Java代码优化六大原则

2021-12-20 23:48:48

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。

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

在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;
try{
    fos = new FileOutputStream(URI);
    ...
}catch(FileNotFoundException e){
    e.printStackTrace();
}finally{
    if(fos!=null) {
        try{
            fos.close();
        }catch(IOException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

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 {

    /**
     * Closes this stream and releases any system resources associated
     * with it. If the stream is already closed then invoking this
     * method has no effect.
     *
     * @throws IOException if an I/O error occurs
     */
    public void close() throws IOException;
}

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{
    private CloseUtils(){}

    public static void closeQuietly(Closeable closeable){
        if(null!=closeable){
            try{
                closeable.close();
            }catch(IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

在实际的运用中，我们只需要这样：

...
finally{
    CloseUtils.closeQuietly(fos);
}

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。

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