàn)在已經(jīng)說(shuō)完了,我們簡(jiǎn)單的總結(jié)一下:
如果大家覺的上面表格比較復(fù)雜,那么用七句話總結(jié)就是:
單一職責(zé)原則告訴我們實(shí)現(xiàn)類要職責(zé)單一;
里氏替換原則告訴我們不要破壞繼承體系;
依賴倒置原則告訴我們要面向接口編程;
接口隔離原則告訴我們?cè)谠O(shè)計(jì)接口的時(shí)候要精簡(jiǎn)單一;
最小知識(shí)原則告訴我們要降低耦合;
合成復(fù)用原則告訴我們不要通過(guò)繼承方式實(shí)現(xiàn)功能和類組合;
而開閉原則是總綱,告訴我們要對(duì)擴(kuò)展開放,對(duì)修改關(guān)閉。
四、3大設(shè)計(jì)模式
說(shuō)完七大設(shè)計(jì)原則,我們?cè)僬f(shuō)說(shuō)3大設(shè)計(jì)模式,設(shè)計(jì)模式一般分為三種,第一種是創(chuàng)建型模式,第二種是結(jié)構(gòu)型模式,第三種是行為型模式。
當(dāng)我們關(guān)注類的對(duì)象,比如如何孵化出來(lái)類的對(duì)象?如何創(chuàng)建類的對(duì)象?如何new出來(lái)類的對(duì)象?如何維護(hù)類的對(duì)象關(guān)系?我們就需要使用到創(chuàng)建型模式。
當(dāng)我們關(guān)注類與類之間的關(guān)系,如 A 跟 B 類組合或生產(chǎn)關(guān)系的時(shí)候。我們就需要使用到結(jié)構(gòu)型模式。
當(dāng)我們關(guān)注類某一個(gè)方法功能的一個(gè)實(shí)現(xiàn),我們就需要使用到行為型模式。
創(chuàng)建型模式、結(jié)構(gòu)型模式和行為型模式又分為23 種,由于篇幅有限,今天主要講解創(chuàng)建型模式的建造者設(shè)計(jì)模式,結(jié)構(gòu)型模式的適配器設(shè)計(jì)模式,行為型模式的策略設(shè)計(jì)模式和模板方法設(shè)計(jì)模式。剩余19種設(shè)計(jì)模式,小木箱將在后續(xù)文章進(jìn)行講解和梳理。
4.1 創(chuàng)建型模式
創(chuàng)建型模式本質(zhì)上是處理類的實(shí)例化,封裝了具體類的信息和隱藏了類的實(shí)例化過(guò)程。今天主要講解建造者設(shè)計(jì)模式
4.1.1 建造者設(shè)計(jì)模式
4.1.1.1 定義
建造者模式所完成的內(nèi)容就是通過(guò)將多個(gè)簡(jiǎn)單對(duì)象通過(guò)一步步的組裝構(gòu)建出一個(gè)復(fù)雜對(duì)象的過(guò)程。
建造者設(shè)計(jì)模式滿足了單一職責(zé)原則以及可復(fù)用的技術(shù)、建造者獨(dú)立、易擴(kuò)展、便于控制細(xì)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)。
但同時(shí)當(dāng)出現(xiàn)特別多的物料以及很多的組合后,類的不斷擴(kuò)展也會(huì)造成難以維護(hù)的問(wèn)題。
建造者設(shè)計(jì)模式可以把重復(fù)的內(nèi)容抽象到數(shù)據(jù)庫(kù)中,按照需要配置。這樣就可以減少代碼中大量的重復(fù)。
4.1.1.2 B站視頻
《重學(xué)Java設(shè)計(jì)模式》第6章:建造者模式
4.1.1.3 Bad Code
這里我們模擬裝修公司對(duì)于設(shè)計(jì)出一些套餐裝修服務(wù)的場(chǎng)景。
很多裝修公司都會(huì)給出自家的套餐服務(wù),一般有;歐式豪華、輕奢田園、現(xiàn)代簡(jiǎn)約等等,而這些套餐的后面是不同的商品的組合。例如;一級(jí)&二級(jí)吊頂、多樂(lè)士涂料、圣象地板、馬可波羅地磚等等,按照不同的套餐的價(jià)格選取不同的品牌組合,最終再按照裝修面積給出一個(gè)整體的報(bào)價(jià)。
這里我們就模擬裝修公司想推出一些套餐裝修服務(wù),按照不同的價(jià)格設(shè)定品牌選擇組合,以達(dá)到使用建造者模式的過(guò)程。
在模擬工程中提供了裝修中所需要的物料;ceilling(吊頂)、coat(涂料)、floor(地板)、tile(地磚),這么四項(xiàng)內(nèi)容。(實(shí)際的裝修物料要比這個(gè)多的多)
4.1.1.3.1 代碼結(jié)構(gòu)
-
物料接口: Matter
- 物料接口提供了基本的信息,以保證所有的裝修材料都可以按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行獲取。
-
吊頂(ceiling)
- 一級(jí)頂: LevelOneCeiling
- 二級(jí)頂: LevelTwoCeiling
-
涂料(coat)
- 多樂(lè)士: DuluxCoat
- 立邦: LiBangCoat
-
地板(floor)
- 德爾
- 圣象
- 地磚(tile)
- 馬可波羅
以上就是本次裝修公司所提供的裝修配置單,接下我們會(huì)通過(guò)案例去使用不同的物料組合出不同的套餐服務(wù)。
public class DecorationPackageController {public String getMatterList(BigDecimal area, Integer level) {List<Matter> list = new ArrayList<Matter>(); // 裝修清單BigDecimal price = BigDecimal.ZERO; // 裝修價(jià)格// 豪華歐式if (1 == level) {LevelTwoCeiling levelTwoCeiling = new LevelTwoCeiling(); // 吊頂,二級(jí)頂DuluxCoat duluxCoat = new DuluxCoat(); // 涂料,多樂(lè)士ShengXiangFloor shengXiangFloor = new ShengXiangFloor(); // 地板,圣象list.add(levelTwoCeiling);list.add(duluxCoat);list.add(shengXiangFloor);price = price.add(area.multiply(new BigDecimal("0.2")).multiply(levelTwoCeiling.price()));price = price.add(area.multiply(new BigDecimal("1.4")).multiply(duluxCoat.price()));price = price.add(area.multiply(shengXiangFloor.price()));}// 輕奢田園if (2 == level) {LevelTwoCeiling levelTwoCeiling = new LevelTwoCeiling(); // 吊頂,二級(jí)頂LiBangCoat liBangCoat = new LiBangCoat(); // 涂料,立邦MarcoPoloTile marcoPoloTile = new MarcoPoloTile(); // 地磚,馬可波羅list.add(levelTwoCeiling);list.add(liBangCoat);list.add(marcoPoloTile);price = price.add(area.multiply(new BigDecimal("0.2")).multiply(levelTwoCeiling.price()));price = price.add(area.multiply(new BigDecimal("1.4")).multiply(liBangCoat.price()));price = price.add(area.multiply(marcoPoloTile.price()));}// 現(xiàn)代簡(jiǎn)約if (3 == level) {LevelOneCeiling levelOneCeiling = new LevelOneCeiling(); // 吊頂,二級(jí)頂LiBangCoat liBangCoat = new LiBangCoat(); // 涂料,立邦DongPengTile dongPengTile = new DongPengTile(); // 地磚,東鵬list.add(levelOneCeiling);list.add(liBangCoat);list.add(dongPengTile);price = price.add(area.multiply(new BigDecimal("0.2")).multiply(levelOneCeiling.price()));price = price.add(area.multiply(new BigDecimal("1.4")).multiply(liBangCoat.price()));price = price.add(area.multiply(dongPengTile.price()));}StringBuilder detail = new StringBuilder("\r\n-------------------------------------------------------\r\n" +"裝修清單" + "\r\n" +"套餐等級(jí):" + level + "\r\n" +"套餐價(jià)格:" + price.