設(shè)計模式（Design pattern）是一套被反復(fù)使用、多數(shù)人知曉的、經(jīng)過分類編目的、代碼設(shè)計經(jīng)驗的總結(jié)。使用設(shè)計模式是為了可重用代碼、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性。 毫無疑問，設(shè)計模式于己于他人于系統(tǒng)都是多贏的，設(shè)計模式使代碼編制真正工程化，設(shè)計模式是軟件工程的基石，如同大廈的一塊塊磚石一樣。項目中合理的運用設(shè)計模式可以完美的解決很多問題，每種模式在現(xiàn)在中都有相應(yīng)的原理來與之對應(yīng)，每一個模式描述了一個在我們周圍不斷重復(fù)發(fā)生的問題，以及該問題的核心解決方案，這也是它能被廣泛應(yīng)用的原因。
使用模式最好的方式是：“把模式裝進腦子里，然后在你的設(shè)計和已有的應(yīng)用中，尋找何處可以使用他們?！币酝谴a復(fù)用，現(xiàn)在是經(jīng)驗復(fù)用。

一、設(shè)計模式的分類

Gof設(shè)計模式Gof設(shè)計模式有23個，分為三類：創(chuàng)建型（如何創(chuàng)建對象），結(jié)構(gòu)型（如何實現(xiàn)對象的組合），行為型（對象如何交互以及怎么分配職責(zé)）。

其中創(chuàng)建型有5個：

• 單例模式 Singleton Pattern
• 工廠方法模式 Factory Method Pattern
• 抽象工廠模式 Abstract Factory Pattern
• 原型模式 Prototype Pattern
• 建造者模式 Builder Pattern

結(jié)構(gòu)型有7個：

• 適配器模式 Adapter Pattern
• 橋接模式 Bridge Pattern
• 組合模式 Composite Pattern
• 裝飾模式 Decorator Pattern
• 外觀模式 Fa?ade Pattern
• 享元模式 Flyweight Pattern
• 代理模式 Proxy Pattern

行為型有11個：

• 職責(zé)鏈模式 Chain of Responsibility Pattern
• 命令模式 Command Pattern
• 解釋器模式 Interpreter Pattern
• 迭代器模式 Iterator Pattern
• 中介者模式 Mediator Pattern
• 備忘錄模式 Memento Pattern
• 觀察者模式 Observer Pattern
• 狀態(tài)模式 State Pattern
• 策略模式 Strategy Pattern
• 模板方法模式 Template Method Pattern
• 訪問者模式 Visitor Pattern

二、設(shè)計模式的六大原則

image.png

1、單一職責(zé)原則（Single Responsibility Principle，簡稱SRP ）

定義：不要存在多于一個導(dǎo)致類變更的原因。通俗的說，即一個類只負責(zé)一項職責(zé) ，只有一個引起它變化的原因。
問題由來：類T負責(zé)兩個不同的職責(zé)：職責(zé)P1，職責(zé)P2。當(dāng)由于職責(zé)P1需求發(fā)生改變而需要修改類T時，有可能會導(dǎo)致原本運行正常的職責(zé)P2功能發(fā)生故障。
解決方案：遵循單一職責(zé)原則。分別建立兩個類T1、T2，使T1完成職責(zé)P1功能，T2完成職責(zé)P2功能。這樣，當(dāng)修改類T1時，不會使職責(zé)P2發(fā)生故障風(fēng)險；同理，當(dāng)修改T2時，也不會使職責(zé)P1發(fā)生故障風(fēng)險。

說到單一職責(zé)原則，很多人都會不屑一顧。因為它太簡單了。稍有經(jīng)驗的程序員即使從來沒有讀過設(shè)計模式、從來沒有聽說過單一職責(zé)原則，在設(shè)計軟件時也會自覺的遵守這一重要原則，因為這是常識。在軟件編程中，誰也不希望因為修改了一個功能導(dǎo)致其他的功能發(fā)生故障。而避免出現(xiàn)這一問題的方法便是遵循單一職責(zé)原則。雖然單一職責(zé)原則如此簡單，并且被認為是常識，但是即便是經(jīng)驗豐富的程序員寫出的程序，也會有違背這一原則的代碼存在。為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？因為有職責(zé)擴散。所謂職責(zé)擴散，就是因為某種原因，職責(zé)P被分化為粒度更細的職責(zé)P1和P2。

