面向物件程式設計的五大原則例子分析
在應用開發的過程中，感覺最快樂也是最痛苦的莫過於優化、重構程式碼。在版本不斷地迭代更新上線中，我們不但要保證功能能正常執行，而且我們的程式碼需要保證健壯性、穩定性、拓展性。然而在我們不斷接受新的知識過程中，我們對程式碼的理解也會越來越深刻，從而出現了優化，甚至是重構程式碼的過程。在此之前我們更需要知道面向物件程式設計的五大原則。
單一職責原則（Single Responsibility Principle）
單一職責原則比較容易理解，所謂單一職責，就是對於一個類來說，應該只專注於做一件事和只有一個引起他變的原因。所謂職責，我們可以理解成功能的意思。
- 如果一個類負責的職責過多，應該細分給其他類。
- 要儘量清楚職責的劃分，設計類的功能只負責它所應該負責的一個功能。
- 然而每個人對劃分的理解都不一致。例一個複雜的功能封裝一個類中導致程式碼X百行，正確是有一個個封裝類來組成來實現這個功能。
開閉原則（Open Close Principle）
一個軟體實體類，模組和函式應該對擴充套件是開放,對修改是封閉的。
在設計一個模組的時候,應當使這個模組可以在不被修改的前提下被擴充套件.換言之,應當可以在不必修改原始碼的情況下改變這個模組的行為，在保持系統一定穩定性的基礎上，對系統進行擴充套件。這是面向物件設計（OOD）的基石，也是最重要的原則。之前我們說的工廠模式就很好解析了開閉原則。
里氏替換原則（Liskov Substitution Principle）
說明：子型別必須能夠替換他們的基型別。
可以很容易的實現同一父類下各個子類的互換，而替換成子類也不會產生任何錯誤或異常。
換個方式說就是：如果每一個型別為T1的物件o1,都有型別為T2的物件o2,使得以T1定義的所有程式P在所有的物件o1都代換稱o2時,程式P的行為沒有變化,那麼型別T2是型別T1的子型別。
里氏替換原則核心原理是抽象，抽象又依賴於繼承這個特性，繼承作為面向物件三大特性之一，在給程式設計帶來巨大便利的同時，也帶來了弊端。比如使用繼承會給程式帶來侵入性，程式的可移植性降低，增加了物件間的耦合性，如果一個類被其他的類所繼承，則當這個類需要修改時，必須考慮到所有的子類，並且父類修改後，所有涉及到子類的功能都有可能會產生故障。
我們用例子分析下：
public class JavaDemo {
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));
}
}
class A {
public int func1(int a, int b) {
return a - b;
}
}執行結果：
100-50=50
100-80=20新需求，我們需要增加一個新的功能：完成兩數相加，然後再與100求和，由類B來負責。即類B需要完成兩個功能：
public class JavaDemo {
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));
}
}
class A {
public int func1(int a, int b) {
return a - b;
}
}
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;
}
}類B完成後，執行結果：
100-50=150
100-80=180
100+20+100=220我們發現原本執行正常的相減功能發生了錯誤。原因就是類B在給方法起名時無意中重寫了父類的方法，造成所有執行相減功能的程式碼全部呼叫了類B重寫後的方法，造成原本執行正常的功能出現了錯誤。在本例中，引用基類A完成的功能，換成子類B之後，發生了異常。在實際程式設計中，我們常常會通過重寫父類的方法來完成新的功能，這樣寫起來雖然簡單，但是整個繼承體系的可複用性會比較差，特別是運用多型比較頻繁時，程式執行出錯的機率非常大。如果非要重寫父類的方法，比較通用的做法是：原來的父類和子類都繼承一個更通俗的基類，原有的繼承關係去掉，採用依賴、聚合，組合等關係代替。
里氏替換原則通俗的來講就是：子類可以擴充套件父類的功能，但不能改變父類原有的功能。它包含以下4層含義：
- 子類可以實現父類的抽象方法，但不能覆蓋父類的非抽象方法。
- 子類中可以增加自己特有的方法。
- 當子類的方法過載父類的方法時，方法的前置條件（即方法的形參）要比父類方法的輸入引數更寬鬆。
- 當子類的方法實現父類的抽象方法時，方法的後置條件（即方法的返回值）要比父類更嚴格。
依賴倒置原則（Dependence Inversion Principle)
定義：高層模組不應該依賴低層模組，二者都應該依賴其抽象；抽象不應該依賴細節；細節應該依賴抽象。
我們用例子好好理解下：
public class JavaDemo {
public static void main(String[] args) {
Mother mother = new Mother();
mother.narrate(new Book());
}
}
class Book {
public String getContent() {
return "很久很久以前有一個白雪公主";
}
}
class Mother {
public void narrate(Book book) {
System.out.println("媽媽開始講故事");
System.out.println(book.getContent());
}
}
執行結果：
媽媽開始講故事
很久很久以前有一個白雪公主感覺挺不錯的，但是某一天需求變了，媽媽說的不是故事書，而是一份當天的報紙。報紙的程式碼：
class NewsPaper{
public String getContent(){
return "雙12準備開啟，某某大減價！";
}
} 但是媽媽沒有讀報紙的方法，這樣媽媽就不會讀報紙了，這可說不過去，那隻能過載媽媽的narrate()方法。那以後讀雜誌、讀郵件等等呢。我們需要不斷修改媽媽這個高層類嗎？這肯定不是一個好方法。
所以我們引入一個抽象的介面IReader。讀物介面。
