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      【七大软件架构设计原则详解】

      首页 知识中心 软件开发 文章详情页

      【七大软件架构设计原则详解】

      2024-04-19 07:48:08 阅读次数:42

      原则

      【七大软件架构设计原则详解】

      概况

      在软件开发中,为了提高软件系统的可维护性与可复用性,增加软件系统的可扩展性与灵活性,程序员要尽量遵循这七条原则去开发程序。遵循设计原则的开发,可以很好地提高软件开发效率、节约软件开发与维护成本。

      这七种设计原则的侧重点不同。其中,开闭原则是总纲,它告诉我们要对扩展开放,对修改关闭;里氏替换原则告诉我们不要破坏继承体系;依赖倒置原则告诉我们要面向接口编程;单一职责原则告诉我们实现类要职责单一;接口隔离原则告诉我们在设计接口的时候要精简单一;迪米特法则告诉我们要降低耦合度;合成复用原则告诉我们要优先使用组合或者聚合关系复用,少用继承关系复用。

      但在实际的软件开发实践中,并不是一定所有代码都遵循设计原则,而是要综合考虑人力、时间和成本,不刻意去追求完美,要在适当的场景下去遵循适用的设计原则。这是一种平衡取舍,可以帮助我们设计出更有质量、更优雅的代码。

      七大软件设计原则包括开闭原则、依赖倒置原则、 单一职责原则、接口隔离原则、迪米特法则、里氏替换原则、合成复用原则:

      1. 单一职责原则(Single Responsibility Principle, SRP)

      一个类应该只有一个引起变化的原因。换句话说,一个类应该只有一个职责。这样做的好处是使代码更加高内聚,修改某一个职责不会影响到其他职责。

      public class UserManager {
          public void createUser(User user) {
              // 创建用户的逻辑
          }
      
          public void updateUser(User user) {
              // 更新用户的逻辑
          }
      
          public void deleteUser(int userId) {
              // 删除用户的逻辑
          }
      }

      2. 开放封闭原则(Open Closed Principle, OCP)

      软件实体(类、模块、函数等)应该对扩展开放,对修改关闭。换句话说,当需求变化时,我们应该尽量通过扩展已有的实体来实现,而不是修改原有的代码。这样做的好处是降低修改代码的风险,并且便于维护和扩展。

      public interface Shape {
          double calculateArea();
          // 可以添加其他计算相关的方法
      }
      
      public class Rectangle implements Shape {
          private double width;
          private double height;
      
          public Rectangle(double width, double height) {
              this.width = width;
              this.height = height;
          }
      
          @Override
          public double calculateArea() {
              return width * height;
          }
      }
      
      public class Circle implements Shape {
          private double radius;
      
          public Circle(double radius) {
              this.radius = radius;
          }
      
          @Override
          public double calculateArea() {
              return Math.PI * radius * radius;
          }
      }

      3. 里氏替换原则(Liskov Substitution Principle, LSP)

      子类必须完全实现父类的方法,并且在使用父类的地方可以完全替代父类。换句话说,子类不应该破坏父类的原有行为和约束。这样做的好处是提高代码的可复用性,并且保持代码的稳定性。

      public class Rectangle {
          protected double width;
          protected double height;
      
          public Rectangle(double width, double height) {
              this.width = width;
              this.height = height;
          }
      
          public double getWidth() {
              return width;
          }
      
          public void setWidth(double width) {
              this.width = width;
          }
      
          public double getHeight() {
              return height;
          }
      
          public void setHeight(double height) {
              this.height = height;
          }
      
          public double calculateArea() {
              return width * height;
          }
      }
      
      public class Square extends Rectangle {
          public Square(double side) {
              super(side, side);
          }
      
          @Override
          public void setWidth(double width) {
              super.setWidth(width);
              super.setHeight(width);
          }
      
          @Override
          public void setHeight(double height) {
              super.setWidth(height);
              super.setHeight(height);
          }
      }

      4. 依赖倒置原则(Dependency Inversion Principle, DIP)

