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三、设计模式相关理论总结

news 文章来源：https://blog.csdn.net/weixin_44817884/article/details/136070779 2025/5/17 22:25:31

一、面向对象编程

1.1 概述

简称Object Oriented Program(OOP)，指以类或对象作为基础组织单元，遵循封装、继承、多态以及抽象等特性，进行编程。其中面向对象不一定遵循封装、继承、封装和多态等特性，只是前人总结的套路规范，遵循该套规范，可以快速，准确以及优雅的完成面向对象编程。

1.2 基本思想

软件系统设计的三个阶段：分析、设计以及实现。在面向对象领域，分别对应着面向对象分析(OOA)，面向对象设计(OOD)以及面向对象编程(OOP)。OOA和OOD主要用于解决：被分为哪些类，类的属性和行为以及类与类之间的组织【交互关系】 等问题。整体来看：OOA -> 做什么、 OOD -> 怎么做、OOP -> 将分析和设计翻译为代码的过程。

1.3 四大特性详解

1.3.1 封装

本质上就是访问权限控制，哪些内容是允许访问的，哪些是不允许访问的，防止权限的滥用。存在的意义：

保护数据不被随意滥用, 提高代码的可维护性；
通过暴露有限的行为, 提高代码的易用性。

1.3.2 继承

对现实世界的直接映射，便于理解，提高代码的复用性。但要注意继承的层级，层级过深，会降低代码的可读性。

1.3.3 抽象

隐藏方法的具体实现。从调用方角度来看，并不关心方法是怎么实现的，只需告诉该方法能做什么即可。类比到现实世界，买车的时候，仅关注车提供的功能，并不关注你是怎么做出来的。本质：就是复杂世界或复杂系统提供的信息太多了，有些信息是完全没必要关注的。因此，仅关注你所关心的即可。
实现方式： Java中提供了接口和抽象语法
存在意义： 提高代码可扩展性，可读性和可维护性；是处理复杂系统的有效手段。

1.3.4 多态

指子类可以灵活替换父类，需要编程语言特殊语言支持。类似于Java的接口、抽象类等。
存在意义：提高代码的可扩展性，可复用性，是设计模式的基础。可复用指的是如果不采用多态的方式，相同的代码可能需要使用多份。
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1.4 常见的面向对象写为面向过程的示例

1.4.1 Getter和Setter方法的滥用

上面说了，面向对象是通过访问权限控制，隐藏内部数据，仅提供有限的接口给外部使用。但是普通对象的getter和setter方法滥用，就会导致对象中虽然定义属性是private，但实际上是public的操作权限。若类中存在容器对象,，即使只提供getter方法,也可以修改容器中的数据，推荐做法为：

public List<ShoppingCartItem> getItems() {return Collections.unmodifiableList(this.items);
}

1.4.2 全局变量和全局方法的滥用

一般项目中,会写一个大而全的Constants常量类，明显违背了面向对象设计，存在以下缺点：

影响代码的可维护性。由于这个类是全局的，许多开发人员都会修改，提交冲突概率增大，同时查找比较耗时；
增加代码的编译时间。这个类全局的，很多地方都会被用到，一旦constants类发生变化，许多依赖它的类都会重新进行编译，非常耗时；
影响代码的复用性。若某个第三方组件依赖项目中的某一类，而这个类又依赖constants类，导致大量无关的常量被引入进来。

推荐做法：尽量做到职责单一，按照业务的不同，划分不同xxxcConstants类

1.4.3 定义数据和方法相分离的类

就是经常使用的MVC模式，dao层的实体类和service服务类相分离，即基于贫血模型的开发方法。

1.4.4 底层思考过程

现实中，为了完成一个任务，一般会思考，先做什么，后做什么，如何一步步完成任务，这就是典型的面向过程，适合简单系统开发，例如MVC开发模式。而面向对象是自底向上的逻辑，先构建每个任务的模块，然后思考设计类与类之间的交互，最后按照流程组装起来完成任务，适合复杂系统的开发。

二、接口vs抽象类的区别

2.1 定义

接口：指的是定义一组协议或规范。接口通常只定义方法的声明，不做具体的实现；接口不能创建对象；实现接口时，必须实现所有的方法；
抽象类：是对成员变量和方法的抽象。抽象类不允许被实例化；抽象类可以包含属性和方法；子类必须实现抽象类的所有抽象方法