比如：類T只負責(zé)一個職責(zé)P，這樣設(shè)計是符合單一職責(zé)原則的。后來由于某種原因，也許是需求變更了，也許是程序的設(shè)計者境界提高了，需要將職責(zé)P細分為粒度更細的職責(zé)P1，P2，這時如果要使程序遵循單一職責(zé)原則，需要將類T也分解為兩個類T1和T2，分別負責(zé)P1、P2兩個職責(zé)。但是在程序已經(jīng)寫好的情況下，這樣做簡直太費時間了。所以，簡單的修改類T，用它來負責(zé)兩個職責(zé)是一個比較不錯的選擇，雖然這樣做有悖于單一職責(zé)原則。（這樣做的風(fēng)險在于職責(zé)擴散的不確定性，因為我們不會想到這個職責(zé)P，在未來可能會擴散為P1，P2，P3，P4……Pn。所以記住，在職責(zé)擴散到我們無法控制的程度之前，立刻對代碼進行重構(gòu)。）

舉例說明，用一個類描述動物呼吸這個場景：

class Animal{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸空氣");
    }
}
public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Animal animal = new Animal();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
        animal.breathe("豬");
    }
} 

運行結(jié)果：

牛呼吸空氣

羊呼吸空氣

豬呼吸空氣

程序上線后，發(fā)現(xiàn)問題了，并不是所有的動物都呼吸空氣的，比如魚就是呼吸水的。修改時如果遵循單一職責(zé)原則，需要將Animal類細分為陸生動物類Terrestrial，水生動物Aquatic，代碼如下：

class Terrestrial{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸空氣");
    }
}
class Aquatic{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸水");
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Terrestrial terrestrial = new Terrestrial();
        terrestrial.breathe("牛");
        terrestrial.breathe("羊");
        terrestrial.breathe("豬");
        
        Aquatic aquatic = new Aquatic();
        aquatic.breathe("魚");
    }
}

我們會發(fā)現(xiàn)如果這樣修改花銷是很大的，除了將原來的類分解之外，還需要修改客戶端。而直接修改類Animal來達成目的雖然違背了單一職責(zé)原則，但花銷卻小的多，代碼如下：

class Animal{
    public void breathe(String animal){
        if("魚".equals(animal)){
            System.out.println(animal+"呼吸水");
        }else{
            System.out.println(animal+"呼吸空氣");
        }
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Animal animal = new Animal();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
        animal.breathe("豬");
        animal.breathe("魚");
    }
} 

可以看到，這種修改方式要簡單的多。但是卻存在著隱患：有一天需要將魚分為呼吸淡水的魚和呼吸海水的魚，則又需要修改Animal類的breathe方法，而對原有代碼的修改會對調(diào)用“豬”“?！薄把颉钡认嚓P(guān)功能帶來風(fēng)險，也許某一天你會發(fā)現(xiàn)程序運行的結(jié)果變?yōu)椤芭：粑绷恕?strong>這種修改方式直接在代碼級別上違背了單一職責(zé)原則，雖然修改起來最簡單，但隱患卻是最大的。還有一種修改方式：

class Animal{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸空氣");
    }

    public void breathe2(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸水");
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Animal animal = new Animal();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
        animal.breathe("豬");
        animal.breathe2("魚");
    }
} 

可以看到，這種修改方式?jīng)]有改動原來的方法，而是在類中新加了一個方法，這樣雖然也違背了單一職責(zé)原則，但在方法級別上卻是符合單一職責(zé)原則的，因為它并沒有動原來方法的代碼。這三種方式各有優(yōu)缺點，那么在實際編程中，采用哪一中呢？其實這真的比較難說，需要根據(jù)實際情況來確定。我的原則是：只有邏輯足夠簡單，才可以在代碼級別上違反單一職責(zé)原則；只有類中方法數(shù)量足夠少，才可以在方法級別上違反單一職責(zé)原則；
例如本文所舉的這個例子，它太簡單了，它只有一個方法，所以，無論是在代碼級別上違反單一職責(zé)原則，還是在方法級別上違反，都不會造成太大的影響。實際應(yīng)用中的類都要復(fù)雜的多，一旦發(fā)生職責(zé)擴散而需要修改類時，除非這個類本身非常簡單，否則還是遵循單一職責(zé)原則的好。

