1、引言

1.1 设计模式重要性

软件工程中，​设计模式（design pattern）是对软件设计中存在的普遍问题，所提出的解决方案。
设计模式的重要性在于 提升代码质量 和 ​开发效率，为软件开发提供了一套 成熟、灵活 的工具，能够：

1. 减少代码的复杂性和耦合性。
2. 提高代码的可读性、可复用性和扩展性。
3. 帮助团队协作、实现快速开发。

2、七大设计原则

设计模式需要依托七大设计原则，是因为这些原则提供为设计模式提供了理论基础和指导方向。设计模式的核心目标是解决实际开发中的复杂问题，而设计原则是为代码结构的设计提供了规范，确保代码灵活性、可扩展性和​可维护性​。通过遵循这些原则，可以设计出更加模块化、低耦合和高内聚的软件架构。

2.1单一职责原则（Single Responsibility Principle）

定义：
一个类应该有一个引起他变化的原因，即一个类只负责一个功能或职责。

目的：

1. 降低代码的复杂度。
2. 提高类的可读性，可维护性。
3. 降低变更引起的风险。

优点：

1. ​降低耦合性：​只做一件事，避免过多职责耦合。
2. ​增强可维护性：​职责明确能够进行修改，不会影响其他功能。

示例：

​错误示例：​一个类同时负责用户数据管理和日志记录。

class User {
    void saveUser() { ... } // 保存用户数据
    void logUserAction() { ... } // 日志记录
}

​优化：​日志功能拆分到单独的类当中。

class User {
    void saveUser() { ... }
}
class Logger {
    void logUserAction() { ... }
}

2.2 接口隔离原则（Interface Segregate Principle）

定义：
一个类不应该被强迫实现它不需要的接口，即接口应该尽量小而精简。

目的：

1. 避免接口臃肿，确保类只实现需要的功能。
2. 提高系统的灵活性。

优点：

1. 减少代码冗余。
2. 降低类的复杂程度。

示例：

错误示范：

interface Animal {
    void eat();
    void fly(); // 对不能飞的动物不合理
}
class Dog implements Animal {
    void eat() { ... }
    void fly() { throw new UnsupportedOperationException(); }
}

​优化：​拆分为多个接口

interface Eatable { void eat(); }
interface Flyable { void fly(); }
class Dog implements Eatable {
    void eat() { ... }
}

2.3 依赖倒转原则（Dependency Inversion Principle）

定义：
高层模块不应该依赖底层模块，二者都应该依赖于抽象，抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象。

目的：

• 减少模块之间的耦合。
• 方便进行模块的替换和测试。

示例：

​错误示范：​高层代码依赖底层代码

class MySQLDatabase {
    void connect() { ... }
}
class App {
    void run() {
        MySQLDatabase db = new MySQLDatabase();
        db.connect();
    }
}

​优化​：通过接口依赖抽象。

interface Database {
    void connect();
}
class MySQLDatabase implements Database {
    void connect() { ... }
}
class App {
    private Database db;
    App(Database db) { this.db = db; }
    void run() { db.connect(); }
}

2.4 里氏替换原则（ Liskov Substitution Principle ）

定义：
子类能够替换掉父类，而不会影响程序的正确性。

目的：
确保类之间的继承关系正确合理，避免因子类修改导致程序错误。

优点：

• 确保子类的行为符合父类的约定。
• 提高代码的可靠性和稳定性。

示例：

​错误示范：​子类破坏父类的行为。

class Rectangle {
    void setWidth(int w) { ... }
    void setHeight(int h) { ... }
}
class Square extends Rectangle {
    void setWidth(int w) { ... } // 破坏了矩形的行为
}

​优化：​去掉不合理的继承，改为组合。

class Rectangle { ... }
class Square {
    private Rectangle rect;
    // 通过组合实现宽高设置
}