Java面向?qū)ο笤O(shè)計原則之迪米特法則介紹

更新時間：2023年02月14日 10:18:05 作者：每天都要進(jìn)步一點點

迪米特法則解決類與類之間耦合度問題，如果類A調(diào)用了B類的某一個方法，則這兩個類就形成了一種緊耦合的方式，當(dāng)B類這個方法發(fā)生變化時，一定會影響A類的執(zhí)行結(jié)果。迪米特法則要求每一個類盡可能少的與其他類發(fā)生關(guān)系

一、迪米特法則的定義

迪米特法則，也稱為最少知識原則，雖然名字不同，但描述的是同一個規(guī)則：一個對象應(yīng)該對其他對象有最少的了解。通俗地講，一個類應(yīng)該對自己需要耦合或調(diào)用的類知道得最少，被耦合或調(diào)用的類的內(nèi)部是如何復(fù)雜都和我沒關(guān)系，我就知道你提供的這么多public方法，我就調(diào)用這么多，其他的我一概不關(guān)心。

二、迪米特法則的含義

迪米特法則對類的低耦合提出了明確的規(guī)定，其包含以下幾層含義。

(一)、只和朋友交流

迪米特法則，要求只與直接朋友通信。什么叫直接朋友？每個對象都必然會與其他對象有耦合關(guān)系，兩個對象之間的耦合就成為朋友關(guān)系，這種關(guān)系的類型有很多，例如組合、聚合、依賴等。下面我們舉例說明如何才能做到只與直接朋友進(jìn)行交流。

舉例：老師讓體育委員確認(rèn)一下全班女生是否都到齊？類圖如下圖所示：

其實現(xiàn)過程如下代碼：

老師類：

public class Teacher {
    //老師發(fā)出命令，清點一下女生人數(shù)
    public void command(GroupLeader groupLeader) {
        List<Girl> girls = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            girls.add(new Girl());
        }
        //告訴體育委員開始執(zhí)行清查任務(wù)
        groupLeader.countGirls(girls);
    }
}

老師只有一個方法command，先定義出所有的女生，然后發(fā)布命令給體育委員，去清點女生的人數(shù)。

體育委員GroupLeader的代碼如下：

public class GroupLeader {
    public void countGirls(List<Girl> girlList) {
        System.out.println("女生數(shù)量： " + girlList.size());
    }
}

老師類和體育委員類都對Girl類產(chǎn)生依賴，而且女生類不需要執(zhí)行任何動作，因此定義如下：

public class Girl {
}

再定義一個場景類：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Teacher teacher = new Teacher();
        teacher.command(new GroupLeader());
    }
}

運行結(jié)果如下：

女生數(shù)量： 10

體育委員按照老師的要求對女生進(jìn)行了清點，并得出了數(shù)量。我們回過頭來思考一下這個程序有什么問題，首先確定Teacher類有幾個朋友類，它僅有一個朋友類-------GroupLeader，為什么Girl不是朋友類呢？Teacher對Girl類產(chǎn)生了依賴啊，朋友類的定義是這樣的：出現(xiàn)在成員變量、方法的輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)中的類成為成員朋友類。而Gril這個類是出現(xiàn)在command方法內(nèi)部的，因此不屬于Teacher的直接朋友。

迪米特法則告訴我們一個類只與朋友類交流，但是我們剛剛定義的command方法卻與Girl類有了交流，聲明了List<Girl>動態(tài)集合，這樣就破壞了Teacher的健壯性。

問題已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，我們修改一下程序，將類圖稍作調(diào)整，如下圖所示：

修改后的老師類：

public class Teacher {
    //老師發(fā)出命令，清點一下女生人數(shù)
    public void command(GroupLeader groupLeader) {
        //告訴體育委員開始執(zhí)行清查任務(wù)
        groupLeader.countGirls();
    }
}

修改后的GroupLeader體育委員類：

public class GroupLeader {
    private List<Girl> girls;
    public GroupLeader(List<Girl> girls) {
        this.girls = girls;
    }
    public void countGirls() {
        System.out.println("女生數(shù)量： " + girls.size());
    }
}

在GroupLeader類中定義了一個構(gòu)造函數(shù)，通過構(gòu)造函數(shù)傳遞了依賴關(guān)系。同時，對場景類也進(jìn)行了一些調(diào)整：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        List<Girl> girls = new ArrayList<>();
        //初始化女生信息
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            girls.add(new Girl());
        }
        ;
        Teacher teacher = new Teacher();
        //老師發(fā)布命令
        teacher.command(new GroupLeader(girls));
    }
}

對程序進(jìn)行了簡單的修改，把Teacher的List<Girl>的初始化移動到了場景類中，同時在GroupLeader中增加對Girl的注入，避開了Teacher對陌生類Girl的訪問，降低了系統(tǒng)間耦合，提高了系統(tǒng)的健壯性。

(二)、朋友間也是有距離的

人和人之間是有距離的，太遠(yuǎn)關(guān)系逐漸疏遠(yuǎn)，最終形同陌路；太近就相互刺傷。迪米特法則就是對這個距離進(jìn)行描述，即使是朋友類之間也不能無話不說，無所不知。

我們在安裝軟件的時候，經(jīng)常會有一個導(dǎo)向動作，第一步是確認(rèn)是否安裝，第二步確認(rèn)Lisence，再然后選擇安裝目錄...這是一個典型的順序執(zhí)行動作，具體到程序中就是：調(diào)用一個或多個類，先執(zhí)行第一個方法，然后是第二個方法，根據(jù)返回結(jié)果再來看是否可以調(diào)用第三個方法，或者第四個方法，等等。其類圖大體如下：