遵循單一職責(zé)原的優(yōu)點有：

• 可以降低類的復(fù)雜度，一個類只負責(zé)一項職責(zé)，其邏輯肯定要比負責(zé)多項職責(zé)簡單的多；
• 提高類的可讀性，提高系統(tǒng)的可維護性；
• 變更引起的風(fēng)險降低，變更是必然的，如果單一職責(zé)原則遵守的好，當(dāng)修改一個功能時，可以顯著降低對其他功能的影響。
• 需要說明的一點是單一職責(zé)原則不只是面向?qū)ο缶幊趟枷胨赜械?，只要是模塊化的程序設(shè)計，都適用單一職責(zé)原則。

2、里氏替換原則（Liskov Substitution Principle,簡稱LSP）

肯定有不少人跟我剛看到這項原則的時候一樣，對這個原則的名字充滿疑惑。其實原因就是這項原則最早是在1988年，由麻省理工學(xué)院的一位姓里的女士（Barbara Liskov）提出來的。

定義1：如果對每一個類型為 T1的對象 o1，都有類型為 T2 的對象o2，使得以 T1定義的所有程序 P 在所有的對象 o1 都代換成 o2 時，程序 P 的行為沒有發(fā)生變化，那么類型 T2 是類型 T1 的子類型。

定義2：所有引用基類的地方必須能透明地使用其子類的對象。簡單來說，所有使用基類代碼的地方，如果換成子類對象的時候還能夠正常運行，則滿足這個原則，否則就是繼承關(guān)系有問題，應(yīng)該廢除兩者的繼承關(guān)系，這個原則可以用來判斷我們的對象繼承關(guān)系是否合理。

問題由來：有一功能P1，由類A完成。現(xiàn)需要將功能P1進行擴展，擴展后的功能為P，其中P由原有功能P1與新功能P2組成。新功能P由類A的子類B來完成，則子類B在完成新功能P2的同時，有可能會導(dǎo)致原有功能P1發(fā)生故障。

解決方案：當(dāng)使用繼承時，遵循里氏替換原則。類B繼承類A時，除添加新的方法完成新增功能P2外，盡量不要重寫父類A的方法，也盡量不要重載父類A的方法。

繼承包含這樣一層含義：父類中凡是已經(jīng)實現(xiàn)好的方法（相對于抽象方法而言），實際上是在設(shè)定一系列的規(guī)范和契約，雖然它不強制要求所有的子類必須遵從這些契約，但是如果子類對這些非抽象方法任意修改，就會對整個繼承體系造成破壞。而里氏替換原則就是表達了這一層含義。

通常在設(shè)計的時候，我們都會優(yōu)先采用組合而不是繼承，因為繼承雖然減少了代碼，提高了代碼的重用性，但是父類跟子類會有很強的耦合性，破壞了封裝。

繼承作為面向?qū)ο笕筇匦灾唬诮o程序設(shè)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序帶來侵入性，程序的可移植性降低，增加了對象間的耦合性，如果一個類被其他的類所繼承，則當(dāng)這個類需要修改時，必須考慮到所有的子類，并且父類修改后，所有涉及到子類的功能都有可能會產(chǎn)生故障。

舉例說明繼承的風(fēng)險，我們需要完成一個兩數(shù)相減的功能，由類A來負責(zé)。

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));
    }
} 

運行結(jié)果：

100-50=50

100-80=20

后來，我們需要增加一個新的功能：完成兩數(shù)相加，然后再與100求和，由類B來負責(zé)。即類B需要完成兩個功能：

• 兩數(shù)相減。
• 兩數(shù)相加，然后再加100。

由于類A已經(jīng)實現(xiàn)了第一個功能，所以類B繼承類A后，只需要再完成第二個功能就可以了，代碼如下：

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));
    }
} 

類B完成后，運行結(jié)果：

100-50=150

100-80=180

100+20+100=220

我們發(fā)現(xiàn)原本運行正常的相減功能發(fā)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，造成所有運行相減功能的代碼全部調(diào)用了類B重寫后的方法，造成原本運行正常的功能出現(xiàn)了錯誤。在本例中，引用基類A完成的功能，換成子類B之后，發(fā)生了異常。在實際編程中，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復(fù)用性會比較差，特別是運用多態(tài)比較頻繁時，程序運行出錯的幾率非常大。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(guān)系去掉，采用依賴、聚合，組合等關(guān)系代替。

