设计模式系列8——六大设计原则之迪米特法则

1 迪米特法则的定义

迪米特法则(Law of Demeter,LoD)又叫作最少知识原则(Least Knowledge Principle,LKP),产生于 1987 年美国东北大学(Northeastern University)的一个名为迪米特(Demeter)的研究项目,由伊恩·荷兰(Ian Holland)提出,被 UML 创始者之一的布奇(Booch)普及,后来又因为在经典著作《程序员修炼之道》(The Pragmatic Programmer)提及而广为人知。

迪米特法则的定义是:只与你的直接朋友交谈,不跟“陌生人”说话(Talk only to your immediate friends and not to strangers)。其含义是:如果两个软件实体无须直接通信,那么就不应当发生直接的相互调用,可以通过第三方转发该调用。其目的是降低类之间的耦合度,提高模块的相对独立性。

迪米特法则中的“朋友”是指:当前对象本身、当前对象的成员对象、当前对象所创建的对象、当前对象的方法参数等,这些对象同当前对象存在关联、聚合或组合关系,可以直接访问这些对象的方法。

2 迪米特法则有哪些优点

在面向对象开发的过程中我们总是要求高内聚,低耦合。什么是高内聚呢?其实高内聚很简单,就是一个类或者对象尽量不要与其他的功能模块发生互动,这样就是高内聚。而迪米特法则的意思就是尽量不要和其他的对象联系,这样当代码改变的时候,修改的内容就会少很多,也就不会出现难以解决的bug了。
image.png

迪米特法则要求限制软件实体之间通信的宽度和深度,正确使用迪米特法则将有以下两个优点:

  • 降低了类之间的耦合度,提高了模块的相对独立性。
  • 由于亲合度降低,从而提高了类的可复用率和系统的扩展性。

但是,过度使用迪米特法则会使系统产生大量的中介类,从而增加系统的复杂性,使模块之间的通信效率降低。所以,在釆用迪米特法则时需要反复权衡,确保高内聚和低耦合的同时,保证系统的结构清晰。

3 使用案例

从迪米特法则的定义和特点可知,它强调以下两点:

  • 从依赖者的角度来说,只依赖应该依赖的对象。
  • 从被依赖者的角度说,只暴露应该暴露的方法。

所以,在运用迪米特法则时要注意以下 6 点:

  • 在类的划分上,应该创建弱耦合的类。类与类之间的耦合越弱,就越有利于实现可复用的目标。
  • 在类的结构设计上,尽量降低类成员的访问权限。
  • 在类的设计上,优先考虑将一个类设置成不变类。
  • 在对其他类的引用上,将引用其他对象的次数降到最低。
  • 不暴露类的属性成员,而应该提供相应的访问器(set 和 get 方法)。
  • 谨慎使用序列化(Serializable)功能。

3.1 例子1

有一个集团公司,下属单位有分公司和直属部门,现在要求打印出所有下属单位的员工ID。先来看一下违反迪米特法则的设计。

//总公司员工  
   class Employee{  
       private String id;  
       public void setId(String id){  
           this.id = id;  
       }  
       public String getId(){  
           return id;  
       }  
   }  
     
   //分公司员工  
   class SubEmployee{  
       private String id;  
       public void setId(String id){  
           this.id = id;  
       }  
       public String getId(){  
           return id;  
       }  
   }  
     
   class SubCompanyManager{  
       public List<SubEmployee> getAllEmployee(){  
           List<SubEmployee> list = new ArrayList<SubEmployee>();  
           for(int i=0; i<100; i++){  
               SubEmployee emp = new SubEmployee();  
               //为分公司人员按顺序分配一个ID  
               emp.setId("分公司"+i);  
               list.add(emp);  
           }  
           return list;  
       }  
   }  
     
   class CompanyManager{  
     
       public List<Employee> getAllEmployee(){  
           List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();  
           for(int i=0; i<30; i++){  
               Employee emp = new Employee();  
               //为总公司人员按顺序分配一个ID  
               emp.setId("总公司"+i);  
               list.add(emp);  
           }  
           return list;  
       }  
         
       public void printAllEmployee(SubCompanyManager sub){  
           List<SubEmployee> list1 = sub.getAllEmployee();  
           for(SubEmployee e:list1){  
               System.out.println(e.getId());  
           }  
     
