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Java培训之Java代码优化六大原则

2017-08-22 蓝鸥
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单一职责

代码优化第一步,单一职责原则 Single Responsibility Principle)。对于一个Java类,应该仅有一个引起它变化的原因,也就是说,一个类中,应该是一组相关性很高的函数、数据的封装。但是这个原则的界限划分的并不是那么清晰,很大程度上要依赖于开发者的个人经验来定。对于单一职责界限的划分最大的问题就是类的职责是什么,如何划分类的职责。

单一职责原则在我们实际工作中随处可见,例如在我们比较关心的框架MVC,MVP中,负责页面展示的Activity,Fragment,以及各种View,它们只负责UI的展示,具体的业务逻辑则交付给Controller或者Presenter.。再例如各种流行的图片加载框架,在其中都可以找到专门负责图片加载类,图片缓存的类。所以,单一职责原则是我们代码优化的第一步,也是最重要的一步。

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开闭原则

开闭原则(Open Close Principle),是Java世界里最基础的设计原则,它指导我们如何建立一个稳定、灵活的系统。开闭原则定义:软件中的对象(类,模块、函数等)应该对于扩展是开放的,对于修改的封闭的。在软件的生命周期内,因为变化、升级、维护等原因需要对软件原有的代码进行修改时,可能会将错误引入原本已经测试过的旧代码,破坏原有系统,因此,当软件需要变化时,我们应该进肯能通过扩展的方式来实现变化,而不是通过修改已有的代码来实现。但这也不是绝对的,在实际开发过程中,只通过继承的方式来升级、维护原有系统是一个理想化的情况,因此,实际开发中,修改原有代码、扩展代码往往是同时存在的。而如何确保原有软件模块的正确性,以及尽量少地影响原有代码模块,答案就是尽量遵守开闭原则。

里氏替换原则

里氏替换原则(Liskov Substitution Principle),定义:如果对于每一个类型为ClassA的对象a,都有类型为ClassB的对象b,使得以ClassB定义的所有程序P在所有的对象b都替换成a时,程序P的行为没有发生变化,那么类型ClassA是类型ClassB的子类型。然而这段叙述并无卵用,更直接的定义是:所有引用基类的地方必须能透明的使用其子类的对象。

我们知道,面向对象的三大特点是:继承,封装,多态,里氏替换原则就是依赖于继承、多态这两大特性。里氏替换原则简单来说就是,所有引用基类的地方,必须能使用子类对象。也就是说只要父类能出现的地方,其子类就可以出现。而且替换为子类不会产生任何错误和差异。使用者可能根部就不需要知道是父类还是子类,但是反过来就行不了,有子类出现的地方父类未必就能适应。其实归根结底,里氏替换原则就是基于这两个字:抽象

例如在Android中,页面Window的展示依赖于View,而View定义了一个视图抽象,measure以及draw是其子类共享的方法,子类通过复写measure以及draw方法,可实现各式各样功能以及视图的view,任何继承自View的子类都可以传递给Window,由Window负责组织View,并将View显示到屏幕上,这就是所说的里氏替换原则。

里氏替换原则的核心原理是抽象,抽象又依赖于继承,在OOP当中,继承的优缺点都相当明显。优点是:§

代码重用,减少创建类的成本,每个子类都拥有父类的方法和属性§

子类和父类基本相似,但又与父类有所区别§

提高代码的可扩展性§

继承的缺点:§

继承是入侵性的,只要继承就必须拥有父类的所有属性和方法§

可能造成子类代码冗余,灵活性降低,因为子类必须拥有父类的方法和属性

但事物总有两面性,符合权衡和利用都是需要根据具体情况来做出选择。在开发过程中运用抽象是走向代码优化的重要一步。

依赖倒置原则

依赖倒置原则(Dependence Inversion Principle),依赖倒置原则指定了一种特定的解耦形式,使得高层次的模块不依赖于低层次的模块的实现细节的目的,依赖模块被颠倒了。然而定义往往的不好理解的,依赖倒置原则有以下几个关键点:§

高层模块不应该依赖低层模块,两者都应该依赖其抽象§

抽象不应该依赖细节§

细节应该依赖抽象§

Java 语言中,抽象就是指接口或抽象类,两者都是不能直接被实例化的。细节就是实现类,实现接口或继承抽象类而产生的类就是细节,其特点是,可以直接被实例化。高层模块就是调用端,低层模块就是具体实现类。依赖倒置原则在Java语言中的表现就是:模块间的依赖通过抽象发生,实现类之间不发生直接的依赖关系,其依赖关系是通过接口或实现类产生的。其实一句话就是:面向接口,或者面向抽象编程。 如果类于类直接依赖于细节,那么它们之间就有直接耦合,当具体实现需要变化时,意味着要同时修改依赖者的代码,这限制了系统的可扩展性。

接口隔离原则

接口隔离原则(Interface Segregation Principle),它的定义是:客户端不应该依赖它不需要的接口。另一种定义是:类间的依赖关系应该建立在最小的接口上。接口隔离原则将非常庞大,臃肿的接口拆分成更小的接口和更具体的接口,这样客户只需要知道他们感兴趣的方法。接口隔离原则的目的是系统解开耦合,从而容易重构、更改和重新部署。

定义总是不好理解的,我们通过一段代码来理解一下接口隔离原则的具体使用。比如我们常见的输出流OutputStream,使用之后需要将其关闭:

FileOutputStream fos = null;

我们看到,这段代码的可读性非常差,各种try catch嵌套的都是极其简单的代码,那么我们如何解决这个问题呢?在Java中有一个Closeable接口:

public interface Closeable extends AutoCloseable {

该接口标识了一个可关闭的对象,它只有一个close方法,而我们的FileOutputStream也实现了这个接口。这样我们就好办了,我们可以依赖Closeable 接口实现一个工具类:

public final class CloseUtils{

在实际的运用中,我们只需要这样:

...

代码简洁了很多,而且这个工具类可以运用到各类可关闭的对象中,保证了代码的重用性。CloseUtils的closeQuietly方法的基本原理就是依赖于CLoseable抽象而不是具体实现,并且建立在最小化依赖原则的基础上,它只需要知道这个对象是可关闭的,其他的一概不关心,也就是我们所提出的接口隔离原则。

迪米特原则

迪米特原则(Law of Demeter),也成为最少知识原则:一个对象应该对其他对象有最少的了解。也就是说,一个类应该对自己需要耦合或者调用的类知道的最少,类的内部如何实现与调用者或者依赖者没关系,调用者和依赖者只需要知道它需要的方法即可,其他的一概不管。类与类的关系越密切,耦合度越大,当一个类发生改变时,对另一个类的影响也越大。

就比如说MVP框架中的Model层的实现,我们都知道Model抽象是给View提供具体的数据,而我们的View层并不需要知道数据是怎么得来的,就算我们后台接口如何改变,只要数据结构不变,那我们就不需要通知View层进行改变。

总结

在我们实际开发中,最难的不是完成应用的开发工作,而是后续的升级、维护过程中让系统兼容变化,这也意味着在满足需求而不破坏系统稳定性的前提下保持高可扩展性、高内聚、低耦合,在经历了各版本的变化之后依然保持清晰,灵活,稳定的系统架构。当然这是一个理想状态,但是我们必须朝这个方向努力,那么遵循我们上面提出的六大原则就是我们优化代码,走向灵活软件之路的第一步!

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