里氏替換原則通俗的來講就是：子類可以擴展父類的功能，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(xiàn)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(dāng)子類的方法重載父類的方法時，方法的前置條件（即方法的形參）要比父類方法的輸入?yún)?shù)更寬松。
• 當(dāng)子類的方法實現(xiàn)父類的抽象方法時，方法的后置條件（即方法的返回值）要比父類更嚴格。

看上去很不可思議，因為我們會發(fā)現(xiàn)在自己編程中常常會違反里氏替換原則，程序照樣跑的好好的。所以大家都會產(chǎn)生這樣的疑問，假如我非要不遵循里氏替換原則會有什么后果？

后果就是：你寫的代碼出問題的幾率將會大大增加。

3、依賴倒置原則（Dependence Inversion Principle,簡稱DIP）

定義：高層模塊不應(yīng)該依賴低層模塊，二者都應(yīng)該依賴其抽象；抽象不應(yīng)該依賴細節(jié)；細節(jié)應(yīng)該依賴抽象。

說明：高層模塊就是調(diào)用端，低層模塊就是具體實現(xiàn)類。抽象就是指接口或抽象類。細節(jié)就是實現(xiàn)類。

通俗來講：依賴倒置原則的本質(zhì)就是通過抽象（接口或抽象類）使個各類或模塊的實現(xiàn)彼此獨立，互不影響，實現(xiàn)模塊間的松耦合。

問題描述：類A直接依賴類B，假如要將類A改為依賴類C，則必須通過修改類A的代碼來達成。這種場景下，類A一般是高層模塊，負責(zé)復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯；類B和類C是低層模塊，負責(zé)基本的原子操作；假如修改類A，會給程序帶來不必要的風(fēng)險。

解決方案：將類A修改為依賴接口interface，類B和類C各自實現(xiàn)接口interface，類A通過接口interface間接與類B或者類C發(fā)生聯(lián)系，則會大大降低修改類A的幾率。

好處：依賴倒置的好處在小型項目中很難體現(xiàn)出來。但在大中型項目中可以減少需求變化引起的工作量。使并行開發(fā)更友好。

問題由來：類A直接依賴類B，假如要將類A改為依賴類C，則必須通過修改類A的代碼來達成。這種場景下，類A一般是高層模塊，負責(zé)復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯；類B和類C是低層模塊，負責(zé)基本的原子操作；假如修改類A，會給程序帶來不必要的風(fēng)險。

解決方案：將類A修改為依賴接口I，類B和類C各自實現(xiàn)接口I，類A通過接口I間接與類B或者類C發(fā)生聯(lián)系，則會大大降低修改類A的幾率。

依賴倒置原則基于這樣一個事實：相對于細節(jié)的多變性，抽象的東西要穩(wěn)定的多。以抽象為基礎(chǔ)搭建起來的架構(gòu)比以細節(jié)為基礎(chǔ)搭建起來的架構(gòu)要穩(wěn)定的多。在java中，抽象指的是接口或者抽象類，細節(jié)就是具體的實現(xiàn)類，使用接口或者抽象類的目的是制定好規(guī)范和契約，而不去涉及任何具體的操作，把展現(xiàn)細節(jié)的任務(wù)交給他們的實現(xiàn)類去完成。

更加精簡的定義就是“面向接口編程”——OOD（Object-Oriented Design，面向?qū)ο笤O(shè)計）的精髓之一。

依賴倒置原則的核心思想是面向接口編程，我們依舊用一個例子來說明面向接口編程比相對于面向?qū)崿F(xiàn)編程好在什么地方。場景是這樣的，母親給孩子講故事，只要給她一本書，她就可以照著書給孩子講故事了。代碼如下：

class Book{
    public String getContent(){
        return "很久很久以前有一個阿拉伯的故事……";
    }
}

class Mother{
    public void narrate(Book book){
        System.out.println("媽媽開始講故事");
        System.out.println(book.getContent());
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Mother mother = new Mother();
        mother.narrate(new Book());
    }
} 

運行結(jié)果：

媽媽開始講故事

很久很久以前有一個阿拉伯的故事……

運行良好，假如有一天，需求變成這樣：不是給書而是給一份報紙，讓這位母親講一下報紙上的故事，報紙的代碼如下：

class Newspaper{
    public String getContent(){
        return "林書豪38+7領(lǐng)導(dǎo)尼克斯擊敗湖人……";
    }
} 

