本文主要是介绍设计模式之禅5:迪米特法则,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
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定义:
一个对象应该对其他对象保持最少的了解。
问题由来:
类与类之间的关系越密切,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。
解决方案:
尽量降低类与类之间的耦合。
PS:
自从我们接触编程开始,就知道了软件编程的总的原则:低耦合,高内聚。
无论是面向过程编程还是面向对象编程,只有使各个模块之间的耦合尽量的低,才能提高代码的复用率。
低耦合的优点不言而喻,但是怎么样编程才能做到低耦合呢?那正是迪米特法则要去完成的。
迪米特法则又叫最少知道原则,最早是在1987年由美国Northeastern University的Ian Holland提出。
通俗的来讲,就是一个类对自己依赖的类知道的越少越好。也就是说,对于被依赖的类来说,
无论逻辑多么复杂,都尽量地的将逻辑封装在类的内部,对外除了提供的public方法,不对外泄漏任何信息。
迪米特法则还有一个更简单的定义:只与直接的朋友通信。
首先来解释一下什么是直接的朋友:每个对象都会与其他对象有耦合关系,只要两个对象之间有耦合关系,我们就说这两个对象之间是朋友关系。
耦合的方式很多,依赖、关联、组合、聚合等。其中,我们称出现成员变量、方法参数、方法返回值中的类为直接的朋友,而出现在局部变量中的类则不是直接的朋友。
也就是说,陌生的类最好不要作为局部变量的形式出现在类的内部。
接下来用C#代码模拟发生的场景, 举个例子: 假如我们需要这样一个功能, 我们需要打印一个学校内所有班级的所有学生,
我们新建3个不同的类, Class(班级), Student(学生), School(学校)
(1).班级类主要由一个ID和班级名称、一个学生列表, 另外还提供一个打印学生列表的Print()方法。
public class Class{public int Id { get; set; }public string ClassName { get; set; }public List<Student> StudentList { get; set; }public void Print() //班级内里面预留打印学生的方法{foreach (Student s in this.StudentList){Console.WriteLine(" {0}Manage {1} ", s.GetType().Name, s.StudentName);}}}
(2).学生类主要就由ID和学生姓名组成
public class Student{public int Id { get; set; }public string StudentName { get; set; }}
(3).School 主要构成同样, 另外也包含了一个Pirnt方法, 他负责打印班级名称和学生名称
public class School{public int Id { get; set; }public string SchoolName { get; set; }public List<Class> ClassList { get; set; }public void Print(){Console.WriteLine("Manage {0}", this.GetType().Name);foreach (Class c in this.ClassList){Console.WriteLine(" {0}Manage {1} ", c.GetType().Name, c.ClassName);List<Student> studentList = c.StudentList;foreach (Student s in studentList){Console.WriteLine(" {0}Manage {1} ", s.GetType().Name, s.StudentName);}}}
现在这个设计的主要问题出在School中,根据迪米特法则,只与直接的类发生通信,而Student类并不是School类的直接关系(以局部变量出现的耦合不属于直接关系),从逻辑上讲学校只与他的班级耦合就行了,与班级的学生并没有任何联系,
这样设计显然是增加了不必要的耦合。按照迪米特法则,应该避免类中出现这样非直接关系的耦合。修改后的代码如下:
public class School{public int Id { get; set; }public string SchoolName { get; set; }public List<Class> ClassList { get; set; }public void Print(){Console.WriteLine("Manage {0}", this.GetType().Name);foreach (Class c in this.ClassList){Console.WriteLine(" {0}Manage {1} ", c.GetType().Name, c.ClassName);c.Print();//List<Student> studentList = c.StudentList;//foreach (Student s in studentList)//{// Console.WriteLine(" {0}Manage {1} ", s.GetType().Name, s.StudentName);//}}}}
修改后,调用班级打印学生名称的方法,学校直接调用来打印,从而避免了与班级的学生发生耦合。
迪米特法则的初衷是降低类之间的耦合,由于每个类都减少了不必要的依赖,因此的确可以降低耦合关系。
