优雅代码的秘密，都藏在这6个设计原则中
优雅的代码，犹如亭亭玉立的美女，让人赏心悦目。而糟糕的代码，却犹如屎山，让人避而远之。
如何写出优雅的代码呢？那就要理解并熟悉应用这6个设计原则啦：开闭原则、单一职责原则、接口隔离原则 、迪米特法则、里氏替换原则、依赖倒置原则。本文呢，将通过代码demo，让大家轻松理解这6个代码设计原则，加油~
1. 开闭原则
开闭原则，即对扩展开放，对修改关闭。
对于扩展和修改，我们怎么去理解它呢？扩展开放表示，未来业务需求是变化万千，代码应该保持灵活的应变能力。修改关闭表示不允许在原来类修改，保持稳定性。
因为日常需求是不断迭代更新的，所以我们经常需要在原来的代码中修改。如果代码设计得不好，扩展性不强，每次需求迭代，都要在原来代码中修改，很可能会引入bug。因此，我们的代码应该遵循开闭原则，也就是对扩展开放，对修改关闭。
为了方便大家理解开闭原则，我们来看个例子：假设有这样的业务场景，大数据系统把文件推送过来，根据不同类型采取不同的解析方式。多数的小伙伴就会写出以下的代码：
if(type=="A"){
//按照A格式解析
}else if(type=="B"){
//按B格式解析
}else{
//按照默认格式解析
}
这段代码有什么问题呢？
显然，增加、删除某个逻辑，都需要修改到原来类的代码，这就违反了开闭原则了。为了解决这个问题，我们可以使用策略模式去优化它。
你可以先声明一个文件解析的接口，如下：
public interface IFileStrategy {
//属于哪种文件解析类型，A或者B
FileTypeResolveEnum gainFileType();
//封装的公用算法（具体的解析方法）
void resolve(Object param);
}
然后实现不同策略的解析文件，如类型A解析：
@Component
public class AFileResolve implements IFileStrategy {
@Override
public FileTypeResolveEnum gainFileType() {
return FileTypeResolveEnum.File_A_RESOLVE;
}
@Override
public void resolve(Object objectparam) {
logger.info("A 类型解析文件，参数：{}",objectparam);
//A类型解析具体逻辑
}
}
如果未来需求变更的话，比如增加、删除某个逻辑，不会再修改到原来的类啦，只需要修改对应的文件解析类型的类即可。
2. 单一职责原则
单一职责原则：一个类或者一个接口，最好只负责一项职责。比如一个类C违反了单一原则，它负责两个职责P1和P2。当职责P1需要修改时，就会改动到类C，这就可能导致原本正常的P2也受影响。
如何更好理解呢？比如你实现一个图书管理系统，一个类既有图书的增删改查，又有读者的增删改查，你就可以认为这个类违反了单一原则。因为这个类涉及了不同的功能职责点，你可以把这个拆分。
以上图书管理系统这个例子，违反单一原则，按业务拆分。这比较好理解，但是有时候，一个类并不是那么好区分。这时候大家可以看这个标准，来判断功能职责是否单一:
- 类中的私有方法过多
- 你很难给类起一个合适的名字
- 类中的代码行数、函数或者属性过多
- 类中大量的方法都是集中操作类中的某几个属性
- 类依赖的其他类过多，或者依赖类的其他类过多
比如，你写了一个方法，这个方法包括了日期处理和借还书的业务操作，你就可以把日期处理抽到私有方法。再然后，如果你发现，很多私有方法，都是类似的日期处理，你就可以把这个日期处理方法抽成一个工具类。
日常开发中，单一原则的思想都有体现的。比如微服务拆分。
3. 接口隔离原则
接口隔离原则：接口的调用者或者使用者，不应该强迫依赖它不需要的接口。它要求建立单一的接口，不要建立庞大臃肿的接口，尽量细化接口，接口中的方法尽量少，让接口中只包含客户（调用者）感兴趣的方法。即一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。
比如类A通过接口I依赖类B，类C通过接口I依赖类D，如果接口I对于类A和类B来说，都不是最小接口，则类B和类D必须去实现他们不需要的方法。如下图：
这个图表达的意思是：类A依赖接口I中的method1、method2，类B是对类A依赖的实现。类C依赖接口I中的method1、method3，类D是对类C依赖的实现。对于实现类B和D，它们都存在用不到的方法，但是因为实现了接口I，所以必须要实现这些用不到的方法。
可以看下以下代码：
public interface I {
void method1();
void method2();
void method3();
}
@Service
public class A {
@Resource(name="B")
private I i;
public void depend1() {
i.method1();
}
public void depend2(){
i.method2();
}
}
@Service("B")
public class B implements I {
@Override
public void method1() {
System.out.println("类B实现接口I的方法1");
}
@Override
public void method2() {
System.out.println("类B实现接口I的方法2");
}
//没用到这个方法，但是也要默认实现，因为I有这个接口方法
@Override
public void method3() {
}
}
@Service