這位母親卻辦不到，因為她居然不會讀報紙上的故事，這太荒唐了，只是將書換成報紙，居然必須要修改Mother才能讀。假如以后需求換成雜志呢？換成網(wǎng)頁呢？還要不斷地修改Mother，這顯然不是好的設(shè)計。原因就是Mother與Book之間的耦合性太高了，必須降低他們之間的耦合度才行。

我們引入一個抽象的接口IReader。讀物，只要是帶字的都屬于讀物：

interface IReader{
    public String getContent();
} 

Mother類與接口IReader發(fā)生依賴關(guān)系，而Book和Newspaper都屬于讀物的范疇，他們各自都去實現(xiàn)IReader接口，這樣就符合依賴倒置原則了，代碼修改為：

class Newspaper implements IReader {
    public String getContent(){
        return "林書豪17+9助尼克斯擊敗老鷹……";
    }
}
class Book implements IReader{
    public String getContent(){
        return "很久很久以前有一個阿拉伯的故事……";
    }
}

class Mother{
    public void narrate(IReader reader){
        System.out.println("媽媽開始講故事");
        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());
    }
}

運行結(jié)果：

媽媽開始講故事

很久很久以前有一個阿拉伯的故事……

媽媽開始講故事

林書豪17+9助尼克斯擊敗老鷹……

這樣修改后，無論以后怎樣擴展Client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，代表高層模塊的Mother類將負責(zé)完成主要的業(yè)務(wù)邏輯，一旦需要對它進行修改，引入錯誤的風(fēng)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(tǒng)的穩(wěn)定性，降低修改程序造成的風(fēng)險。

采用依賴倒置原則給多人并行開發(fā)帶來了極大的便利，比如上例中，原本Mother類與Book類直接耦合時，Mother類必須等Book類編碼完成后才可以進行編碼，因為Mother類依賴于Book類。修改后的程序則可以同時開工，互不影響，因為Mother與Book類一點關(guān)系也沒有。參與協(xié)作開發(fā)的人越多、項目越龐大，采用依賴導(dǎo)致原則的意義就越重大?，F(xiàn)在很流行的TDD開發(fā)模式就是依賴倒置原則最成功的應(yīng)用。

傳遞依賴關(guān)系有三種方式，以上的例子中使用的方法是接口傳遞，另外還有兩種傳遞方式：構(gòu)造方法傳遞和setter方法傳遞，相信用過Spring框架的，對依賴的傳遞方式一定不會陌生。

依賴的三種寫法

依賴是可以傳遞的，A對象依賴B對象，B又依賴C，C又依賴D……生生不息，依賴不止，記住一點：只要做到抽象依賴，即使是多層的依賴傳遞也無所畏懼！

對象的依賴關(guān)系有三種方式來傳遞，如下所示。

1.構(gòu)造函數(shù)傳遞依賴對象

在類中通過構(gòu)造函數(shù)聲明依賴對象，按照依賴注入的說法，這種方式叫做構(gòu)造函數(shù)注入，按照這種方式的注入，IDriver和Driver的程序修改后如代碼清單3-11所示。

代碼清單3-11 構(gòu)造函數(shù)傳遞依賴對象

public interface IDriver {
//是司機就應(yīng)該會駕駛汽車
public void drive();
}
public class Driver implements IDriver{
private ICar car;
//構(gòu)造函數(shù)注入
public Driver(ICar _car){
this.car = _car;
}
//司機的主要職責(zé)就是駕駛汽車
public void drive(){
this.car.run();
}
}

2.Setter方法傳遞依賴對象

在抽象中設(shè)置Setter方法聲明依賴關(guān)系，依照依賴注入的說法，這是Setter依賴注入，按照這種方式的注入，IDriver和Driver的程序修改后如代碼清單3-12所示。

代碼清單3-12 Setter依賴注入

public interface IDriver {
//車輛型號
public void setCar(ICar car);
//是司機就應(yīng)該會駕駛汽車
public void drive();
}
public class Driver implements IDriver{
private ICar car;
public void setCar(ICar car){
this.car = car;
}
//司機的主要職責(zé)就是駕駛汽車
public void drive(){
this.car.run();
}
}