2.2 解决问题类型

2.2.1 接口

主要解决的是has-a问题，降低代码之间的耦合性，将接口和实现相分离，提高代码的扩展性。接口代表自上而下的设计思路。

2.2.2 抽象类

主要解决的是is-a问题，提高代码的复用性。抽象类代表自下而上的设计思路。
为什么不直接使用普通类的？原因在于：抽象类的抽象方法强制开发人员必须实现，而普通类则没有要求，那么可能会造成某些方法应该被实现，却没有被实现，不利于代码的可读性，同时无法使用多态特性。

2.3 实际使用场景

若要表示is-a关系，且为了提高代码的复用性，则使用抽象类；
若要表示has-a关系，且为了提高代码的扩展性，则使用接口。

三、基于接口而非实现编程的讨论

概述：基于接口而非实现编程，又称```基于抽象而非实现````编程，将接口和实现相分离，隐藏不稳定的实现，暴露稳定的接口实现解耦，增加代码的可扩展性。

实现步骤：

接口函数的命名要抽象。反例：uploadAliyun(), 正例：upload()
暴露通用统一的方法。
封装具体实现细节

什么场景下使用该原则？
该条原则设计的初衷是面对未来变化场景。若某个业务场景的实现只有一种方式，就没必要设计接口；否则，就需要设计接口。

思考：
接口的思想：封装隔离，将调用和创建相互分离。
封装：通常封装是指对数据的封装，但是这里的封装是指对被隔离体的行为的封装，或者是
对被隔离体的职责的封装；
隔离：隔离指的是外部调用和内部实现，外部调用只能通过接口进行调用，而外部调用是不知道内部具体实现的，也就是说外部调用和内部实现是被接口隔离开的。
【使用接口的好处】：由于将外部调用和内部实现隔离开来，只要接口定义的行为不变，内部实现
的变化就不会影响到外部系统的调用，使得系统更加灵活，具有更好的扩展性和可维护性，同时具体的实现可以动态切换，而不会影响到系统，即【接口是系统可插拔性的保证】。例如：
List<String> list = new ArrayList<>()，仅是使用了Java的多态语法，使用方即客户端不仅知道接口，还知道具体的实现，是不满足面向接口编程的。解决方案： 简单工厂模式来解决

四、组合和继承的讨论

继承虽然可以提高代码的可复用性，但存在继承层次过深，导致代码难维护的问题。
可以通过组合，接口和委托三个技术手段来解决。适用场景：

若类之间的继承结构稳定，且继承层次比较浅（最多有两层），继承关系不复杂，考虑使用继承；
否则，尽量使用组合来替代继承。

例子： A类和B类之间没有继承关系，但是都用到了URL拼接和分割的功能。若为了代码复用，抽出一个父类，会影响代码的可读性，此时使用组合则更加合理，更加灵活。

五. 如何提高代码的可复用性

减少代码耦合。耦合代码严重的话，等想抽取可复用代码时，会导致大量的代码被修改，增加了bug的概率；
满足单一职责原则。职责越单一，可复用性越高；
模块化。对模块，类或函数，要善于封装和抽取通用的代码；
通用代码下沉。指的是代码要进行合理的分层，越底层的代码要封装的足够抽象和通用，这样可以最大程度的增加可复用性；
利用继承，多态，抽象以及封装的思想，来设计代码
适度的使用设计模式

编写可复用性代码的思考：遵循Rule of Three原则，即第一次写代码不考虑复用性，第二次遇到复用场景时，再考虑重构进行复用。

六、设计模式本质思考

设计模式的本质就是对某个固定场景的最优解，这个最优解是一套经典模板，并不是所有的场景都适合。目的是为了修改少量代码就可以适应需求的变化。学习设计模式需要进行如下思考：

适用场景
优点和缺点。不使用设计模式在面对未来变化时，有哪些不足；使用设计模式在面对未来变化时，有哪些好处
满足哪些设计原则
稳定点和不稳定点是什么。所谓稳定点指的是不变的点，不稳定点指的是变化的点

七、设计模式，原则以及目标之间的关系

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