一、设计模式的分类

设计模式可以分为三大类：

1.创建型模式

• 抽象工厂模式
• 生成器模式
• 工厂方法模式
• 原型模式
• 单例模式

2.结构型模式

• 适配器模式
• 桥接模式
• 组合模式
• 装饰者模式
• 外观模式
• 享元模式
• 代理模式

3.行为模式

• 职责链模式
• 命令模式
• 解释器模式
• 迭代器模式
• 中介者模式
• 备忘录模式
• 观察者模式
• 状态模式
• 策略模式
• 模板方法模式
• 访问者模式

二、设计模式六大原则

1.单一职责原则

定义：不要存在多于一个导致类变更的原因。通俗的说，即一个类只负责一项职责。如果一个类包含多种职责，就应该把类拆分。

场景：如果类A有两个职责：d1，d2。当职责d1需要修改时，可能会导致原本运行正常的职责d2功能产生问题。

方案：如果一个类包含多种职责，就应该把类拆分。分别建立两个类A、B，让A负责d1，B负责d2。当需要修改某一职责，那么将不会对另外一个功能产生影响。

2.里氏替换原则

定义：这一原则与继承紧密相关。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 都代换成 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。所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象。

场景：有一功能P1，由类A完成。现需要将功能P1进行扩展，扩展后的功能为P，其中P由原有功能P1与新功能P2组成。新功能P由类A的子类B来完成，则子类B在完成新功能P2的同时，有可能会导致原有功能P1发生故障。

// 我们需要完成一个两数相减的功能，由类A来负责。
class A{
    public int func1(int a, int b){
        return a-b;
    }
}
public class Client{
    public static void main(String[] args){
        A a = new A();
        System.out.println("100-50="+a.func1(100, 50));
        System.out.println("100-80="+a.func1(100, 80));
    }
}

运行结果：

100-50=50
100-80=20

如果我们要增加一个新的功能：完成两数相加，然后再与100求和，由类B来负责。

那么类B则要完成两个功能：

两数相减

两数相加，然后再加100

由于类A已经实现了第一个功能，所以类B继承类A后，只需要再完成第二个功能就可以了，代码如下：

class B extends A{
    public int func1(int a, int b){
        return a+b;
    }
    public int func2(int a, int b){
        return func1(a,b)+100;
    }
}
public class Client{
    public static void main(String[] args){
        B b = new B();
        System.out.println("100-50="+b.func1(100, 50));
        System.out.println("100-80="+b.func1(100, 80));
        System.out.println("100+20+100="+b.func2(100, 20));
    }
}

类B完成后，运行结果：

100-50=150
100-80=180
100+20+100=220

方案：当使用继承时，遵循里氏替换原则。子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。它包含以下4层含义：

• 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，方法的形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抽象方法时，方法的返回值要比父类更严格。

3.依赖倒置原则

定义：高层模块不应该依赖低层模块，二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。

场景：类A的方法依赖类B，如果需要A通过C来实现同样的功能，则必须通过修改类A的代码来达成。这种场景下，类A一般是高层模块，负责复杂的业务逻辑;类B和类C是低层模块，负责基本的原子操作;假如修改类A，会给程序带来不必要的风险。

class Book{
    public String getContent(){
        return "书中的故事";
    }
}
class Mother{
    public void narrate(Book book){
        System.out.println(book.getContent());
    }
}
public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Mother mother = new Mother();
        mother.narrate(new Book());
    }
}

运行结果：

书中的故事

假如有一天，我们不是给书而是给一份报纸，让这位母亲读下报纸上的事。报纸代码如下：

class Newspaper{
    public String getContent(){
        return "报纸上的新闻";
    }
}

我们会发现一个问题，我们需要修改原来的narrate，将入参修改。或者，我们可以新建一个方法。但是，这样也需要修改Mother的代码。使用面向接口编程，会很好的解决这个问题。

public void narrate(Newspaper papper){
    System.out.println(papper.getContent());
}

