面向对象设计的七大核心原则

我将用简洁易懂的方式介绍面向对象设计的七大核心原则（SOLID + 合成复用/迪米特法则），通过定义 + 实际案例 + 代码对比帮助理解它们的核心思想。

1. 单一职责原则 (SRP - Single Responsibility Principle)

定义：一个类只负责一件事
核心思想：高内聚、低耦合
优点：代码更清晰，修改风险低，复用性高。
缺点：过度拆分可能导致类数量爆炸，增加复杂度。
违反案例：

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// 糟糕设计：一个类同时处理订单逻辑和发送邮件
class OrderService {
    public void createOrder() { /* 订单创建逻辑 */ }
    public void sendEmail() { /* 邮件发送逻辑 */ }
}

正确实现：

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// 拆分职责
class OrderService {
    public void createOrder() { /* 仅处理订单 */ }
}

class EmailService {
    public void sendEmail() { /* 仅处理邮件 */ }
}

实际意义：修改邮件发送方式时，不会影响订单核心逻辑

2. 开闭原则 (OCP - Open-Closed Principle)

定义：软件实体应对扩展开放，对修改关闭
核心思想：通过抽象和继承/组合实现扩展
优点：系统稳定，新增功能灵活。
缺点：需要提前设计抽象层，可能增加前期工作量。
违反案例：

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// 硬编码折扣类型，新增类型需修改源码
class DiscountCalculator {
    public double calculate(String type) {
        if ("VIP".equals(type)) return 0.8;
        else if ("NEW_USER".equals(type)) return 0.9;
        // 新增类型必须修改此处
    }
}

正确实现：

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// 抽象折扣策略
interface DiscountStrategy {
    double applyDiscount();
}

class VIPDiscount implements DiscountStrategy {
    public double applyDiscount() { return 0.8; }
}

// 新增折扣类型只需添加新类
class FestivalDiscount implements DiscountStrategy {
    public double applyDiscount() { return 0.7; }
}

实际意义：系统扩展时无需修改已有稳定代码，降低风险

3. 里氏替换原则 (LSP - Liskov Substitution Principle)

定义：子类必须能够替换父类且不破坏程序逻辑
解释： 任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。里氏替换原则是对开闭原则的补充。实现开闭原则的关键步骤就是抽象化，而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏替换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。
优点：保证继承体系的可靠性，减少隐藏Bug。
缺点：过度约束可能导致冗余代码（如强制重写父类方法）。
核心思想：继承关系应确保行为兼容性
违反案例：

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class Rectangle {
    protected int width, height;
    public void setWidth(int w) { width = w; }
    public void setHeight(int h) { height = h; }
}

// 正方形不是长方形的子类型！
class Square extends Rectangle {
    public void setWidth(int w) { 
        width = w; 
        height = w; // 破坏父类行为
    }
}

正确实现：

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// 通过接口隔离形状类型
interface Shape {
    double getArea();
}

class Rectangle implements Shape { /* 实现长方形逻辑 */ }

class Square implements Shape { /* 独立实现正方形 */ }

实际意义：避免因继承导致不可预知的错误

4. 接口隔离原则 (ISP - Interface Segregation Principle)

定义：客户端不应被迫依赖它不使用的接口
核心思想：接口粒度细化，避免“胖接口”，使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好
优点：减少代码臃肿，降低依赖风险。
缺点：接口过多可能增加管理成本。
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// 臃肿的 Worker 接口
interface Worker {
    void work();
    void eat();
    void sleep();
}

// 机器人被迫实现无关方法
class Robot implements Worker {
    void work() { /*...*/ }
    void eat() { throw new UnsupportedOperationException(); } // 违反原则！
}

正确实现：

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// 拆分接口
interface Workable {
    void work();
}

interface Eatable {
    void eat();
}

class Human implements Workable, Eatable { /* 实现全部 */ }
class Robot implements Workable { /* 只需实现工作 */ }

实际意义：减少不必要的依赖，提高系统灵活性

5. 依赖倒置原则 (DIP - Dependency Inversion Principle)

定义：高层模块不应依赖低层模块，二者都应依赖抽象(开闭原则的基础)
核心思想：面向接口编程，解耦模块关系
优点：解耦代码，便于替换底层实现。
缺点：需要额外设计抽象接口，小型项目可能显得繁琐。
违反案例：

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// 高层直接依赖具体数据库
class ReportService {
    private MySQLDatabase db; // 紧耦合
    public void generateReport() {
        db.query("SELECT ...");
    }
}

正确实现：

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// 依赖抽象
interface Database {
    Result query(String sql);
}

class ReportService {
    private Database db; // 依赖接口
    public ReportService(Database db) { this.db = db; }
}

// 可轻松切换数据库类型
class MySQLDatabase implements Database { /* 实现 */ }
class MongoDB implements Database { /* 实现 */ }

实际意义：提升代码可测试性和可维护性

6. 合成复用原则 (CRP - Composite Reuse Principle)

定义：优先使用对象组合，而不是继承来达到复用目的
核心思想：通过“黑盒复用”降低耦合度
优点：更灵活，避免继承的强耦合。
缺点：对象数量增多，管理关系可能复杂。
案例对比：

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// 错误：通过继承复用
class Engine { /* 发动机功能 */ }

class Car extends Engine { 
    // 汽车不是发动机的特化，继承关系错误！
}

// 正确：通过组合复用
class Car {
    private Engine engine;
    public Car(Engine engine) { 
        this.engine = engine; 
    }
}

实际意义：避免继承层次过深导致的“脆弱的基类”问题

7. 迪米特法则 (LoD - Law of Demeter)

定义：一个对象应尽可能少地了解其他对象
核心思想：降低类之间的耦合度
优点：降低耦合，提高模块独立性。
缺点：过度遵守可能增加大量中间类，调用链变长。
违反案例：

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class Order {
    private Customer customer;
    public Customer getCustomer() { return customer; }
}

// 高层模块过度深入调用
Order order = getOrder();
String city = order.getCustomer().getAddress().getCity(); // 链式调用违反法则

正确实现：

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// 在Order中封装所需信息
class Order {
    private Customer customer;
    public String getCustomerCity() {
        return customer.getAddress().getCity();
    }
}

// 调用方只需与Order交互
String city = order.getCustomerCity();

实际意义：减少依赖链断裂风险，提高代码健壮性

总结：七大原则的核心理念

原则 关键目标 一句话记忆
SRP 功能聚焦 一个类只做一件事
OCP 易于扩展 扩展不修改旧代码
LSP 继承安全 子类能顶替父类
ISP 接口精简 不用就别强迫我
DIP 解耦依赖 依赖抽象不依赖具体
CRP 灵活复用 组合优于继承
LoD 减少知晓 你的事我不多问

实际应用技巧：当发现以下代码症状时，回顾对应原则：

  • 频繁修改某个类 → 违反SRP/OCP
  • 子类方法抛出UnsupportedOperationException → 违反LSP
  • 接口有大量空实现 → 违反ISP
  • 单元测试难写 → 违反DIP
  • 继承层次超过3层 → 违反CRP
  • 调用链超过两个点（如a.getB().getC()） → 违反LoD