一、前言

在面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計(jì)中，只有盡量降低各個(gè)模塊之間的耦合度，才能提高代碼的復(fù)用率，系統(tǒng)的可維護(hù)性、可擴(kuò)展性才能提高。面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計(jì)中，有23種經(jīng)典的設(shè)計(jì)模式，是一套前人代碼設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，如果把設(shè)計(jì)模式比作武功招式，那么設(shè)計(jì)原則就好比是內(nèi)功心法。常用的設(shè)計(jì)原則有七個(gè)，具體如下：

• 單一職責(zé)原則：專注降低類的復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)類要職責(zé)單一；
• 開放關(guān)閉原則：所有面向?qū)ο笤瓌t的核心，設(shè)計(jì)要對(duì)擴(kuò)展開發(fā)，對(duì)修改關(guān)閉；
• 里式替換原則：實(shí)現(xiàn)開放關(guān)閉原則的重要方式之一，設(shè)計(jì)不要破壞繼承關(guān)系；
• 依賴倒置原則：系統(tǒng)抽象化的具體實(shí)現(xiàn)，要求面向接口編程，是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的主要實(shí)現(xiàn)機(jī)制之一；
• 接口隔離原則：要求接口的方法盡量少，接口盡量細(xì)化；
• 迪米特法則：降低系統(tǒng)的耦合度，使一個(gè)模塊的修改盡量少的影響其他模塊，擴(kuò)展會(huì)相對(duì)容易；
• 組合復(fù)用原則：在軟件設(shè)計(jì)中，盡量使用組合/聚合而不是繼承達(dá)到代碼復(fù)用的目的。

這些設(shè)計(jì)原則并不說(shuō)我們一定要遵循他們來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是根據(jù)我們的實(shí)際情況去怎么去選擇使用他們，來(lái)讓我們的程序做的更加的完善。

之前我們看了單一職責(zé)原則和開閉原則，今天我們一起來(lái)聊聊里式替換原則和依賴倒置原則，千萬(wàn)別小看這些設(shè)計(jì)原則，他在設(shè)計(jì)模式中會(huì)有很多體現(xiàn)，所以理解好設(shè)計(jì)原則之后，那么設(shè)計(jì)模式，也會(huì)讓你更加的好理解一點(diǎn)。

二、里式替換原則

里式替換原則，簡(jiǎn)單的說(shuō)：如果對(duì)每一個(gè)類型為T1的對(duì)象o1，都有類型為T2的對(duì)象o2，使得以T1定義的所有程序P在所有的對(duì)象o1都代換成o2 時(shí)，程序P的行為沒(méi)有發(fā)生變化，那么類型 T2 是類型 T1 的子類型。

換句話來(lái)說(shuō)，一個(gè)軟件實(shí)體如果使用一個(gè)基類的話，那么一定適用于其子類，而且它根本不會(huì)察覺(jué)出基類對(duì)象和子類對(duì)象的區(qū)別。

比如說(shuō)，假設(shè)有兩個(gè)類，一個(gè)是Base類，另一個(gè)是Derived類，并且Derived類是Base的子類，那么一個(gè)方法如果可以接受一個(gè)基類對(duì)象b的話：method(Base b)，那么它必然可以接受一個(gè)子類對(duì)象d，可以有 method1(d)。

里式替換原則是繼承復(fù)用的基石，只有當(dāng)衍生類可以替換掉基類，軟件單位的功能不會(huì)受到影響的時(shí)候，基類才能真正被復(fù)用，而衍生類也才能夠在基類的基礎(chǔ)上增加新的行為。

我們通過(guò)一個(gè)例子來(lái)理解一下：

《西游記》中，美猴王下地府橋段，個(gè)位應(yīng)該有印象把，到達(dá)閻王殿之后，拿到生死簿，把生死簿上所有的包括自己，還有其他的獼猴，所有的猴子猴算都給劃了，這也是導(dǎo)致之后真假美猴王橋段的前序。

畫個(gè)圖理解：

圖片

很顯然，地府管理一切生靈的生死的方法都是通過(guò)類來(lái)進(jìn)行區(qū)分的，比如孫悟空就是石猴，之后出現(xiàn)的那個(gè)六耳獼猴就是獼猴，但是他們都是屬于同一個(gè)類，猴類，就像下圖中。