public class C {
@Resource(name="D")
private I i;
public void depend1(I i){
i.method1();
}
public void depend3(I i){
i.method3();
}
}
@Service("D")
public class D implements I {
@Override
public void method1() {
System.out.println("类D实现接口I的方法1");
}
//没用到这个方法，但是也要默认实现，因为I有这个接口方法
@Override
public void method2() {
}
@Override
public void method3() {
System.out.println("类D实现接口I的方法3");
}
}
大家可以发现，如果接口过于臃肿，只要接口中出现的方法，不管对依赖于它的类有没有用到，实现类都必须去实现这些方法。实现类B没用到method3，它也要有个默认实现。实现类D没用到method2，它也要有个默认实现。
显然，这不是一个好的设计，违反了接口隔离原则。我们可以对接口I进行拆分。拆分后的设计如图2所示：
接口是不是分得越细越好呢？并不是。日常开发中，采用接口隔离原则对接口进行约束时，要注意以下几点：
- 接口尽量小，但是要有限度。对接口进行细化可以提高程序设计灵活性是不挣的事实，但是如果过小，则会造成接口数量过多，使设计复杂化。所以一定要适度。
- 为依赖接口的类定制服务，只暴露给调用的类它需要的方法，它不需要的方法则隐藏起来。只有专注地为一个模块提供定制服务，才能建立最小的依赖关系。
- 提高内聚，减少对外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情。运用接口隔离原则，一定要适度，接口设计的过大或过小都不好。设计接口的时候，只有多花些时间去思考和筹划，才能准确地实践这一原则。
4. 迪米特法则
定义：又叫最少知道原则。一个类对于其他类知道的越少越好，就是说一个对象应当对其他对象有尽可能少的了解,只和朋友谈心，不和陌生人说话。它的核心思想就是，尽量降低类与类之间的耦合，尽最大能力减小代码修改带来的对原有的系统的影响。
比如一个生活例子：你对你的对象肯定了解的很多，但是如果你对别人的对象也了解很多，你的对象要是知道，那就要出大事了。
我们来看下一个违反迪米特法则的例子，业务场景是这样的：一个学校，要求打印出所有师生的ID。
//学生
class Student{
private String id;
public void setId(String id){
this.id = id;
}
public String getId(){
return id;
}
}
//老师
class Teacher{
private String id;
public void setId(String id){
this.id = id;
}
public String getId(){
return id;
}
}
//管理者（班长）
public class Monitor {
//所有学生
public List getAllStudent(){
List list = new ArrayList();
for(int i=0; i<100; i++){
Student student = new Student();
//为每个学生分配个ID
student.setId("学生Id："+i);
list.add(student);
}
return list;
}
}
//校长
public class Principal {
//所有教师
public List getAllTeacher(){
List list = new ArrayList();
for(int i=0; i<20; i++){
Teacher emp = new Teacher();
//为全校老师按顺序分配一个ID
emp.setId("老师编号"+i);
list.add(emp);
}
return list;
}
//所有师生
public void printAllTeacherAndStudent(ClassMonitor classMonitor) {
List list1 = classMonitor.getAllStudent();
for (Student s : list1) {
System.out.println(s.getId());
}
List list2 = this.getAllTeacher();
for (Teacher teacher : list2) {
System.out.println(teacher.getId());
}
}
}
这块代码。问题出在类Principal中，根据迪米特法则，只能与直接的朋友发生通信，而Student类并不是Principal类的直接朋友（以局部变量出现的耦合不属于直接朋友），从逻辑上讲校长Principal只与管理者Monitor耦合就行了，可以让Principal继承类Monitor，重写一个printMember的方法。优化后的代码如下:
public class Monitor {
public List getAllStudent(){
List list = new ArrayList();
for(int i=0; i<100; i++){
Student student = new Student();
//为每个学生分配个ID
student.setId("学生Id："+i);
list.add(student);
}
return list;