      抽象不应该依赖于具体实现,而是具体实现应该依赖于抽象。换句话说,高层模块不应该依赖于低层模块,两者都应该依赖于抽象。这样做的好处是减少模块间的耦合,提高代码的灵活性和可测试性。

      public interface Database {
          void saveData(String data);
      }
      
      public class MySQLDatabase implements Database {
          @Override
          public void saveData(String data) {
              // 使用MySQL数据库保存数据的逻辑
          }
      }
      
      public class OracleDatabase implements Database {
          @Override
          public void saveData(String data) {
              // 使用Oracle数据库保存数据的逻辑
          }
      }
      
      public class DataManager {
          private Database database;
      
          public DataManager(Database database) {
              this.database = database;
          }
      
          public void saveData(String data) {
              database.saveData(data);
          }
      }

      5. 接口隔离原则(Interface Segregation Principle, ISP)

      任何一个客户端不应该依赖它不需要的接口。换句话说,一个类不应该强迫它的客户端依赖于它们不需要的方法。这样做的好处是减少接口的冗余和复杂性,增强代码的可读性。

      public interface ReportGenerator {
          void generatePDFReport();
          void generateCSVReport();
          void generateHTMLReport();
      }
      
      public class PDFReportGenerator implements ReportGenerator {
          @Override
          public void generatePDFReport() {
              // 生成PDF报告的逻辑
          }
      
          @Override
          public void generateCSVReport() {
              throw new UnsupportedOperationException();
          }
      
          @Override
          public void generateHTMLReport() {
              throw new UnsupportedOperationException();
          }
      }
      
      public class CSVReportGenerator implements ReportGenerator {
          @Override
          public void generatePDFReport() {
              throw new UnsupportedOperationException();
          }
      
          @Override
          public void generateCSVReport() {
              // 生成CSV报告的逻辑
          }
      
          @Override
          public void generateHTMLReport() {
              throw new UnsupportedOperationException();
          }
      }

      6. 迪米特法则(Law of Demeter, LoD)

      一个对象应该对其他对象有尽可能少的了解。换句话说,一个对象应该只与其直接的朋友进行交流,不和陌生的对象进行交流。这样做的好处是减少代码的耦合和依赖,提高代码的灵活性和可维护性。

      public class Teacher {
          private String name;
      
          public Teacher(String name) {
               = name;
          }
      
          public void giveHomework(Student student) {
              student.doHomework();
          }
      }
      
      public class Student {
          private String name;
      
          public Student(String name) {
               = name;
          }
      
          public void doHomework() {
              // 做作业的逻辑
          }
      }

      【七大软件架构设计原则详解】

      7. 合成复用原则(Composite Reuse Principle, CRP)

      尽量使用合成/聚合,而不是继承。换句话说,尽量通过组合和委托来实现代码的复用,而不是通过继承来实现。这样做的好处是降低代码的耦合度,增强代码的灵活性和可维护性。

      public class Car {
          private Engine engine;
      
          public Car(Engine engine) {
              this.engine = engine;
          }
      
          public void start() {
              engine.start();
          }
      }
      
      public interface Engine {
          void start();
      }
      
      public class ElectricEngine implements Engine {
          @Override
          public void start() {
              // 电动引擎启动的逻辑
          }
      }
      
      public class GasolineEngine implements Engine {
          @Override
          public void start() {
              // 汽油引擎启动的逻辑
          }
      }

      总结

      上述软件设计七大原则可以使用一句话概括,如下所示:

      设计原则

      一句话归纳

      目的

      开闭原则

      对扩展开放,对修改关闭

      降低维护带来的新风险

      依赖倒置原则

      高层不应该依赖底层

      更利于代码结构的升级扩展

      单一职责原则

      一个类只干一件事

      便于理解,提高代码的可读性

      接口隔离原则

      一个接口只干一件事

      功能解耦,高聚合、低耦合

      迪米特法则

      不该知道的,不要知道

      只和朋友交流,不喝默认人说话,减少代码臃肿

      里式替换法则

      子类重写方法功能发生变化,不应该影响父类方法的含义

      防止继承泛滥

      合成复用原则

      尽量使用组合实现代码复用,而不是用继承

      降低代码耦合

       

      版权声明:本文内容来自第三方投稿或授权转载,原文地址:https://blog.51cto.com/mecode/9937145,作者:贺公子之数据科学与艺术,版权归原作者所有。本网站转在其作品的目的在于传递更多信息,不拥有版权,亦不承担相应法律责任。如因作品内容、版权等问题需要同本网站联系,请发邮件至ctyunbbs@chinatelecom.cn沟通。

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