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP) + " 元\r\n" +"房屋面積:" + area.doubleValue() + " 平米\r\n" +"材料清單:\r\n");for (Matter matter: list) {detail.append(matter.scene()).append(":").append(matter.brand()).append("、").append(matter.model()).append("、平米價(jià)格:").append(matter.price()).append(" 元。\n");}return detail.toString();}} 復(fù)制代碼- 測(cè)試入口: Main
總結(jié):
4.1.1.3.2?輸出結(jié)果
------------------------------------------------------- 裝修清單 套餐等級(jí):1 套餐價(jià)格:198064.39 元 房屋面積:132.52 平米 材料清單: 吊頂:裝修公司自帶、二級(jí)頂、平米價(jià)格:850 元。 涂料:多樂(lè)士(Dulux)、第二代、平米價(jià)格:719 元。 地板:圣象、一級(jí)、平米價(jià)格:318 元。------------------------------------------------------- 裝修清單 套餐等級(jí):2 套餐價(jià)格:119865.00 元 房屋面積:98.25 平米 材料清單: 吊頂:裝修公司自帶、二級(jí)頂、平米價(jià)格:850 元。 涂料:立邦、默認(rèn)級(jí)別、平米價(jià)格:650 元。 地磚:馬可波羅(MARCO POLO)、缺省、平米價(jià)格:140 元。------------------------------------------------------- 裝修清單 套餐等級(jí):3 套餐價(jià)格:90897.52 元 房屋面積:85.43 平米 材料清單: 吊頂:裝修公司自帶、一級(jí)頂、平米價(jià)格:260 元。 涂料:立邦、默認(rèn)級(jí)別、平米價(jià)格:650 元。 地磚:東鵬瓷磚、10001、平米價(jià)格:102 元。 復(fù)制代碼4.1.1.4 Good Code
工程結(jié)構(gòu)
├── Builder.java ├── DecorationPackageMenu.java ├── IMenu.java ├── Main.java ├── ceiling │?? ├── LevelOneCeiling.java │?? ├── LevelTwoCeiling.java │?? └── Matter.java ├── coat │?? ├── DuluxCoat.java │?? └── LiBangCoat.java ├── floor │?? ├── DerFloor.java │?? └── ShengXiangFloor.java └── tile ├── DongPengTile.java └── MarcoPoloTile.java 復(fù)制代碼建造者模型結(jié)構(gòu)
工程中有三個(gè)核心類和一個(gè)測(cè)試類,核心類是建造者模式的具體實(shí)現(xiàn)。與ifelse實(shí)現(xiàn)方式相比,多出來(lái)了兩個(gè)二外的類。具體功能如下;
- Builder,建造者類具體的各種組裝由此類實(shí)現(xiàn)。
- DecorationPackageMenu,是IMenu接口的實(shí)現(xiàn)類,主要是承載建造過(guò)程中的填充器。相當(dāng)于這是一套承載物料和創(chuàng)建者中間銜接的內(nèi)容。
好,那么接下來(lái)會(huì)分別講解幾個(gè)類的具體實(shí)現(xiàn)
定義裝修包接口
public interface IMenu {IMenu appendCeiling(Matter matter); // 吊頂IMenu appendCoat(Matter matter); // 涂料IMenu appendFloor(Matter matter); // 地板IMenu appendTile(Matter matter); // 地磚String getDetail(); // 明細(xì) } 復(fù)制代碼- 接口類中定義了填充各項(xiàng)物料的方法;吊頂、涂料、地板、地磚,以及最終提供獲取全部明細(xì)的方法。
裝修包實(shí)現(xiàn)
public class DecorationPackageMenu implements IMenu {private List<Matter> list = new ArrayList<Matter>(); // 裝修清單private BigDecimal price = BigDecimal.ZERO; // 裝修價(jià)格private BigDecimal area; // 面積private String grade; // 裝修等級(jí);豪華歐式、輕奢田園、現(xiàn)代簡(jiǎn)約private DecorationPackageMenu() {}public DecorationPackageMenu(Double area, String grade) {this.area = new BigDecimal(area);this.grade = grade;}public IMenu appendCeiling(Matter matter) {list.add(matter);price = price.add(area.multiply(new BigDecimal("0.2")).multiply(matter.price()));return this;}public IMenu appendCoat(Matter matter) {list.add(matter);price = price.add(area.multiply(new BigDecimal("1.4")).multiply(matter.price()));return this;}public IMenu appendFloor(Matter matter) {list.add(matter);price = price.add(area.multiply(matter.price()));return this;}public IMenu appendTile(Matter matter) {list.add(matter);price = price.add(area.multiply(matter.price()));return this;}public String getDetail() {StringBuilder detail = new StringBuilder("\r\n-------------------------------------------------------\r\n" +"裝修清單" + "\r\n" +"套餐等級(jí):" + grade + "\r\n" +"套餐價(jià)格:" + price.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP) + " 元\r\n" +"房屋面積:" + area.doubleValue() + " 平米\r\n" +"材料清單:\r\n");for (Matter matter: list) {detail.append(matter.scene()).append(":").append(matter.brand()).append("、").append(matter.model()).append("、平米價(jià)格:").append(matter.price()).append(" 元。\n");}return detail.toString();}} 復(fù)制代碼- 裝修包的實(shí)現(xiàn)中每一個(gè)方法都會(huì)了?this,也就可以非常方便的用于連續(xù)填充各項(xiàng)物料。