實現(xiàn)過程如下：

public class Wizard {
    private Random random = new Random(System.currentTimeMillis());
    /**
     * 第一步
     *
     * @return
     */
    public int first() {
        System.out.println("執(zhí)行第一個方法");
        return random.nextInt(100);
    }
    /**
     * 第二步
     *
     * @return
     */
    public int second() {
        System.out.println("執(zhí)行第二個方法");
        return random.nextInt(100);
    }
    /**
     * 第三步
     *
     * @return
     */
    public int third() {
        System.out.println("執(zhí)行第三個方法");
        return random.nextInt(100);
    }
}

在Wizard類中分別定義了三個步驟方法，每個步驟中都有相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯完成指定的任務(wù)，我們使用一個隨機(jī)函數(shù)來代替業(yè)務(wù)執(zhí)行的返回值。

InstallSoftware類的代碼如下：

public class InstallSoftware {
    public void install(Wizard wizard) {
        int first = wizard.first();
        //根據(jù)first的返回結(jié)果，看是否需要執(zhí)行second
        if (first > 50) {
            int second = wizard.second();
            if (second > 50) {
                int third = wizard.third();
                if (third > 50) {
                    wizard.first();
                }
            }
        }
    }
}

根據(jù)每個方法執(zhí)行的結(jié)果決定是否繼續(xù)執(zhí)行下一個方法，模擬人工的選擇操作。場景類如下：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        InstallSoftware installSoftware = new InstallSoftware();
        installSoftware.install(new Wizard());
    }
}

以上程序很簡單，運行結(jié)果和隨機(jī)數(shù)有關(guān)，每次執(zhí)行的結(jié)果都不相同，需要讀者自己運行并查看結(jié)果。程序雖然簡單，但隱藏的問題可不簡單，思考一下程序有什么問題?

Wizard類把太多的方法暴露給InstallSoftware類，兩者的朋友關(guān)系太親密了，耦合關(guān)系變得異常牢固。如果要將Wizard類中的first方法返回值的類型由int修改為boolean，就需要修改InstallSoftware類，從而把修改變更的風(fēng)險擴(kuò)散開了。因此，這種耦合是不合適的，我們需要對設(shè)計進(jìn)行重構(gòu)，重構(gòu)后的類圖如下：

在Wizard類中增加一個installWizard方法，對安裝過程進(jìn)行封裝，同時把所有的三個public方法修改為private方法，如下：

public class Wizard {
    private Random random = new Random(System.currentTimeMillis());
    /**
     * 第一步
     *
     * @return
     */
    private int first() {
        System.out.println("執(zhí)行第一個方法");
        return random.nextInt(100);
    }
    /**
     * 第二步
     *
     * @return
     */
    private int second() {
        System.out.println("執(zhí)行第二個方法");
        return random.nextInt(100);
    }
    /**
     * 第三步
     *
     * @return
     */
    private int third() {
        System.out.println("執(zhí)行第三個方法");
        return random.nextInt(100);
    }
    public void installWizard() {
        int first = this.first();
        //根據(jù)first的返回結(jié)果，看是否需要執(zhí)行second
        if (first > 50) {
            int second = this.second();
            if (second > 50) {
                int third = this.third();
                if (third > 50) {
                    this.first();
                }
            }
        }
    }
}

講啊三個步驟的訪問權(quán)限修改為private，同時把InstallSoftware中的方法installWizard()移動到了Wizard類中。通過這樣的重構(gòu)后，Wizard類就只對外公布了一個public方法，即使要修改first方法的返回值，影響的也僅僅是Wizard本身，其他類不受影響，這顯示了類的高內(nèi)聚特性。

修改后的InstallSoftware代碼如下：

public class InstallSoftware {
    public void install(Wizard wizard) {
        wizard.installWizard();
    }
}

場景類沒有任何改變，通過進(jìn)行重構(gòu)，類間的耦合關(guān)系變?nèi)趿?，結(jié)構(gòu)也清晰了，變更引起的風(fēng)險也變小了。

一個類公開的public屬性或者方法越多，修改時涉及的面就越大，變更引起的風(fēng)險擴(kuò)散也就越大。因此，為了保持朋友間的距離，在設(shè)計時需要反復(fù)衡量：是否還可以再減少public屬性和方法，是否可以修改為private、package-private、protected等訪問權(quán)限，是否可以加上final關(guān)鍵字等。

(三)、是自己的就是自己的

在實際應(yīng)用中經(jīng)常會出現(xiàn)這樣一個方法：放在本類中也可以，放在其他類也沒有錯，那怎么去衡量呢？可以檢查這樣一個原則：如果一個方法放在本類中，既不增加類間關(guān)系，也對本類不產(chǎn)生負(fù)面影響，那就放置在本類中。

三、總結(jié)

迪米特法則的核心觀念就是類間解耦，弱耦合，只有弱耦合了以后，類的復(fù)用率才可以提高。其要求的結(jié)果就是產(chǎn)生了大量的中轉(zhuǎn)或跳轉(zhuǎn)類，導(dǎo)致系統(tǒng)的復(fù)雜性提高，同時也為維護(hù)帶來了難度。讀者在采用迪米特法則的時候需要反復(fù)權(quán)衡，既做到讓結(jié)構(gòu)清晰，又做到高內(nèi)聚低耦合。

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