圖片

因此，孫悟空把猴類中有姓名的都從生死簿勾掉之后，顯然是因?yàn)楣椿晷」韨儾⒉粎^(qū)分石猴類與獼猴類，就像下圖：

圖片

換句話來(lái)說(shuō)，只要是猴類適用的，獼猴和石猴都適用，這其實(shí)就是里式替換原則。

這是第一種解釋，還有第二個(gè)更加通俗易懂的解釋：所有引用基類的地方必須能透明地使用其子類的對(duì)象。

第二種定義比較通俗，容易理解：只要有父類出現(xiàn)的地方，都可以用子類來(lái)替代，而且不會(huì)出現(xiàn)任何錯(cuò)誤和異常。但是反過(guò)來(lái)則不行，有子類出現(xiàn)的地方，不能用其父類替代。

public class TestA {
    public void fun(int a,int b){
        System.out.println(a+"+"+b+"="+(a+b));
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("父類的運(yùn)行結(jié)果");
        TestA a=new TestA();
        a.fun(1,2);
        //父類存在的地方，可以用子類替代
        //子類B替代父類A
        System.out.println("子類替代父類后的運(yùn)行結(jié)果");
        TestB b=new TestB();
        b.fun(1,2);
    }
}
class TestB extends TestA{
    @Override
    public void fun(int a, int b) {
        System.out.println(a+"-"+b+"="+(a-b));
    }
}

大家肯定也都能猜出來(lái)結(jié)果是什么樣子的。

父類的運(yùn)行結(jié)果
1+2=3
子類替代父類后的運(yùn)行結(jié)果
1-2=-1
Process finished with exit code 0

我們想要的結(jié)果是“1+2=3”?？梢钥吹剑椒ㄖ貙懞蠼Y(jié)果就不是了我們想要的結(jié)果了，也就是這個(gè)程序中子類B不能替代父類A。這違反了里氏替換原則原則，從而給程序造成了錯(cuò)誤。

子類中可以增加自己特有的方法

這個(gè)很容易理解，子類繼承了父類，擁有了父類和方法，同時(shí)還可以定義自己有，而父類沒(méi)有的方法。這是在繼承父類方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的擴(kuò)展，符合里氏替換原則。

public class TestA {
    public void fun(int a,int b){
        System.out.println(a+"+"+b+"="+(a+b));
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("父類的運(yùn)行結(jié)果");
        TestA a=new TestA();
        a.fun(1,2);
        //父類存在的地方，可以用子類替代
        //子類B替代父類A
        System.out.println("子類替代父類后的運(yùn)行結(jié)果");
        TestB b=new TestB();
        b.fun(1,2);
        b.newFun();
    }
}
class TestB extends TestA{
    public void newFun(){
        System.out.println("這是子類的新方法...");
    }
}

這次運(yùn)行出來(lái)的代碼結(jié)果就是我們意料中的內(nèi)容了。

父類的運(yùn)行結(jié)果
1+2=3
子類替代父類后的運(yùn)行結(jié)果
1+2=3
這是子類的新方法...
Process finished with exit code 0

JAVA語(yǔ)言對(duì)里式替換原則支持的局限：

JAVA編譯器的檢查是有局限性的，為什么呢？舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，描述一個(gè)物體大小的量有精度和準(zhǔn)確度兩種屬性。所謂的精度，就是這個(gè)量的有效數(shù)字有多少位；而所謂的精準(zhǔn)度，是這個(gè)量與真實(shí)的物體大小相符合到什么程度。

一個(gè)量可以有很高的精度，但是卻無(wú)法與真實(shí)物體的情況相吻合，JAVA語(yǔ)言編譯器能夠檢查的，僅僅是相當(dāng)于精度的屬性而已，它沒(méi)有辦法去檢查這個(gè)量與真實(shí)物體的差距。

換一句話來(lái)說(shuō)，JAVA編譯器不能檢查一個(gè)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)和商業(yè)邏輯上是否滿足里式替換原則。