但是凡事都有度,虽然可以避免与非直接的类通信,但是要通信,必然会通过一个“中介”来发生联系,例如本例中,总公司就是通过分公司这个“中介”来与分公司的员工发生联系的。
过分的使用迪米特原则,会产生大量这样的中介和传递类,导致系统复杂度变大。所以在采用迪米特法则时要反复权衡,既做到结构清晰,又要高内聚低耦合。
何谓生死、功名利禄、皆为浮云
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(Law of Demeter,LoD)也称为最少知识原则(Least KnowLedge Principle, LKP),虽然名字不同,但描述的是同一个规则:一个对象应该对其他对象有最少的了解。通俗地讲,一个类应该对自己需要耦合或者调用的类知道得最少,你(被耦合或调用的类)的内部是如何复杂都和我没关系,那是你的事情,我就知道你提供了这么多的public方法,我就调用这么多,其他的我一概不关心。
迪米特法则对类的低耦合提供了明确的要求,其包含以下四层含义:
迪米特法则还有一个英文解释:Only talk to your immedate friends(只与直接的朋友通信)。什么叫直接的朋友呢?每个对象都必然会与其他对象有耦合关系,两个对象直接的耦合就成为朋友关系,这种关系的类型有很多,例如组合、聚合、依赖等。下面举例介绍说明如何才能做到只与直接的朋友交流。
例如,老是想让体育委员确认以下女生人数,我们来看怎么用程序来实现,类图如图:
Teacher类的commond方法负责发送命令给体育委员,命令他清点女生,其实现过程如下:
老师只有一个commond方法,先定义出所有的女生,然后发命令给体育委员,去清点以下女生的数量。体育委员GroupLeader的实现过程如下:
老师类和体育委员类都对女生类产生了依赖,而且女生类不需要执行任何动作,因此定义一个空类,如图:
故事中的三个角色都有了,在定义一个场景来描述这个故事,实现过程如下:
运行结果:
体育委员按照老师的要求对女生进行了清点,并得出了数量。我们回过头来思考一下这个程序有什么问题,首先确定Teacher有几个朋友类,他仅有一个朋友类:GroupLeader。为什么Girl不是朋友类呢?Teacher也对他产生了依赖关系啊!朋友类的定义是这样的:出现在成员变量,方法的输入输出中的类称为成员朋友类。迪米特法则告诉我们一个类只和朋友类交流,但是我们刚刚定义的commond方法却与Girl类有了交流,声明了一个List动态数组,也就是与一个陌生的类Girl有了交流,这样就破坏了Teacher的健壮性。方法是类的一个行为,类竟然不知道与其他类产生了依赖关系,这是不允许的,严重违反了迪米特法则。
可以这样子修改,在类图中去掉Teacher对Girl类的依赖关系,修改后的Teacher类如下:
修改后的体育委员类:
修改后的场景类:
把Teacher中对List的初始化移动到了场景类中,同时在GroupLeader中增加了对Girl的注入,避开了Teacher类对陌生类Girl的访问,降低了系统间的耦合,提高了系统的健壮性。
注意:一个类只和朋友交流,不与陌生类交流,类与类之间的关系是建立在类间的,而不是方法间,因此一个方法尽量不引入一个类中不存在的对象,当然JDK API提供的类除外。
朋友间是有距离的,太远关系逐渐疏远,最终形成陌路;太近就互相刺伤,必须保持一个合适的距离。迪米特法则就是对这个距离的描述,即使是朋友类之间也不能无话不说,无所不知。
例如,我们在安装软时,经常有一个导向动作,第一步是确认是否安装,第二步是确认License,然后再选择安装目录;这是一个典型的顺序执行动作,具体到程序中就是:调用一个或者多个类,先执行第一个方法,然后是第二个方法,根据返回结果再来看是否调用第三个方法,其类图如下:
很简单的类图,实现软件安装的过程,其中first方法定义第一步做什么,second方法定义第二步做什么,其实现过程如下:
InstallSoftware类:
程序虽然简单,隐藏的问题可不简单,思考一下程序有什么问题。Wizard类把太多的方法暴露给InstallSoftware类,两者的朋友关系太紧密了,耦合关系变得异常牢固。如果要将Wizard类中的first方法返回值的类型由int改为boolean,就需要修改InstallSoftware类,从而把修改变更的风险扩散开来。因此这样的耦合是极度不合适的,我们需要重新对设计进行重构,重构后的类图如下:
在Wizard类方法中增加一个installWizard方法,对安装过程进行封装,同时把原有的三个public方法修改为private方法,如下所示:
修改后的InstallSoftware类:
通过这样的重构后,Wizard类对外只公布了一个public方法,即使要修改first的返回值,影响的也只是Wizard本身,其他类不受影响,这显示了类的高内聚特性。
注意:迪米特法则要求类“羞涩”一点,尽量不要对外公布太多的public方法和非静态的public变量,尽量内敛,多使用private、protected等访问权限。
在实际应用中经常出现这样一个方法,放在本类中也可以,放在其他类中也没错,那怎么去衡量呢?你可以坚持这样一个原则:如果一个方法放在本类中,即不增加类间关系,也不对本类产生负面影响,就放置在本类中。
总结:迪米特法则的核心观念就是类间解耦,弱耦合,只有弱耦合了以后,类的复用率才能提高。其要求的结果就是产生了大量的中转或跳转类,导致系统的复杂性提高,同时也为维护带来了难度。
//以上内容选自秦小波著<<设计模式之禅>>
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这篇关于设计模式之禅5:迪米特法则的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!