- 同時(shí)在填充時(shí)也會(huì)根據(jù)物料計(jì)算平米數(shù)下的報(bào)價(jià),吊頂和涂料按照平米數(shù)適量乘以常數(shù)計(jì)算。
- 最后同樣提供了統(tǒng)一的獲取裝修清單的明細(xì)方法。
建造者方法
public class Builder {public IMenu levelOne(Double area) {return new DecorationPackageMenu(area, "豪華歐式").appendCeiling(new LevelTwoCeiling()) // 吊頂,二級(jí)頂.appendCoat(new DuluxCoat()) // 涂料,多樂(lè)士.appendFloor(new ShengXiangFloor()); // 地板,圣象}public IMenu levelTwo(Double area){return new DecorationPackageMenu(area, "輕奢田園").appendCeiling(new LevelTwoCeiling()) // 吊頂,二級(jí)頂.appendCoat(new LiBangCoat()) // 涂料,立邦.appendTile(new MarcoPoloTile()); // 地磚,馬可波羅}public IMenu levelThree(Double area){return new DecorationPackageMenu(area, "現(xiàn)代簡(jiǎn)約").appendCeiling(new LevelOneCeiling()) // 吊頂,二級(jí)頂.appendCoat(new LiBangCoat()) // 涂料,立邦.appendTile(new DongPengTile()); // 地磚,東鵬}} 復(fù)制代碼測(cè)試方法:
@Test public void test_Builder(){Builder builder = new Builder();// 豪華歐式System.out.println(builder.levelOne(132.52D).getDetail());// 輕奢田園System.out.println(builder.levelTwo(98.25D).getDetail());// 現(xiàn)代簡(jiǎn)約System.out.println(builder.levelThree(85.43D).getDetail()); } 復(fù)制代碼結(jié)果:
------------------------------------------------------- 裝修清單 套餐等級(jí):豪華歐式 套餐價(jià)格:198064.39 元 房屋面積:132.52 平米 材料清單: 吊頂:裝修公司自帶、二級(jí)頂、平米價(jià)格:850 元。 涂料:多樂(lè)士(Dulux)、第二代、平米價(jià)格:719 元。 地板:圣象、一級(jí)、平米價(jià)格:318 元。------------------------------------------------------- 裝修清單 套餐等級(jí):輕奢田園 套餐價(jià)格:119865.00 元 房屋面積:98.25 平米 材料清單: 吊頂:裝修公司自帶、二級(jí)頂、平米價(jià)格:850 元。 涂料:立邦、默認(rèn)級(jí)別、平米價(jià)格:650 元。 地磚:馬可波羅(MARCO POLO)、缺省、平米價(jià)格:140 元。------------------------------------------------------- 裝修清單 套餐等級(jí):現(xiàn)代簡(jiǎn)約 套餐價(jià)格:90897.52 元 房屋面積:85.43 平米 材料清單: 吊頂:裝修公司自帶、一級(jí)頂、平米價(jià)格:260 元。 涂料:立邦、默認(rèn)級(jí)別、平米價(jià)格:650 元。 地磚:東鵬瓷磚、10001、平米價(jià)格:102 元 復(fù)制代碼- 測(cè)試結(jié)果是一樣的,調(diào)用方式也基本類似。但是目前的代碼結(jié)構(gòu)卻可以讓你很方便的很有調(diào)理的進(jìn)行擴(kuò)展業(yè)務(wù)開發(fā)。而不是像以往一樣把所有代碼都寫到ifelse里面。
4.1.1.5 Source Code
建造者不拘泥于形式,建造者模式用于創(chuàng)建一個(gè)復(fù)雜對(duì)象。在android中,Dialog就用到了建造者模式,第三方庫(kù)的okhttp、Retrofit等
public class Dialog {String title;boolean mCancelable = false;Dialog(String title,boolean mCanclable){this.title = title;this.mCancelable = mCanclable;}public void show() {System.out.print("show");}static class Builder{String title;boolean mCancelable = false;public Builder setCancelable(boolean flag) {mCancelable = flag;return this;}public Builder setTitle(String title) {this.title = title;return this;}public Dialog build(){return new Dialog(this.title,this.mCancelable);}} } 復(fù)制代碼4.1.1.6 注意事項(xiàng)
優(yōu)點(diǎn):
客戶端不比知道產(chǎn)品內(nèi)部細(xì)節(jié),將產(chǎn)品本身與產(chǎn)品創(chuàng)建過(guò)程解耦,使得相同的創(chuàng)建過(guò)程可以創(chuàng)建不同的產(chǎn)品對(duì)象可以更加精細(xì)地控制產(chǎn)品的創(chuàng)建過(guò)程,將復(fù)雜對(duì)象分門別類抽出不同的類別來(lái),使得開發(fā)者可以更加方便地得到想要的產(chǎn)品
缺點(diǎn):
產(chǎn)品屬性之間差異很大且屬性沒(méi)有默認(rèn)值可以指定,這種情況是沒(méi)法使用建造者模式的,我們可以試想,一個(gè)對(duì)象20個(gè)屬性,彼此之間毫無(wú)關(guān)聯(lián)且每個(gè)都需要手動(dòng)指定,那么很顯然,即使使用了建造者模式也是毫無(wú)作用
4.2 結(jié)構(gòu)型模式
創(chuàng)建型模式本質(zhì)上是處理類或?qū)ο蟮慕M合,常見的結(jié)構(gòu)模型有類結(jié)構(gòu)型和對(duì)象結(jié)構(gòu)型。今天主要講解適配器設(shè)計(jì)模式
4.2.1 適配器設(shè)計(jì)模式
4.1.1.1 定義
適配器模式把一個(gè)類的接口變換成客戶端所期待的另一種接口,從而使原本因接口不匹配而無(wú)法在一起工作的兩個(gè)類能夠在一起工作,是作為兩個(gè)不兼容的接口之間的橋梁。
這種類型的設(shè)計(jì)模式屬于結(jié)構(gòu)型模式,它結(jié)合了兩個(gè)獨(dú)立接口的功能,適配器分為類適配器和對(duì)象適配器.
