设计模式 - 七大设计原则(三)- 迪米特法则与里氏替换原则
概述
简单介绍一下七大设计原则:
- 开闭原则:是所有面向对象设计的核心,对扩展开放,对修改关闭
- 依赖倒置原则:针对接口编程,依赖于抽象而不依赖于具体
- 单一职责原则:一个接口只负责一件事情,只能有一个原因导致类变化
- 接口隔离原则:使用多个专门的接口,而不是使用一个总接口
- 迪米特法则(最少知道原则):只和朋友交流(成员变量、方法输入输出参数),不和陌生人说话,控制好访问修饰符
- 里氏替换原则:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能
- 合成复用原则:尽量使用对象组合(has-a)/聚合(contanis-a),而不是继承关系达到软件复用的目的
迪米特法则
定义
迪米特原则(law of demeter lod)是指一个对象应该对其他对象保持最少的了解,又 叫最少知道原则(least knowledge principle,lkp),尽量降低类与类之间的耦合。
迪米特原则主要强调只和朋友交流,不和陌生人说话。出现在成员变量、方法的输入、输 出参数中的类都可以称之为成员朋友类,而出现在方法体内部的类不属于朋友类。
示例
现在来设计一个权限系统,boss 需要查看目前发布到线上的课程数量。这时候,boss 要找到 teamleader 去进行统计,teamleader 再把统计结果告诉 boss。接下来我们还 是来看代码:
course
类:
/** * @author eamon.zhang * @date 2019-09-26 上午9:17 */ public class course { }
teamleader
类:
/** * @author eamon.zhang * @date 2019-09-26 上午9:17 */ public class teamleader { public void checknumberofcourses(list<course> courselist) { system.out.println("目前已发布的课程数量是:" + courselist.size()); } }
boss
类:
/** * @author eamon.zhang * @date 2019-09-26 上午9:17 */ public class boss { public void commandchecknumber(teamleader teamleader) { //模拟 boss 一页一页往下翻页,teamleader 实时统计 list<course> courselist = new arraylist<course>(); for (int i = 0; i < 20; i++) { courselist.add(new course()); } teamleader.checknumberofcourses(courselist); } }
测试代码:
public static void main(string[] args) { boss boss = new boss(); teamleader teamleader = new teamleader(); boss.commandchecknumber(teamleader); }
写到这里,其实功能已经都已经实现,代码看上去也没什么问题。根据迪米特原则,boss
只想要结果,不需要跟 course
产生直接的交流。而 teamleader
统计需要引用 course
对象。boss
和 course
并不是朋友,从下面的类图就可以看出来:
下面来对代码进行改造:teamleader
类:
/** * @author eamon.zhang * @date 2019-09-26 上午9:17 */ public class teamleader { public void checknumberofcourses() { list<course> courselist = new arraylist<course>(); for (int i = 0; i < 20; i++) { courselist.add(new course()); } system.out.println("目前已发布的课程数量是:" + courselist.size()); } }
boss
类:
/** * @author eamon.zhang * @date 2019-09-26 上午9:17 */ public class boss { public void commandchecknumber(teamleader teamleader) { teamleader.checknumberofcourses(); } }
再来看下面的类图,course 和 boss 已经没有关联了。
学习软件设计原则,千万不能形成强迫症。碰到业务复杂的场景,我们需要随机应变。
里氏替换原则
定义
里氏替换原则(liskov substitution principle,lsp)是指如果对每一个类型为 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 都替换成 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。
定义看上去还是比较抽象,我们重新理解一下,可以理解为一个软件实体如果适用一个 父类的话,那一定是适用于其子类,所有引用父类的地方必须能透明地使用其子类的对象,子类对象能够替换父类对象,而程序逻辑不变。根据这个理解,我们总结一下:
引申含义:子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。
- 子类可以实现父类的抽象方法,但不能覆盖父类的非抽象方法。
- 子类中可以增加自己特有的方法。
- 当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(即方法的输入/入参)要比父类 方法的输入参数更宽松。
- 当子类的方法实现父类的方法时(重写/重载或实现抽象方法),方法的后置条件(即 方法的输出/返回值)要比父类更严格或相等。
示例
在前面讲开闭原则的时候埋下了一个伏笔,我们记得在获取折后时重写覆盖了父类的 getprice()
方法,增加了一个获取原价格的方法 getoriginprice()
,显然就违背了里氏替换 原则。我们修改一下代码,不应该覆盖 getprice()
方法,增加 getdiscountprice()
方法:
/** * @author eamon.zhang * @date 2019-09-25 上午10:36 */ public class noveldiscountbook extends novelbook { public noveldiscountbook(string name, int price, string author) { super(name, price, author); } public double getdiscountprice(){ return super.getprice() * 0.85; } }