3.接口聲明依賴對象

在接口的方法中聲明依賴對象，3.2節(jié)的例子就采用了接口聲明依賴的方式，該方法也叫做接口注入。

在實際編程中，我們一般需要做到如下3點：

• 低層模塊盡量都要有抽象類或接口，或者兩者都有。
• 變量的聲明類型盡量是抽象類或接口。
• 使用繼承時遵循里氏替換原則。

依賴倒置原則的核心就是要我們面向接口編程，理解了面向接口編程，也就理解了依賴倒置。

講了這么多，估計大家對“倒置”這個詞還是有點不理解，那到底什么是“倒置”呢？我們先說“正置”是什么意思，依賴正置就是類間的依賴是實實在在的實現(xiàn)類間的依賴，也就是面向?qū)崿F(xiàn)編程，這也是正常人的思維方式，我要開奔馳車就依賴奔馳車，我要使用筆記本電腦就直接依賴筆記本電腦，而編寫程序需要的是對現(xiàn)實世界的事物進行抽象，抽象的結(jié)果就是有了抽象類和接口，然后我們根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的需要產(chǎn)生了抽象間的依賴，代替了人們傳統(tǒng)思維中的事物間的依賴，“倒置”就是從這里產(chǎn)生的。

依賴倒置原則是6個設(shè)計原則中最難以實現(xiàn)的原則，它是實現(xiàn)開閉原則的重要途徑，依賴倒置原則沒有實現(xiàn)，就別想實現(xiàn)對擴展開放，對修改關(guān)閉。在項目中，大家只要記住是“面向接口編程”就基本上抓住了依賴倒置原則的核心。

4、接口隔離原則（Interface Segregation Principle,簡稱ISP）

定義：客戶端不應(yīng)該依賴它不需要的接口；一個類對另一個類的依賴應(yīng)該建立在最小的接口上。

新事物的定義一般都比較難理解，晦澀難懂是正常的。我們把這兩個定義剖析一下，先說第一種定義：“客戶端不應(yīng)該依賴它不需要的接口”，那依賴什么？依賴它需要的接口，客戶端需要什么接口就提供什么接口，把不需要的接口剔除掉，那就需要對接口進行細化，保證其純潔性；再看第二種定義：“類間的依賴關(guān)系應(yīng)該建立在最小的接口上”，它要求是最小的接口，也是要求接口細化，接口純潔，與第一個定義如出一轍，只是一個事物的兩種不同描述。

問題由來：類A通過接口I依賴類B，類C通過接口I依賴類D，如果接口I對于類A和類B來說不是最小接口，則類B和類D必須去實現(xiàn)他們不需要的方法。

解決方案：將臃腫的接口I拆分為獨立的幾個接口，類A和類C分別與他們需要的接口建立依賴關(guān)系。也就是采用接口隔離原則。

舉例來說明接口隔離原則：

（圖1 未遵循接口隔離原則的設(shè)計）

這個圖的意思是：類A依賴接口I中的方法1、方法2、方法3，類B是對類A依賴的實現(xiàn)。類C依賴接口I中的方法1、方法4、方法5，類D是對類C依賴的實現(xiàn)。對于類B和類D來說，雖然他們都存在著用不到的方法（也就是圖中紅色字體標記的方法），但由于實現(xiàn)了接口I，所以也必須要實現(xiàn)這些用不到的方法。對類圖不熟悉的可以參照程序代碼來理解，代碼如下：

interface I {
    public void method1();
    public void method2();
    public void method3();
    public void method4();
    public void method5();
}

class A{
    public void depend1(I i){
        i.method1();
    }
    public void depend2(I i){
        i.method2();
    }
    public void depend3(I i){
        i.method3();
    }
}

class B implements I{
    public void method1() {
        System.out.println("類B實現(xiàn)接口I的方法1");
    }
    public void method2() {
        System.out.println("類B實現(xiàn)接口I的方法2");
    }
    public void method3() {
        System.out.println("類B實現(xiàn)接口I的方法3");
    }
    //對于類B來說，method4和method5不是必需的，但是由于接口A中有這兩個方法，
    //所以在實現(xiàn)過程中即使這兩個方法的方法體為空，也要將這兩個沒有作用的方法進行實現(xiàn)。
    public void method4() {}
    public void method5() {}
}

class C{
    public void depend1(I i){
        i.method1();
    }
    public void depend2(I i){
        i.method4();
    }
    public void depend3(I i){
        i.method5();
    }
}