主要解決在軟件系統(tǒng)中,常常要將一些"現(xiàn)存的對(duì)象"放到新的環(huán)境中,而新環(huán)境要求的接口是現(xiàn)對(duì)象不能滿足的;
4.1.1.2 UML圖例
4.1.1.3 類適配器
類適配器是通過(guò)類的繼承來(lái)實(shí)現(xiàn)的。Adpater直接繼承了Target和Adaptee中的所有方法,并進(jìn)行改寫,從而實(shí)現(xiàn)了Target中的方法。
類適配器的缺點(diǎn)就是必須實(shí)現(xiàn)Target和Adaptee中的方法,由于Java不支持多繼承,所以通常將Target設(shè)計(jì)成接口,Adapter繼承自Adaptee然后實(shí)現(xiàn)Target接口。使用類適配器的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)一下上邊的用雄蜂來(lái)冒充鴨子。
我們可以看到下面的案例雄蜂(Drone)具有蜂鳴聲(beep)、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(spin_rotors)和起飛(take_off)行為,鴨子Duck具有嘎嘎叫(quack)和飛(fly)行為
那么如何找到一個(gè)適配器讓雄蜂(Drone)的蜂鳴聲beep和鴨子(Duck)的嘎嘎叫(quack)適配呢
又如何找到一個(gè)適配器讓鴨子(鴨子)飛(fly)和雄蜂(Drone)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(spin_rotors)、起飛(take_off)適配呢?
很顯然雄蜂適配器(DroneAdapter)嘎嘎叫(quack)可以適配雄蜂(Drone)蜂鳴聲(beep)
雄蜂適配器(DroneAdapter)嘎嘎叫(fly)也可以適配雄蜂(Drone)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(spin_rotors)和起飛(take_off)
//--------------------------------------代碼塊一--------------------------------------- public interface Drone {void beep();void spin_rotors();void take_off(); } //--------------------------------------代碼塊二--------------------------------------- public class SuperDrone implements Drone {public void beep() {System.out.println("Beep beep beep");}public void spin_rotors() {System.out.println("Rotors are spinning");}public void take_off() {System.out.println("Taking off");} } //--------------------------------------代碼塊三--------------------------------------- public interface Duck {public void quack();public void fly(); } //--------------------------------------代碼塊四--------------------------------------- public class DroneAdapter implements Duck {Drone drone;public DroneAdapter(Drone drone) {this.drone = drone;}public void quack() {drone.beep();}public void fly() {drone.spin_rotors();drone.take_off();} } //--------------------------------------代碼塊五--------------------------------------- public class DuckTestDrive {public static void main(String[] args) {Drone drone = new SuperDrone();Duck droneAdapter = new DroneAdapter(drone);droneAdapter.quack();droneAdapter.fly();} } 復(fù)制代碼結(jié)果:
4.1.1.4 對(duì)象適配器
對(duì)象適配器是使用組合的方法,在Adapter中會(huì)保留一個(gè)原對(duì)象(Adaptee)的引用,適配器的實(shí)現(xiàn)就是講Target中的方法委派給Adaptee對(duì)象來(lái)做,用Adaptee中的方法實(shí)現(xiàn)Target中的方法
對(duì)象適配器的好處就是,Adpater只需要實(shí)現(xiàn)Target中的方法就好啦。現(xiàn)在我們通過(guò)一個(gè)用火雞冒充鴨子的例子來(lái)看看如何使用適配器模式。
火雞(Turkey)具備火雞叫(gobble)和飛(fly)行為,鴨子(Duck)具備嘎嘎叫(quack)和飛(fly)的行為,找一個(gè)火雞適配器(TurkeyAdapter)讓鴨子(Duck)的嘎嘎叫(quack)適配火雞(Turkey)的火雞叫(gobble).讓鴨子(Duck)的飛(fly)適配火雞(Turkey)的飛(fly),只要把火雞(Turkey)的對(duì)象傳給火雞適配器(TurkeyAdapter)即可.不改變野火雞(WildTurkey)火雞叫(gobble)和飛(fly)的行為.同時(shí),不改變綠頭鴨(MallardDuck)的嘎嘎叫(quack) 和飛(fly)的行為.