interface IReader{
public String getContent();
} Mother類與介面IReader發生依賴關係，而Book和NewsPaper都屬於讀物的範疇，他們各自都去實現IReader介面，這樣就符合依賴倒置原則了，程式碼修改為：
public class JavaDemo {
public static void main(String[] args) {
Mother mother = new Mother();
mother.narrate(new Book());
mother.narrate(new NewsPaper());
}
}
class NewsPaper implements IReader {
public String getContent() {
return "雙12準備開啟，某某大減價！";
}
}
class Book implements IReader {
public String getContent() {
return "很久很久以前有一個白雪公主";
}
}
class Mother{
public void narrate(IReader reader){
System.out.println("媽媽開始講故事");
System.out.println(reader.getContent());
}
}
interface IReader {
public String getContent();
}執行結果：
媽媽開始講故事
很久很久以前有一個白雪公主
媽媽開始講故事
雙12準備開啟，某某大減價！這樣修改後，無論以後怎樣擴充套件Main類，都不需要再修改Mother類了。這只是一個簡單的例子，實際情況中，代表高層模組的Mother類將負責完成主要的業務邏輯，一旦需要對它進行修改，引入錯誤的風險極大。所以遵循依賴倒置原則可以降低類之間的耦合性，提高系統的穩定性，降低修改程式造成的風險。
依賴倒置原則的核心思想是：面向介面程式設計。
介面隔離原則 （Interface Segregation Principle）
- 一個類對另外一個類的依賴是建立在最小的介面上。
- 使用多個專門的介面比使用單一的總介面要好。
- 客戶端不應該依賴它不需要的介面。
廣義的介面：一個介面相當於劇本中的一種角色，而此角色在一個舞臺上由哪一個演員來演則相當於介面的實現。因此一個介面應當簡單的代表一個角色，而不是一個多重身份角色。如果系統設計多個角色的話，則應當每一個角色都由一個特定的介面代表。
狹義的介面（Interface）:介面隔離原則講的就是同一個角色提供寬、窄不同的介面，以對付不同的客戶端。
我們用例子理解一下：
public class JavaDemo {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
a.depend1(new B());
a.depend2(new B());
}
}
interface I {
public void method1();
public void method2();
public void method3();
public void method4();
}
class A {
public void depend1(I i) {
i.method1();
}
public void depend2(I i) {
i.method2();
}
}
class B implements I {
public void method1() {
System.out.println("類B實現介面I的方法1");
}
public void method2() {
System.out.println("類B實現介面I的方法2");
}
public void method3() {
System.out.println("類B實現介面I的方法3");
}
// 對於類B來說，method4不是必需的，但是由於介面I中有這個方法，
// 所以在實現過程中即使這個方法的方法體為空，也要將這個沒有作用的方法進行實現。
public void method4() {
}
}執行結果：
類B實現介面I的方法1
類B實現介面I的方法2可以看到，如果介面過於臃腫，只要介面中出現的方法，不管對依賴於它的類有沒有用處，實現類中都必須去實現這些方法，這顯然不是好的設計。如果將這個設計修改為符合介面隔離原則，就必須對介面I進行拆分。具體如下：
interface I1 {
public void method1();
}
interface I2 {
public void method2();
public void method3();
}
interface I3 {
public void method4();
}
class A {
public void depend1(I1 i) {
i.method1();
}
public void depend2(I2 i) {
i.method2();
}
public void depend3(I2 i) {
i.method3();
}
}
class B implements I1, I2 {
public void method1() {
System.out.println("類B實現介面I1的方法1");
}
public void method2() {
System.out.println("類B實現介面I2的方法2");
}
public void method3() {
System.out.println("類B實現介面I2的方法3");
}
}介面隔離原則的含義是：建立單一介面，不要建立龐大臃腫的介面，儘量細化介面，介面中的方法儘量少。也就是說，我們要為各個類建立專用的介面，而不要試圖去建立一個很龐大的介面供所有依賴它的類去呼叫。
在程式設計中，依賴幾個專用的介面要比依賴一個綜合的介面更靈活。介面是設計時對外部設定的“契約”，通過分散定義多個介面，可以預防外來變更的擴散，提高系統的靈活性和可維護性。