三、依賴倒置原則

如果說(shuō)實(shí)現(xiàn)開閉原則的關(guān)鍵事抽象化，是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的目標(biāo)的話，依賴倒置原則就是這個(gè)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的主要機(jī)制。

依賴倒置原則，簡(jiǎn)單的說(shuō)：抽象不應(yīng)該依賴于細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)應(yīng)當(dāng)依賴于抽象。換言之，要針對(duì)接口編程，而不是針對(duì)實(shí)現(xiàn)編程。

為什么要實(shí)現(xiàn)倒置？這也是我們看這個(gè)定義的時(shí)候產(chǎn)生的一些問(wèn)題，那么我們就來(lái)說(shuō)說(shuō)。

簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的過(guò)程性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)辦法傾向于使高層次的模塊依賴于低層次的模塊，抽象層依賴于具體層次，倒置原則是要把這個(gè)錯(cuò)誤的依賴關(guān)系倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，這就是依賴倒置原則的由來(lái)。也是為什么要進(jìn)行依賴倒置。

依賴倒置原則的實(shí)現(xiàn)方法

依賴倒置原則的目的是通過(guò)要面向接口的編程來(lái)降低類間的耦合性，所以我們?cè)趯?shí)際編程中只要遵循以下4點(diǎn)，就能在項(xiàng)目中滿足這個(gè)規(guī)則:

• 每個(gè)類盡量提供接口或抽象類，或者兩者都具備。
• 變量的聲明類型盡量是接口或者是抽象類。
• 任何類都不應(yīng)該從具體類派生。
• 用繼承時(shí)盡量遵循里氏替換原則。

下面我們通過(guò)一些代碼實(shí)例(商品售賣)來(lái)進(jìn)行理解：

class BeijingShop implements Shop{
        public String sell(){
            return "北京商店售賣：北京烤鴨，稻香村月餅";
        }
    }
    class ShanDongShop implements  Shop{
        @Override
        public String sell() {
            return "山東商店售賣：德州扒雞，煙臺(tái)蘋果";
        }
    }
    //如果說(shuō)顧客去購(gòu)買商品
class Customer{
    public void shopping(ShanDongShop shop){
        //購(gòu)物
        System.out.println(shop.sell());
    }
｝
//這是在山東商店購(gòu)買，如果說(shuō)是在北京商店購(gòu)買就會(huì)這樣
class Customer{
    public void shopping(BeijingShop shop) {
        //購(gòu)物
        System.out.println(shop.sell());
    }
｝

這也是這種設(shè)計(jì)的存在缺陷，顧客每更換一家商店，都要修改一次代碼，這明顯違背了開閉原則。存在以上缺點(diǎn)的原因是：顧客類設(shè)計(jì)時(shí)同具體的商店類綁定了，這違背了依賴倒置原則。解決方式我們可以定義一個(gè)共同的接口Shop，就可以這樣了。

public class TestSale {
    public static void main(String[] args) {
        Customer c = new Customer();
        System.out.println("---顧客購(gòu)買商品如下---");
        c.shopping(new ShanDongShop());
        c.shopping(new BeijingShop());
    }
}

interface Shop{
    //售賣方法
    public String sell();
}

class BeijingShop implements Shop{
    public String sell(){
        return "北京商店售賣：北京烤鴨，稻香村月餅";
    }
}

class ShanDongShop implements  Shop{
    @Override
    public String sell() {
        return "山東商店售賣：德州扒雞，煙臺(tái)蘋果";
    }
}

class Customer{
    public void shopping(Shop shop) {
        System.out.println(shop.sell());//購(gòu)物
    }
}

程序運(yùn)行結(jié)果：

---顧客購(gòu)買商品如下---
山東商店售賣：德州扒雞，煙臺(tái)蘋果
北京商店售賣：北京烤鴨，稻香村月餅
Process finished with exit code 0

這樣，不管顧客類 Customer 訪問(wèn)什么商店，或者增加新的商店，都不需要修改原有代碼了。

依賴倒置原則是OO設(shè)計(jì)的核心原則，設(shè)計(jì)模式的研究和應(yīng)用是以依賴導(dǎo)致原則為知道原則的，在知識(shí)星球中的設(shè)計(jì)模式中我們將會(huì)一一給大家體現(xiàn)。