//--------------------------------------代碼塊一--------------------------------------- public interface Duck {public void quack();public void fly(); } //--------------------------------------代碼塊二--------------------------------------- public interface Turkey {public void gobble();public void fly(); } //--------------------------------------代碼塊三--------------------------------------- public class TurkeyAdapter implements Duck {Turkey turkey;public TurkeyAdapter(Turkey turkey) {this.turkey = turkey;}public void quack() {turkey.gobble();}public void fly() {turkey.fly();} } //--------------------------------------代碼塊四--------------------------------------- public class WildTurkey implements Turkey {public void gobble() {System.out.println("Gobble gobble");}public void fly() {System.out.println("I'm flying a short distance");} } //--------------------------------------代碼塊五--------------------------------------- public class MallardDuck implements Duck {public void quack() {System.out.println("Quack");}public void fly() {System.out.println("I'm flying");} } //--------------------------------------代碼塊六--------------------------------------- public class DuckTestDrive {public static void main(String[] args) {Duck duck = new MallardDuck();Turkey turkey = new WildTurkey();Duck turkeyAdapter = new TurkeyAdapter(turkey);System.out.println("The Turkey says...");turkey.gobble();turkey.fly();System.out.println("\nThe Duck says...");testDuck(duck);System.out.println("\nThe TurkeyAdapter says...");testDuck(turkeyAdapter);}static void testDuck(Duck duck) {duck.quack();duck.fly();} } 復(fù)制代碼鴨子和火雞有相似之處,他們都會(huì)飛,雖然飛的不遠(yuǎn),他們不太一樣的地方就是叫聲不太一樣,現(xiàn)在我們有一個(gè)火雞的類,有鴨子的抽象類也就是接口。
我們的適配器繼承自鴨子類并且保留了火雞的引用,重寫鴨子的飛和叫的方法,但是是委托給火雞的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在客戶端中,我們給適配器傳遞一個(gè)火雞的對(duì)象,就可以把它當(dāng)做鴨子來(lái)使用了。
結(jié)果:
4.1.1.5 Source Code
適配器模式可以用繼承實(shí)現(xiàn),這里沒(méi)有更高的抽象,當(dāng)然也可以把Adapter的內(nèi)容抽象出去,僅僅演示,ListView、GridView適配了Adapter類。
//定義適配器類 public class Adapter {public void getView(int i){System.out.println("給出View"+i);} } //ListView 繼承了Adapter public class ListView extends Adapter{public void show(){System.out.print("循環(huán)顯示View");for(int i=0;i<3;i++){getView(i);}} } //GridView繼承了Adapter public class GridView extends Adapter{public void show(){...getView(i);} } 復(fù)制代碼在android中,ListView、RecyclerView都是用了適配器模式,ListView適配了Adapter,ListView只管ItemView,不管具體怎么展示,Adapter只管展示。就像讀卡器,讀卡器作為內(nèi)存和電腦之間的適配器。
4.1.1.6 注意事項(xiàng)
適配器模式的優(yōu)點(diǎn):
將目標(biāo)類和適配者類解耦,通過(guò)引入一個(gè)適配器類來(lái)重用現(xiàn)有的適配者類,而無(wú)須修改原有代碼。
增加了類的透明性和復(fù)用性,將具體的實(shí)現(xiàn)封裝在適配者類中,對(duì)于客戶端類來(lái)說(shuō)是透明的,而且提高了適配者的復(fù)用性。
靈活性和擴(kuò)展性都非常好,通過(guò)使用配置文件,可以很方便地更換適配器,也可以在不修改原有代碼的基礎(chǔ)上增加新的適配器類,完全符合“開閉原則”。
適配器模式的缺點(diǎn):
過(guò)多地使用適配器,會(huì)讓系統(tǒng)非常零亂,不易整體進(jìn)行把握。比如,明明看到調(diào)用的是 A 接口,其實(shí)內(nèi)部被適配成了 B 接口的實(shí)現(xiàn),一個(gè)系統(tǒng)如果太多出現(xiàn)這種情況,無(wú)異于一場(chǎng)災(zāi)難。因此如果不是很有必要,可以不使用適配器,而是直接對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)。
由于 JAVA 至多繼承一個(gè)類,所以至多只能適配一個(gè)適配者類,而且目標(biāo)類必須是抽象類。
一次最多只能適配一個(gè)適配者類,不能同時(shí)適配多個(gè)適配者。
目標(biāo)抽象類只能為接口,不能為類,其使用有一定的局限性;
適配器模式的使用時(shí)機(jī):
在實(shí)際的開發(fā)過(guò)程中,一個(gè)接口有大量的方法,但是對(duì)應(yīng)的不同類只需要關(guān)注部分方法,其他無(wú)關(guān)的方法全都實(shí)現(xiàn)過(guò)于繁瑣,尤其是涉及的實(shí)現(xiàn)類過(guò)多的情況。
想要建立一個(gè)可以重復(fù)使用的類,用于與一些彼此之間沒(méi)有太大關(guān)聯(lián)的一些類,包括一些可能在將來(lái)引進(jìn)的類一起工作。
如: 現(xiàn)有一個(gè)需要的目標(biāo)接口對(duì)象 Target,定義了大量相關(guān)的方法。但是在實(shí)際使用過(guò)程只需分別關(guān)注其中部分方法,而不是全部實(shí)現(xiàn)。在此場(chǎng)景中:被依賴的目標(biāo)對(duì)象TargetObj、適配器Adapter、客戶端Client等
// 目標(biāo)對(duì)象:定義了大量的相關(guān)方法 public interface TargetObj {void operation1();void operation2();void operation3();void operation4();void operation5(); }// 適配器:將目標(biāo)接口定義的方法全部做默認(rèn)實(shí)現(xiàn) public abstract class Adapter implements TargetObj {void operation1(){}void operation2(){}void operation3(){}void operation4(){}void operation5(){} }// 客戶端:采用匿名內(nèi)部類的方式實(shí)現(xiàn)需要的接口即可完成適配 public class Client {public static void main(String[] args) {Adapter adapter1 = new Adapter() {@Overridepublic void operation3() {// 僅僅實(shí)現(xiàn)需要關(guān)注的方法即可System.out.println("operation3")}}Adapter adapter2 = new Adapter() {@Overridepublic void operation5() {// 僅僅實(shí)現(xiàn)需要關(guān)注的方法即可System.out.println("operation5")}}adapter1.operation3();adapter2.operation5();}} 復(fù)制代碼4.3 行為型模式
4.3.1 策略設(shè)計(jì)模式
4.1.1.1 定義
策略模式定義是一系列封裝起來(lái)的一種算法,讓算法與算法之間可以相互替換。策略模式把算法委托于使用者,策略模式可以獨(dú)立變化。
比如我們要去某個(gè)地方,會(huì)根據(jù)距離的不同(或者是根據(jù)手頭經(jīng)濟(jì)狀況)來(lái)選擇不同的出行方式(共享單車、坐公交、滴滴打車等等),這些出行方式即不同的策略。
再比如活動(dòng)促銷,打 9 折、打 3 折、打 7 折還是打 8 折?涉及具體的策略選擇時(shí)候,讓使用者選擇,使用者只關(guān)心對(duì)算法的封裝,我怎么樣去實(shí)現(xiàn)算法。使用者不需要管。下面我們就用策略設(shè)計(jì)模式實(shí)現(xiàn)一個(gè)圖書購(gòu)買系統(tǒng).