           List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();  
           for(Employee e:list2){  
               System.out.println(e.getId());  
           }  
       }  
   }  
     
   public class Client{  
       public static void main(String[] args){  
           CompanyManager e = new CompanyManager();  
           e.printAllEmployee(new SubCompanyManager());  
       }  
   }

现在这个设计的主要问题出在CompanyManager中,根据迪米特法则,只与直接的朋友发生通信,而SubEmployee类并不是CompanyManager类的直接朋友(以局部变量出现的耦合不属于直接朋友),从逻辑上讲总公司只与他的分公司耦合就行了,与分公司的员工并没有任何联系,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朋友关系的耦合。修改后的代码如下:

class SubCompanyManager{  
       public List<SubEmployee> getAllEmployee(){  
           List<SubEmployee> list = new ArrayList<SubEmployee>();  
           for(int i=0; i<100; i++){  
               SubEmployee emp = new SubEmployee();  
               //为分公司人员按顺序分配一个ID  
               emp.setId("分公司"+i);  
               list.add(emp);  
           }  
           return list;  
       }  
       public void printEmployee(){  
           List<SubEmployee> list = this.getAllEmployee();  
           for(SubEmployee e:list){  
               System.out.println(e.getId());  
           }  
       }  
   }  
     
   class CompanyManager{  
       public List<Employee> getAllEmployee(){  
           List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();  
           for(int i=0; i<30; i++){  
               Employee emp = new Employee();  
               //为总公司人员按顺序分配一个ID  
               emp.setId("总公司"+i);  
               list.add(emp);  
           }  
           return list;  
       }  
         
       public void printAllEmployee(SubCompanyManager sub){  
           sub.printEmployee();  
           List<Employee> list2 = this.getAllEmployee();  
           for(Employee e:list2){  
               System.out.println(e.getId());  
           }  
       }  
   }

修改后,为分公司增加了打印人员ID的方法,总公司直接调用来打印,从而避免了与分公司的员工发生耦合。

3.2 例子2

再看一个明星与经纪人的关系实例。

分析:明星由于全身心投入艺术,所以许多日常事务由经纪人负责处理,如与粉丝的见面会,与媒体公司的业务洽淡等。这里的经纪人是明星的朋友,而粉丝和媒体公司是陌生人,所以适合使用迪米特法则,其类图如图所示。
image.png

程序代码如下:

public class LoDtest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Agent agent=new Agent();
        agent.setStar(new Star("林心如"));
        agent.setFans(new Fans("粉丝韩丞"));
        agent.setCompany(new Company("中国传媒有限公司"));
        agent.meeting();
        agent.business();
    }
}
//经纪人
class Agent
{
    private Star myStar;
    private Fans myFans;
    private Company myCompany;
    public void setStar(Star myStar)
    {
        this.myStar=myStar;
    }
    public void setFans(Fans myFans)
    {
        this.myFans=myFans;
    }
    public void setCompany(Company myCompany)
    {
        this.myCompany=myCompany;
    }
    public void meeting()
    {
        System.out.println(myFans.getName()+"与明星"+myStar.getName()+"见面了。");
    }
    public void business()
    {
        System.out.println(myCompany.getName()+"与明星"+myStar.getName()+"洽淡业务。");
    }
}
//明星
class Star
{
    private String name;
    Star(String name)
    {
        this.name=name;
    }
    public String getName()
    {
        return name;
    }
}
//粉丝
class Fans
{
    private String name;
    Fans(String name)
    {
        this.name=name;
    }
    public String getName()
    {
        return name;
    }
}
//媒体公司
class Company
{
    private String name;
    Company(String name)
    {
        this.name=name;
    }
    public String getName()
    {
        return name;
    }
}

程序的运行结果如下:

粉丝韩丞与明星林心如见面了。
中国传媒有限公司与明星林心如洽淡业务。

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,例如第一个例子中,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

更新时间:2020-08-21 09:43:55

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最后更新:2020-08-21 09:43:55

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