方案：通过面向接口编程，将方法的参数类型设置为接口。而之前的具体实现类来实现接口中的方法。

class Book implements IReader{
    public String getContent(){
        return "书中的故事";
    }
}
class Newspaper implements IReader{
    public String getContent(){
        return "报纸上的新闻";
    }
}
class Mother{
    public void narrate(IReader reader){
        System.out.println(reader.getContent());
    }
}
public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Mother mother = new Mother();
        mother.narrate(new Book());
        mother.narrate(new Newspaper());
    }
}

4. 接口隔离原则

定义：实现类不应该依赖它不需要实现接口具体方法的接口。

场景：接口A需要实现方法a、b、c，具体实现类B实现方法a、b，实现类C实现a、c。所以B,C需要实现它们不需要的方法。

方案：将接口A继续拆分为独立的几个接口，类B和类C分别与他们需要的接口建立依赖关系。也就是采用接口隔离原则。

5. 迪米特法则(最少知道原则)

定义：一个对象应该对其他对象保持最少的了解。也就是说：一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说无论被依赖的类多么复杂，都应该将逻辑封装在方法的内部，通过public方法提供给外部。这样当被依赖的类变化时，才能最小的影响该类。

场景：类与类之间的关系越密切，耦合度越大，当一个类发生改变时，对另一个类的影响也越大。

// 总公司员工
public class Employee {
}
// 子公司员工
public class ChildEmployee {
}
public class ChildEmployeeService {
    // 输出所有子公司员工
    public void printAllChildEmployee() {
        List<ChildEmployee> list = new ArrayList<ChildEmployee>();
        for(int i=0; i<30; i++){
            ChildEmployee emp = new ChildEmployee();
            list.add(emp);
        }
        for (ChildEmployee childEmployee : list) {
            System.out.println(childEmployee);
        }
    }
}
public class EmployeeService {
    // 输出所有总公司员工
    public void printAllEmployee() {
        List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            Employee emp = new Employee();
            list.add(emp);
        }
        for (Employee employee : list) {
            System.out.println(employee);
        }
    }
    // 输出所有公司员工
    public void printEmployee() {
        // 输出所有子公司员工
        List<ChildEmployee> list = new ArrayList<ChildEmployee>();
        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            ChildEmployee emp = new ChildEmployee();
            list.add(emp);
        }
        for (ChildEmployee childEmployee : list) {
            System.out.println(childEmployee);
        }
        // 输出所有总公司员工
        List<Employee> list2 = new ArrayList<Employee>();
        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            Employee emp = new Employee();
            list2.add(emp);
        }
        for (Employee employee : list2) {
            System.out.println(employee);
        }
    }
}
// 测试用例
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        EmployeeService e = new EmployeeService();
        e.printEmployee();
    }
}

现在这个设计的主要问题出在EmployeeService中，根据迪米特法则，只与直接的朋友发生通信，而ChildEmployee类和EmployeeService类并不应该有直接关系，从逻辑上讲总公司只与他的分公司耦合就行了，与分公司的员工并没有任何联系，而和分公司员工的相关操作应该交给分公司来处理。

方案：软件编程的总的原则：低耦合，高内聚。尽量降低类与类之间的耦合。

// 修改EmployeeService类printEmployee方法，让总公司调用子公司的业务方法来实习和子公司员工的解耦合
public void printEmployee(ChildEmployeeService service) {
    // 输出所有子公司员工
    service.printAllChildEmployee();
    // 输出所有总公司员工
    List<Employee> list2 = new ArrayList<Employee>();
    for (int i = 0; i < 30; i++) {
        Employee emp = new Employee();
        list2.add(emp);
    }
    for (Employee employee : list2) {
        System.out.println(employee);
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        EmployeeService e = new EmployeeService();
        e.printEmployee(new ChildEmployeeService());
    }
}

6. 开闭原则

定义：对扩展开放，对修改关闭

场景：在软件的生命周期内，因为变化、升级和维护等原因需要对软件原有代码进行修改时，可能会给旧代码中引入错误

方案：当软件需要变化时，不应该通过修改已有的代码来实现变化，而是尽量通过扩展原有代码。这是为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。