4.1.2.2 Code Case
在一個(gè)圖書購(gòu)買系統(tǒng)中,主要由一些幾種不同的折扣:
折扣一(NoDiscountStrategy):對(duì)有些圖書沒(méi)有折扣。折扣算法對(duì)象返還0作為折扣值。
折扣二(FlatRateStrategy):對(duì)有些圖書提供一個(gè)固定量值為1元的折扣。
折扣三(PercentageStrategy):對(duì)有些圖書提供一個(gè)百分比的折扣,比如本書價(jià)格為 20元,折扣百分比為7%,那么折扣值就是20×7%=1.4(元)。
//--------------------------------------代碼塊一--------------------------------------- public class Book {private String name;private DiscountStrategy strategy;public Book(String name, DiscountStrategy strategy) {this.name = name;this.strategy = strategy;}public void setStrategy(DiscountStrategy strategy) {this.strategy = strategy;}public void getDiscount(){System.out.println("book name:"+ name + " ,the discount algorithm is: "+ strategy.getClass().getSimpleName()+",the discounted price is: " + strategy.calcDiscount());} } //--------------------------------------代碼塊二--------------------------------------- public abstract class DiscountStrategy {private double price = 0;private int copies;public DiscountStrategy() {}public DiscountStrategy(double price, int copies) {this.price = price;this.copies = copies;}abstract double calcDiscount();public double getPrice() {return price;}public int getCopies() {return copies;} } //--------------------------------------代碼塊三--------------------------------------- public class FlatRateStrategy extends DiscountStrategy{private int discountPrice;public FlatRateStrategy(double price, int copies) {super(price,copies);}public void setDiscountPrice(int discountPrice) {this.discountPrice = discountPrice;}@Overridedouble calcDiscount() {return discountPrice * getCopies();} } //--------------------------------------代碼塊四--------------------------------------- public class NoDiscountStrategy extends DiscountStrategy{@Overridedouble calcDiscount() {return 0;} } //--------------------------------------代碼塊五--------------------------------------- public class PercentageStrategy extends DiscountStrategy{private double discountPercent;public PercentageStrategy(double price, int copies) {super(price, copies);}public void setDiscountPercent(double discountPercent) {this.discountPercent = discountPercent;}@Overridedouble calcDiscount() {return getCopies() * getPrice() * discountPercent;} } //--------------------------------------代碼塊六--------------------------------------- public class Client {public static void main(String[] args) {Book book1 = new Book("java design pattern", new NoDiscountStrategy());book1.getDiscount();FlatRateStrategy rateStrategy = new FlatRateStrategy(23.0, 5);rateStrategy.setDiscountPrice(1);Book book2 = new Book("java design pattern",rateStrategy);book2.getDiscount();System.out.println("Revise《java design pattern》discount algorithm\n:");PercentageStrategy percentageStrategy = new PercentageStrategy(23, 5);percentageStrategy.setDiscountPercent(0.07);book2.setStrategy(percentageStrategy);book2.getDiscount();} } 復(fù)制代碼結(jié)果:
4.1.2.3 Android Code
Android中RecyclerView的例子,我們給RecyclerView選擇布局方式的時(shí)候,就是選擇的策略模式
//假如RecyclerView 這樣寫 public class RecyclerView {private Layout layout;public void setLayout(Layout layout) {this.layout = layout;if(layout == "橫著"){}else if(layout == "豎著"){}else if(layout=="格子"){}else{} this.layout.doLayout();} } //這樣寫if就很多了 //排列的方式 public interface Layout {void doLayout(); } //豎著排列 public class LinearLayout implements Layout{@Overridepublic void doLayout() {System.out.println("LinearLayout");} } //網(wǎng)格排列 public class GridLayout implements Layout{@Overridepublic void doLayout() {System.out.println("GridLayout");} } public class RecyclerView {private Layout layout;public void setLayout(Layout layout) {this.layout = layout;this.layout.doLayout();} } 復(fù)制代碼當(dāng)然Android的源碼里面動(dòng)畫時(shí)間插值器,用的也是策略設(shè)計(jì)模式,代碼就不貼了,大家可以結(jié)合源碼和Android設(shè)計(jì)模式之策略模式在項(xiàng)目中的實(shí)際使用總結(jié)文章中的UML圖進(jìn)行學(xué)習(xí).
4.1.2.4 注意事項(xiàng)
為什么要用策略設(shè)計(jì)模式?