使用里氏替换原则有以下优点:
- 约束继承泛滥,开闭原则的一种体现。
- 加强程序的健壮性,同时变更时也可以做到非常好的兼容性,提高程序的维护性、扩 展性。降低需求变更时引入的风险。
现在来描述一个经典的业务场景,用正方形、矩形和四边形的关系说明里氏替换原则, 我们都知道正方形是一个特殊的长方形,那么就可以创建一个长方形父类 rectangle
类:
/** * @author eamon.zhang * @date 2019-09-26 上午9:59 */ public class rectangle { private long height; private long width; public long getheight() { return height; } public void setheight(long height) { this.height = height; } public long getwidth() { return width; } public void setwidth(long width) { this.width = width; } }
创建正方形 square
类继承长方形:
/** * @author eamon.zhang * @date 2019-09-26 上午10:01 */ public class square extends rectangle { private long length; public long getlength() { return length; } public void setlength(long length) { this.length = length; } @override public long getheight() { return super.getheight(); } @override public void setheight(long height) { super.setheight(height); } @override public long getwidth() { return super.getwidth(); } @override public void setwidth(long width) { super.setwidth(width); } }
在测试类中创建 resize()
方法,根据逻辑长方形的宽应该大于等于高,我们让高一直自增, 知道高等于宽变成正方形:
public static void resize(rectangle rectangle) { while (rectangle.getwidth() >= rectangle.getheight()) { rectangle.setheight(rectangle.getheight() + 1); system.out.println("width:" + rectangle.getwidth() + ",height:" + rectangle.getheight()); } system.out.println("resize 方法结束" + "\nwidth:" + rectangle.getwidth() + ",height:" + rectangle.getheight()); }
测试代码:
public static void main(string[] args) { rectangle rectangle = new rectangle(); rectangle.setwidth(20); rectangle.setheight(10); resize(rectangle); }
运行结果:
发现高比宽还大了,在长方形中是一种非常正常的情况。现在我们再来看下面的代码, 把长方形 rectangle
替换成它的子类正方形 square
,修改测试代码:
public static void main(string[] args) { square square = new square(); square.setlength(10); resize(square); }
这时候我们运行的时候就出现了死循环,违背了里氏替换原则,将父类替换为子类后, 程序运行结果没有达到预期。因此,我们的代码设计是存在一定风险的。里氏替换原则 只存在父类与子类之间,约束继承泛滥。我们再来创建一个基于长方形与正方形共同的 抽象四边形 quadrangle
接口:
/** * @author eamon.zhang * @date 2019-09-26 上午10:12 */ public interface quadrangle { long getwidth(); long getheight(); }
修改长方形 rectangle
类:
/** * @author eamon.zhang * @date 2019-09-26 上午9:59 */ public class rectangle implements quadrangle { private long height; private long width; @override public long getwidth() { return width; } public long getheight() { return height; } public void setheight(long height) { this.height = height; } public void setwidth(long width) { this.width = width; } }
修改正方形类 square
类:
/** * @author eamon.zhang * @date 2019-09-26 上午10:01 */ public class square implements quadrangle { private long length; public long getlength() { return length; } public void setlength(long length) { this.length = length; } @override public long getwidth() { return length; } @override public long getheight() { return length; } }
此时,如果我们把 resize()
方法的参数换成四边形 quadrangle
类,方法内部就会报错。
因为正方形 square
已经没有了 setwidth()
和 setheight()
方法了。因此,为了约束继承 泛滥,resize()
的方法参数只能用 rectangle
长方形。当然,我们在后面的设计模式系列文章中 中还会继续深入讲解。
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