class D implements I{
    public void method1() {
        System.out.println("類D實現(xiàn)接口I的方法1");
    }
    //對于類D來說，method2和method3不是必需的，但是由于接口A中有這兩個方法，
    //所以在實現(xiàn)過程中即使這兩個方法的方法體為空，也要將這兩個沒有作用的方法進行實現(xiàn)。
    public void method2() {}
    public void method3() {}

    public void method4() {
        System.out.println("類D實現(xiàn)接口I的方法4");
    }
    public void method5() {
        System.out.println("類D實現(xiàn)接口I的方法5");
    }
}

public class Client{
    public static void main(String[] args){
        A a = new A();
        a.depend1(new B());
        a.depend2(new B());
        a.depend3(new B());
        
        C c = new C();
        c.depend1(new D());
        c.depend2(new D());
        c.depend3(new D());
    }
} 

可以看到，如果接口過于臃腫，只要接口中出現(xiàn)的方法，不管對依賴于它的類有沒有用處，實現(xiàn)類中都必須去實現(xiàn)這些方法，這顯然不是好的設(shè)計。如果將這個設(shè)計修改為符合接口隔離原則，就必須對接口I進行拆分。在這里我們將原有的接口I拆分為三個接口，拆分后的設(shè)計如圖2所示：

（圖2 遵循接口隔離原則的設(shè)計）

照例貼出程序的代碼，供不熟悉類圖的朋友參考：

interface I1 {
    public void method1();
}

interface I2 {
    public void method2();
    public void method3();
}

interface I3 {
    public void method4();
    public void method5();
}

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(xiàn)接口I1的方法1");
    }
    public void method2() {
        System.out.println("類B實現(xiàn)接口I2的方法2");
    }
    public void method3() {
        System.out.println("類B實現(xiàn)接口I2的方法3");
    }
}

class C{
    public void depend1(I1 i){
        i.method1();
    }
    public void depend2(I3 i){
        i.method4();
    }
    public void depend3(I3 i){
        i.method5();
    }
}

class D implements I1, I3{
    public void method1() {
        System.out.println("類D實現(xiàn)接口I1的方法1");
    }
    public void method4() {
        System.out.println("類D實現(xiàn)接口I3的方法4");
    }
    public void method5() {
        System.out.println("類D實現(xiàn)接口I3的方法5");
    }
} 

接口隔離原則的含義是：建立單一接口，不要建立龐大臃腫的接口，盡量細化接口，接口中的方法盡量少。也就是說，我們要為各個類建立專用的接口，而不要試圖去建立一個很龐大的接口供所有依賴它的類去調(diào)用。本文例子中，將一個龐大的接口變更為3個專用的接口所采用的就是接口隔離原則。在程序設(shè)計中，依賴幾個專用的接口要比依賴一個綜合的接口更靈活。接口是設(shè)計時對外部設(shè)定的“契約”，通過分散定義多個接口，可以預(yù)防外來變更的擴散，提高系統(tǒng)的靈活性和可維護性。

說到這里，很多人會覺的接口隔離原則跟之前的單一職責(zé)原則很相似，其實不然。其一，單一職責(zé)原則原注重的是職責(zé)；而接口隔離原則注重對接口依賴的隔離。其二，單一職責(zé)原則主要是約束類，其次才是接口和方法，它針對的是程序中的實現(xiàn)和細節(jié)；而接口隔離原則主要約束接口接口，主要針對抽象，針對程序整體框架的構(gòu)建。

采用接口隔離原則對接口進行約束時，要注意以下幾點：

• 接口盡量小，但是要有限度。對接口進行細化可以提高程序設(shè)計靈活性是不掙的事實，但是如果過小，則會造成接口數(shù)量過多，使設(shè)計復(fù)雜化。所以一定要適度。
• 為依賴接口的類定制服務(wù)，只暴露給調(diào)用的類它需要的方法，它不需要的方法則隱藏起來。只有專注地為一個模塊提供定制服務(wù)，才能建立最小的依賴關(guān)系。
• 提高內(nèi)聚，減少對外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情。

運用接口隔離原則，一定要適度，接口設(shè)計的過大或過小都不好。設(shè)計接口的時候，只有多花些時間去思考和籌劃，才能準確地實踐這一原則。

參考資料：
設(shè)計模式之禪