比如我們有微信支付,有支付寶支付,還有銀聯(lián)支付和招商支付。如果邏輯都通過(guò) if else 實(shí)現(xiàn),那么 if-else 塊中的代碼量比較大時(shí)候,后續(xù)代碼的擴(kuò)展和維護(hù)就會(huì)逐漸變得非常困難且容易出錯(cuò),就算使用Switch也同樣違反了:
if (微信支付) {// 邏輯1 } else if (支付寶支付) {// 邏輯2 } else if (銀聯(lián)支付) {// 邏輯3 } else if(招商支付){// 邏輯4 }else{ // 邏輯5 } 復(fù)制代碼單一職責(zé)原則(一個(gè)類應(yīng)該只有一個(gè)發(fā)生變化的原因):因?yàn)橹笮薷娜魏我粋€(gè)邏輯,當(dāng)前類都會(huì)被修改
開閉原則(對(duì)擴(kuò)展開放,對(duì)修改關(guān)閉):如果此時(shí)需要添加(刪除)某個(gè)邏輯,那么不可避免的要修改原來(lái)的代碼
什么時(shí)候使用策略設(shè)計(jì)模式?
如果在一個(gè)系統(tǒng)里面有許多類,它們之間的區(qū)別僅在于它們的行為,那么使用策略模式可以動(dòng)態(tài)地讓一個(gè)對(duì)象在許多行為中選擇一種行為。 一個(gè)系統(tǒng)需要?jiǎng)討B(tài)地在幾種算法中選擇一種。
如果一個(gè)對(duì)象有很多的行為,如果不用恰當(dāng)?shù)哪J?#xff0c;這些行為就只好使用多重的條件選擇語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)。
不希望客戶端知道復(fù)雜的、與算法相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),在具體策略類中封裝算法和相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),提高算法的保密性與安全性。
策略模式的優(yōu)缺點(diǎn)是什么?
優(yōu)點(diǎn):
- 策略模式提供了對(duì)“開閉原則”的完美支持,用戶可以在不修改原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上選擇算法或行為,也可以靈活地增加新的算法或行為。
- 策略模式提供了管理相關(guān)的算法族的辦法。
- 策略模式提供了可以替換繼承關(guān)系的辦法。
- 使用策略模式可以避免使用多重條件轉(zhuǎn)移語(yǔ)句。
缺點(diǎn):
-
客戶端必須知道所有的策略類,并自行決定使用哪一個(gè)策略類。
-
策略模式將造成產(chǎn)生很多策略類,可以通過(guò)使用享元模式在一定程度上減少對(duì)象的數(shù)量。
4.3.2 模板方法設(shè)計(jì)模式
4.3.2.1 定義
模版模式是說(shuō)對(duì)一個(gè)執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行抽象分解,通過(guò)骨架和擴(kuò)展方法完成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的主體邏輯和擴(kuò)展。我們很多時(shí)候,做監(jiān)控平臺(tái)也都是這樣的:對(duì)過(guò)程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,對(duì)變化進(jìn)行定義,形成一個(gè)平臺(tái)邏輯和業(yè)務(wù)擴(kuò)展,完成一個(gè)產(chǎn)品模版。
4.3.2.2?UML?圖例
通過(guò)以下AbstractClass模板類我們可以看出來(lái),PrivitiveOperation1()和PrivitiveOperation2()全部封裝在TemplateMethod()抽象方法里面,TemplateMethod()抽象方法父類控制執(zhí)行順序,子類負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)即可。通過(guò)封裝不變部分,擴(kuò)展可變部分和提取公共部分代碼,便于維護(hù)和可拓展性。
提出問(wèn)題
小木箱準(zhǔn)備煮茶和煮咖啡,煮茶的步驟有燒水、泡茶、加檸檬、倒水四個(gè)步驟,而煮咖啡的步驟有燒水、過(guò)濾咖啡、倒水、加牛奶四個(gè)步驟,請(qǐng)?jiān)诳刂婆_(tái)打印煮茶和煮咖啡的執(zhí)行流程。
分析問(wèn)題
煮茶和煮咖啡的步驟中燒水和倒水動(dòng)作是重復(fù)的,能不能抽取成模板方法呢?
解決問(wèn)題
可以參考UML圖例、Good Code、Bad Code和模板方法設(shè)計(jì)模式源碼分析。
4.3.2.3 Bad Code
錯(cuò)誤的編碼方式:將煮茶的步驟燒水→泡茶→倒水→加檸檬按順序執(zhí)行,煮咖啡的步驟燒水→過(guò)濾咖啡→倒水→加牛奶也按順序執(zhí)行,這樣的缺點(diǎn)是如果步驟很多,那么代碼顯得比較臃腫,代碼維護(hù)成本也會(huì)越來(lái)越高。
//--------------------------------------代碼塊一--------------------------------------- public class Tea {void prepareRecipe() {boilWater();steepTeaBag();pourInCup();addLemon();}public void boilWater() {System.out.println("Boiling water");}public void steepTeaBag() {System.out.println("Steeping the tea");}public void addLemon() {System.out.println("Adding Lemon");}public void pourInCup() {System.out.println("Pouring into cup");} } //--------------------------------------代碼塊二--------------------------------------- public class Coffee {void prepareRecipe() {boilWater();brewCoffeeGrinds();pourInCup();addSugarAndMilk();}public void boilWater() {System.out.println("Boiling water");}public void brewCoffeeGrinds() {System.out.println("Dripping Coffee through filter");}public void pourInCup() {System.out.println("Pouring into cup");}public void addSugarAndMilk() {System.out.println("Adding Sugar and Milk");} } //--------------------------------------代碼塊三--------------------------------------- public class Barista {public static void main(String[] args) {Tea tea = new Tea();Coffee coffee = new Coffee();System.out.println("Making tea...");tea.prepareRecipe();System.out.println("Making coffee...");coffee.prepareRecipe();} } 復(fù)制代碼結(jié)果:
4.3.2.4 Good Code
正確的編碼方式:首先將煮茶和煮咖啡共同動(dòng)作燒水和倒水抽取成模板方法,并在父類執(zhí)行,然后煮茶的泡茶、加檸檬步驟,煮咖啡的過(guò)濾咖啡、加牛奶步驟分別差異化實(shí)現(xiàn)即可,最后要確保四個(gè)步驟執(zhí)行鏈準(zhǔn)確性。
