java七大设计原则

摘要：在我们做系统设计时，经常会设计接口或抽象类，然后由子类来实现抽象方法，这里使用的其实就是里氏替换原则。

定义：一个类、模块和函数应该对扩展开放，对修改关闭。

开放-封闭原则的意思就是说，你设计的时候，时刻要考虑，尽量让这个类是足够好，写好了就不要去修改了，如果新需求来，我们增加一些类就完事了，原来的代码能不动则不动。这个原则有两个特性，一个是说“对于扩展是开放的”，另一个是说“对于更改是封闭的”。面对需求，对程序的改动是通过增加新代码进行的，而不是更改现有的代码。这就是“开放-封闭原则”的精神所在

举例说明什么是开闭原则，以书店销售书籍为例，其类图如下：

项目上线，书籍正常销售，但是我们经常因为各种原因，要打折来销售书籍，这是一个变化，我们要如何应对这样一个需求变化呢？
我们有下面三种方法可以解决此问题：

修改接口
在IBook接口中，增加一个方法getOffPrice(),专门用于进行打折处理，所有的实现类实现此方法。但是这样的一个修改方式，实现类NovelBook要修改，同时IBook接口应该是稳定且可靠，不应该经常发生改变，否则接口作为契约的作用就失去了。因此，此方案否定。

修改实现类
修改NovelBook类的方法，直接在getPrice()方法中实现打折处理。此方法是有问题的，例如我们如果getPrice()方法中只需要读取书籍的打折前的价格呢？这不是有问题吗？当然我们也可以再增加getOffPrice()方法，这也是可以实现其需求，但是这就有二个读取价格的方法，因此，该方案也不是一个最优方案。

通过扩展实现变化
我们可以增加一个子类OffNovelBook,覆写getPrice方法。此方法修改少，对现有的代码没有影响，风险少，是个好办法（如下图）。

为什么使用(好处)

可复用性好。
我们可以在软件完成以后，仍然可以对软件进行扩展，加入新的功能，非常灵活。因此，这个软件系统就可以通过不断地增加新的组件，来满足不断变化的需求。如：只变化了一个逻辑，而不涉及其他模块，比如一个算法是abc，现在需要修改为a+b+c，可以直接通过修改原有类中的方法的方式来完成，前提条件是所有依赖或关联类都按照相同的逻辑处理。

可维护性好。
由于对于已有的软件系统的组件，特别是它的抽象底层不去修改，因此，我们不用担心软件系统中原有组件的稳定性，这就使变化中的软件系统有一定的稳定性和延续性。如：一人模块变化，会对其它的模块产生影响，特别是一个低层次的模块变化必然引起高层模块的变化，因此在通过扩展完成变化。

如何实现

实现开闭原则的关键就在于“抽象”。把系统/软件的所有可能的行为抽象成一个抽象底层，这个抽象底层规定出所有的具体实现必须提供的方法的特征。作为系统设计的抽象层，要预见所有可能的扩展，从而使得在任何扩展情况下，系统的抽象底层不需修改；同时，由于可以从抽象底层导出一个或多个新的具体实现，可以改变系统的行为，因此系统设计对扩展是开放的。抽象是对一组事物的通用描述，没有具体的实现，也就表示它可以有非常多的可能性，可以跟随需求的变化而变化。因此，通过接口或抽象类可以约束一组可能变化的行为，并且能够实现对扩展开放，其包含三层含义：
通过接口或抽象类约束扩散，对扩展进行边界限定，不允许出现在接口或抽象类中不存在的public方法。
参数类型，引用对象尽量使用接口或抽象类，而不是实现类，这主要是实现里氏替换原则的一个要求。
抽象层尽量保持稳定，一旦确定就不要修改。
里氏替换原则（LSP）、依赖倒转原则（DIP）、接口隔离原则（ISP）以及抽象类（Abstract Class）、接口(Interface)等等，都可以看作是开闭原则的实现方法。

定义：所有引用基类（父类）的地方必须能透明地使用其子类的对象。通俗讲:子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。

里氏代换原则意思说，在软件中将一个基类对象（父类）替换成它的子类对象，程序将不会产生任何错误和异常，反过来则不成立，如果一个软件实体使用的是一个子类对象的话，那么它不一定能够使用基类对象。里氏代换原则是实现开闭原则的重要方式之一，由于使用基类对象的地方都可以使用子类对象，因此在程序中尽量使用基类类型来对对象进行定义，而在程序运行时再确定其子类类型，用子类对象来替换父类对象。

