设计模式简记-设计原则之迪米特法则

3.8 迪米特法则

3.8.1 何为高内聚、低耦合

• 高内聚：

  相近的功能应该放到同一个类中，不相近的功能不要放到同一个类中。相近的功能往往会被同时修改，放到同一个类中，修改会比较集中，代码容易维护。

• 低耦合：

  类与类之间的依赖关系简单清晰。即使两个类有依赖关系，一个类的代码改动不会或者很少导致依赖类的代码改动。

3.8.2 何为迪米特法则（LOD）？

• 迪米特法则的英文翻译是：Law of Demeter，缩写是 LOD
• 另一个更加达意的名字，叫作最小知识原则，英文翻译为：The Least Knowledge Principle
• 每个模块（unit）只应该了解那些与它关系密切的模块（units: only units “closely” related to the current unit）的有限知识（knowledge）。或者说，每个模块只和自己的朋友“说话”（talk），不和陌生人“说话”（talk）。
• 不该有直接依赖关系的类之间，不要有依赖；有依赖关系的类之间，尽量只依赖必要的接口（也就是定义中的“有限知识”）。

3.8.3 代码实战一：理解“不该有直接依赖关系的类之间，不要有依赖“

• 简版搜索引擎爬取网页的功能。代码中包含三个主要的类。

  • NetworkTransporter 类负责底层网络通信，根据请求获取数据；
  • HtmlDownloader 类用来通过 URL 获取网页；
  • Document 表示网页文档，后续的网页内容抽取、分词、索引都是以此为处理对象。

  具体的代码实现如下所示：

public class NetworkTransporter {
    // 省略属性和其他方法...
    public Byte[] send(HtmlRequest htmlRequest) {
      //...
    }
}

public class HtmlDownloader {
  private NetworkTransporter transporter;//通过构造函数或IOC注入
  
  public Html downloadHtml(String url) {
    Byte[] rawHtml = transporter.send(new HtmlRequest(url));
    return new Html(rawHtml);
  }
}

public class Document {
  private Html html;
  private String url;
  
  public Document(String url) {
    this.url = url;
    HtmlDownloader downloader = new HtmlDownloader();
    this.html = downloader.downloadHtml(url);
  }
  //...
}

以上代码有比较多的设计缺陷：

• NetworkTransporter 类。作为一个底层网络通信类，它的功能应尽可能通用，而不只是服务于下载 HTML，所以，不应该直接依赖太具体的发送对象 HtmlRequest。重构如下：

  public class NetworkTransporter {
      // 省略属性和其他方法...
      public Byte[] send(String address, Byte[] data) {
        //...
      }
  }
  

• HtmlDownloader 类。类的设计没有问题。修改了 NetworkTransporter 的 send() 函数的定义，需要对它做相应的修改，修改后的代码如下所示：

  public class HtmlDownloader {
    private NetworkTransporter transporter;//通过构造函数或IOC注入
    
    // HtmlDownloader这里也要有相应的修改
    public Html downloadHtml(String url) {
      HtmlRequest htmlRequest = new HtmlRequest(url);
      Byte[] rawHtml = transporter.send(
        htmlRequest.getAddress(), htmlRequest.getContent().getBytes());
      return new Html(rawHtml);
    }
  }
  

• Document 类。这个类的问题有三点：

  • 构造函数中的 downloader.downloadHtml() 逻辑复杂，耗时长，不应该放到构造函数中，会影响代码的可测试性。
  • HtmlDownloader 对象在构造函数中通过 new 来创建，违反了基于接口而非实现编程的设计思想，也会影响到代码的可测试性。
  • 从业务含义上来讲，Document 网页文档没必要依赖 HtmlDownloader 类，违背了迪米特法则。

  使用工厂方法解耦，重构如下：

  public class Document {
    private Html html;
    private String url;
    
    public Document(String url, Html html) {
      this.html = html;
      this.url = url;
    }
    //...
  }
  
  // 通过一个工厂方法来创建Document
  public class DocumentFactory {
    private HtmlDownloader downloader;
    
    public DocumentFactory(HtmlDownloader downloader) {
      this.downloader = downloader;
    }
    
    public Document createDocument(String url) {
      Html html = downloader.downloadHtml(url);
      return new Document(url, html);
    }
  }
  

3.8.4 代码实战二：理解“有依赖关系的类之间，尽量只依赖必要的接口”

• Serialization 类负责对象的序列化和反序列化：

  public class Serialization {
    public String serialize(Object object) {
      String serializedResult = ...;
      //...
      return serializedResult;
    }
    
    public Object deserialize(String str) {
      Object deserializedResult = ...;
      //...
      return deserializedResult;
    }
  }
  

  • 单看这个类的设计，没有一点问题。
  • 在特定的应用场景里，那就还有继续优化的空间。假设在项目中，有些类只用到了序列化操作，而另一些类只用到反序列化操作。那基于迪米特法则后半部分“有依赖关系的类之间，尽量只依赖必要的接口”，只用到序列化操作的那部分类不应该依赖反序列化接口。同理，只用到反序列化操作的那部分类不应该依赖序列化接口。重构如下：

  public class Serializer {
    public String serialize(Object object) {
      String serializedResult = ...;
      ...
      return serializedResult;
    }
  }
  
  public class Deserializer {
    public Object deserialize(String str) {
      Object deserializedResult = ...;
      ...
      return deserializedResult;
    }
  }
  

• 新的问题：能满足迪米特法则，但却违背了高内聚的设计思想。

• 高内聚要求相近的功能要放到同一个类中，这样可以方便功能修改的时候，修改的地方不至于过于分散。

  • 如果修改了序列化的实现方式，比如从 JSON 换成了 XML，那反序列化的实现逻辑也需要一并修改。在未拆分的情况下，只需要修改一个类即可。在拆分之后，需要修改两个类。

• 既不想违背高内聚的设计思想，也不想违背迪米特法则，如何做？

  public interface Serializable {
    String serialize(Object object);
  }
  
  public interface Deserializable {
    Object deserialize(String text);
  }
  
  public class Serialization implements Serializable, Deserializable {
    @Override
    public String serialize(Object object) {
      String serializedResult = ...;
      ...
      return serializedResult;
    }
    
    @Override
    public Object deserialize(String str) {
      Object deserializedResult = ...;
      ...
      return deserializedResult;
    }
  }
  
  public class DemoClass_1 {
    private Serializable serializer;
    
    public Demo(Serializable serializer) {
      this.serializer = serializer;
    }
    //...
  }
  
  public class DemoClass_2 {
    private Deserializable deserializer;
    
    public Demo(Deserializable deserializer) {
      this.deserializer = deserializer;
    }
    //...
  }
  

  以上代码，尽管还是要往 DemoClass_1 的构造函数中，传入包含序列化和反序列化的 Serialization 实现类，但是，我们依赖的 Serializable 接口只包含序列化操作，DemoClass_1 无法使用 Serialization 类中的反序列化接口，对反序列化操作无感知，这也就符合了迪米特法则后半部分所说的“依赖有限接口”的要求。

3.8.5 总结

设计原则	适用对象	侧重点	思考角度
单一职责	模块、类、接口	高内聚、低耦合	自身
接口隔离	接口、函数	低耦合	调用者
基于接口而非实现编程	接口、抽象类	低耦合	调用者
迪米特法则	模块、类	低耦合	类关系