//--------------------------------------代碼塊一--------------------------------------- public abstract class CaffeineBeverage {final void prepareRecipe() {boilWater();brew();pourInCup();addCondiments();}abstract void brew();abstract void addCondiments();void boilWater() {System.out.println("Boiling water");}void pourInCup() {System.out.println("Pouring into cup");} } //--------------------------------------代碼塊二--------------------------------------- public class Tea extends CaffeineBeverage {public void brew() {System.out.println("Steeping the tea");}public void addCondiments() {System.out.println("Adding Lemon");} } //--------------------------------------代碼塊三--------------------------------------- public class Coffee extends CaffeineBeverage {public void brew() {System.out.println("Dripping Coffee through filter");}public void addCondiments() {System.out.println("Adding Sugar and Milk");} } //--------------------------------------代碼塊四--------------------------------------- public class Barista {public static void main(String[] args) {Tea tea = new Tea();Coffee coffee = new Coffee();System.out.println("\nMaking tea...");tea.prepareRecipe();System.out.println("\nMaking coffee...");coffee.prepareRecipe();} 復(fù)制代碼結(jié)果:
4.3.2.5 Source Code
當(dāng)然Android的AsyncTask也能體現(xiàn)模板方法設(shè)計(jì)模式,我們可以看到execute方法內(nèi)部封裝了onPreExecute, doInBackground, onPostExecute這個(gè)算法框架。
用戶可以根據(jù)自己的需求來(lái)在覆寫這幾個(gè)方法,使得用戶可以很方便的使用異步任務(wù)來(lái)完成耗時(shí)操作,又可以通過(guò)onPostExecute來(lái)完成更新UI線程的工作。
//--------------------------------------代碼塊一---------------------------------------public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);}public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec,Params... params) { //............................................................................mStatus = Status.RUNNING;// TODO: 關(guān)鍵模板方法onPreExecute();mWorker.mParams = params;exec.execute(mFuture);return this;}//--------------------------------------代碼塊二---------------------------------------public AsyncTask() {mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {public Result call() throws Exception {mTaskInvoked.set(true);Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);// TODO: 關(guān)鍵執(zhí)行方法return postResult(doInBackground(mParams));}};} //--------------------------------------代碼塊三---------------------------------------private Result postResult(Result result) {Message message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,new AsyncTaskResult<Result>(this, result));message.sendToTarget();return result;} //--------------------------------------代碼塊四---------------------------------------private static class InternalHandler extends Handler {public void handleMessage(Message msg) {AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj;switch (msg.what) {case MESSAGE_POST_RESULT:result.mTask.finish(result.mData[0]);break;case MESSAGE_POST_PROGRESS:result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);break;}}}//--------------------------------------代碼塊五---------------------------------------private void finish(Result result) {if (isCancelled()) {onCancelled(result);} else {// TODO: 關(guān)鍵模板方法onPostExecute(result);}mStatus = Status.FINISHED;} 復(fù)制代碼4.3.2.6 注意事項(xiàng)
當(dāng)然模板方法如果沒(méi)有梳理好方法與方法的調(diào)用鏈關(guān)系,那么模板方法會(huì)帶來(lái)代碼閱讀的難度,會(huì)讓人覺得難以理解。
五、總結(jié)與展望
《Android架構(gòu)演進(jìn) · 設(shè)計(jì)模式· 為什么建議你一定要學(xué)透設(shè)計(jì)模式》一文首先通過(guò)5W2H全方位的講解了設(shè)計(jì)模式對(duì)Android開發(fā)的價(jià)值,然后通過(guò)UML圖例、BadCode、Good Code、使用原則和思考復(fù)盤多維度分析了7大設(shè)計(jì)原則優(yōu)劣勢(shì)和核心思想,最后分別對(duì)創(chuàng)建型模式、行為型模式和結(jié)構(gòu)型模式的案例剖析了三大設(shè)計(jì)模式的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。
因?yàn)槿绻δ芎?jiǎn)單,套用設(shè)計(jì)模式搭建,反而會(huì)增加了成本和系統(tǒng)的復(fù)雜度。因此,在工作中我們既不要生搬硬套設(shè)計(jì)模式,也不要過(guò)度去設(shè)計(jì)。我們要根據(jù)功能需求的復(fù)雜性設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
在理解設(shè)計(jì)模式思想的基礎(chǔ)上,小木箱強(qiáng)烈建議大家結(jié)合框架源碼和項(xiàng)目源碼對(duì)每一個(gè)設(shè)計(jì)模式和設(shè)計(jì)原則,進(jìn)行深度理解和思考,最后才能針對(duì)合適的場(chǎng)景和問(wèn)題正確的運(yùn)用。
當(dāng)然很多設(shè)計(jì)模式使用場(chǎng)景不是一種模式的唯一實(shí)現(xiàn),可能是多種模式混合實(shí)現(xiàn)。因此,對(duì)Android同學(xué)發(fā)散思維和業(yè)務(wù)理解深度提出苛刻的要求。有的時(shí)候架構(gòu)能力是倒逼的,面對(duì)復(fù)雜的業(yè)務(wù)頻繁的變化,我們要勇于不斷的挑戰(zhàn)!
這也是小木箱強(qiáng)烈建議大家學(xué)透設(shè)計(jì)模式很重要的原因。希望通過(guò)這篇文章能夠讓你意識(shí)到學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)模式的重要性。
下一章Android架構(gòu)演進(jìn) · 設(shè)計(jì)模式 · Android常見的4種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式會(huì)從上而下帶大家揭秘常見創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式,我們下一篇見~
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Android架构演进 · 设计模式· 为什么建议你一定要学透设计模式?的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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