例如：我喜欢动物，那我一定喜欢狗，因为狗是动物的子类；但是我喜欢狗，不能据此断定我喜欢动物，因为我并不喜欢老鼠，虽然它也是动物。

为什么使用(好处)

里氏代换原则是实现开闭原则的重要方式之一，优点同开闭原则一样。

缺点

增加了对象之间的耦合性。因此在系统设计时，遵循里氏替换原则，尽量避免子类重写父类的方法，可以有效降低代码出错的可能性。

实现原则

子类可以实现父类的抽象方法，但是不能覆盖/重写父类的非抽象方法。

子类中可以增加自己特有的方法。

当子类覆盖或实现父类的方法时，方法的前置条件（即方法的形参）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，方法的后置条件（即方法的返回值）要比父类更严格。

举例逐个讲解

子类可以实现父类的抽象方法，但是不能覆盖父类的非抽象方法。
在我们做系统设计时，经常会设计接口或抽象类，然后由子类来实现抽象方法，这里使用的其实就是里氏替换原则。子类可以实现父类的抽象方法很好理解，事实上，子类也必须完全实现父类的抽象方法，哪怕写一个空方法，否则会编译报错。里氏替换原则的关键点在于不能覆盖父类的非抽象方法。父类中凡是已经实现好的方法，实际上是在设定一系列的规范和契约，虽然它不强制要求所有的子类必须遵从这些规范，但是如果子类对这些非抽象方法任意修改，就会对整个继承体系造成破坏。如：类C1继承类C时，可以添加新方法完成新增功能，尽量不要重写父类C的方法。否则可能带来难以预料的风险：

public class C {
    public int func(int a, int b){
        return a+b;
    }
}

public class C1 extends C{
    @Override
    public int func(int a, int b) {
        return a-b;
    }
}
 
public class Client{
    public static void main(String[] args) {
        C c = new C1();
        System.out.println("2+1=" + c.func(2, 1));
    }
}

运行结果：2+1=1
上面的运行结果明显是错误的。类C1继承C，后来需要增加新功能，类C1并没有新写一个方法，而是直接重写了父类C的func方法，违背里氏替换原则，引用父类的地方并不能透明的使用子类的对象，导致运行结果出错。

子类中可以增加自己特有的方法
在继承父类属性和方法的同时，每个子类也都可以有自己的个性，在父类的基础上扩展自己的功能。前面其实已经提到，当功能扩展时，子类尽量不要重写父类的方法，而是另写一个方法，所以对上面的代码加以更改，使其符合里氏替换原则，代码如下：

public class C {
    public int func(int a, int b){
        return a+b;
    }
}
 
public class C1 extends C{
    public int func2(int a, int b) {
        return a-b;
    }
}
 
public class Client{
    public static void main(String[] args) {
        C1 c = new C1();
        System.out.println("2-1=" + c.func2(2, 1));
    }
}

运行结果：2-1=1

当子类覆盖或实现父类的方法时，方法的前置条件（即方法的形参/入参）要比父类方法的输入参数更宽松
代码示例

import java.util.HashMap;
public class Father {
    public void func(HashMap m){
        System.out.println("执行父类...");
    }
}
 
import java.util.Map;
public class Son extends Father{
    public void func(Map m){//方法的形参比父类的更宽松
        System.out.println("执行子类...");
    }
}
 
import java.util.HashMap;
public class Client{
    public static void main(String[] args) {
        Father f = new Son();//引用基类的地方能透明地使用其子类的对象。
        HashMap h = new HashMap();
        f.func(h);
    }
}

运行结果：执行父类...
注意Son类的func方法前面是不能加@Override注解的，因为否则会编译提示报错，因为这并不是重写（Override），而是重载（Overload），因为方法的输入参数不同。

当子类的方法实现父类的抽象方法时，方法的后置条件（即方法的返回值）要比父类更严格。
代码示例：

import java.util.Map;
public abstract class Father {
    public abstract Map func();
}
 
import java.util.HashMap;
public class Son extends Father{
     
    @Override
    public HashMap func(){//方法的返回值比父类的更严格
        HashMap h = new HashMap();
        h.put("h", "执行子类...");
        return h;
    }
}
 
public class Client{
    public static void main(String[] args) {
        Father f = new Son();//引用基类的地方能透明地使用其子类的对象。
        System.out.println(f.func());
    }
}

执行结果：{h=执行子类...}

持续更新中。。。