}
public void printMember() {
List list = this.getAllStudent();
for (Student student : list) {
System.out.println(student.getId());
}
}
}
public class Principal extends Monitor {
public List getAllTeacher(){
List list = new ArrayList();
for(int i=0; i<30; i++){
Teacher emp = new Teacher();
//为全校老师按顺序分配一个ID
emp.setId("老师编号"+i);
list.add(emp);
}
return list;
}
public void printMember() {
super.printMember();
for (Teacher teacher : this.getAllTeacher()) {
System.out.println(teacher.getId());
}
}
}
5. 里氏替换原则
里氏替换原则：
如果对每一个类型为
S的对象o1，都有类型为T的对象o2，使得以T定义的所有程序P在所有的对象o1都代换成o2时，程序P的行为没有发生变化，那么类型S是类型T的子类型。
一句话来描述就是：只要有父类出现的地方，都可以用子类来替代，而且不会出现任何错误和异常。 更通俗点讲，就是子类可以扩展父类的功能，但是不能改变父类原有的功能。
其实，对里氏替换原则的定义可以总结如下：
- 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（即方法的输入参数）要比父类的方法更宽松
- 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（即方法的的输出/返回值）要比父类的方法更严格或相等
我们来看个例子：
public class Cache {
public void set(String key, String value) {
}
}
public class RedisCache extends Cache {
public void set(String key, String value) {
}
}
这里例子是没有违反里氏替换原则的，任何父类、父接口出现的地方子类都可以出现。如果给RedisCache加上参数校验，如下：
public class Cache {
public void set(String key, String value) {
}
}
public class RedisCache extends Cache {
public void set(String key, String value) {
if (key == null || key.length() < 10 || key.length() > 100) {
System.out.println("key的长度不符合要求");
throw new IllegalArgumentException();
}
}
}
这就违反了里氏替换原则了，因为子类方法增加了加了参数校验，抛出了异常，虽然子类仍然可以来替换父类。
6.依赖倒置原则
依赖倒置原则定义：
高层模块不应该依赖低层模块，两者都应该依赖其抽象；抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象。它的核心思想是：要面向接口编程，而不要面向实现编程。
依赖倒置原则可以降低类间的耦合性、提高系统的稳定性、减少并行开发引起的风险、提高代码的可读性和可维护性。要满足依赖倒置原则，我们需要在项目中满足这个规则：
- 每个类尽量提供接口或抽象类，或者两者都具备。
- 变量的声明类型尽量是接口或者是抽象类。
- 任何类都不应该从具体类派生。
- 使用继承时尽量遵循里氏替换原则。
我们来看一段违反依赖倒置原则的代码，业务需求是：顾客从淘宝购物。代码如下：
class Customer{
public void shopping(TaoBaoShop shop){
//购物
System.out.println（shop.buy());
}
}
以上代码是存在问题的，如果未来产品变更需求，改为顾客从京东上购物，就需要把代码修改为：
class Customer{
public void shopping(JingDongShop shop){
//购物
System.out.println（shop.buy());
}
}
如果产品又变更为从天猫购物呢？那有得修改代码了，显然这违反了开闭原则。顾客类设计时，同具体的购物平台类绑定了，这违背了依赖倒置原则。可以设计一个shop接口，不同购物平台（如淘宝、京东）实现于这个接口，即修改顾客类面向该接口编程，就可以解决这个问题了。代码如下：
class Customer{
public void shopping(Shop shop){
//购物
System.out.println（shop.buy());
}
}
interface Shop{
String buy();
}
Class TaoBaoShop implements Shop{
public String buy(){
return "从淘宝购物";
}
}
Class JingDongShop implements Shop{
public String buy(){
return "从京东购物";
}
}
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