设计原则与思想：设计原则（下）
设计原则（下）
理论六：我为何说KISS、YAGNI原则看似简单，却经常被用错？
KISS 原则
- Keep It Simple and Stupid.
- Keep It Short and Simple.
- Keep It Simple and Straightforward.
该如何定义“简单”的代码？
以下是三种不同方式判断IP地址合法性的函数：
// 第一种实现方式: 使用正则表达式
public boolean isValidIpAddressV1(String ipAddress) {
if (StringUtils.isBlank(ipAddress)) return false;
String regex = "^(1\\d{2}|2[0-4]\\d|25[0-5]|[1-9]\\d|[1-9])\\."
+ "(1\\d{2}|2[0-4]\\d|25[0-5]|[1-9]\\d|\\d)\\."
+ "(1\\d{2}|2[0-4]\\d|25[0-5]|[1-9]\\d|\\d)\\."
+ "(1\\d{2}|2[0-4]\\d|25[0-5]|[1-9]\\d|\\d)$";
return ipAddress.matches(regex);
}
// 第二种实现方式: 使用现成的工具类
public boolean isValidIpAddressV2(String ipAddress) {
if (StringUtils.isBlank(ipAddress)) return false;
String[] ipUnits = StringUtils.split(ipAddress, '.');
if (ipUnits.length != 4) {
return false;
}
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
int ipUnitIntValue;
try {
ipUnitIntValue = Integer.parseInt(ipUnits[i]);
} catch (NumberFormatException e) {
return false;
}
if (ipUnitIntValue < 0 || ipUnitIntValue > 255) {
return false;
}
if (i == 0 && ipUnitIntValue == 0) {
return false;
}
}
return true;
}
// 第三种实现方式: 不使用任何工具类
public boolean isValidIpAddressV3(String ipAddress) {
char[] ipChars = ipAddress.toCharArray();
int length = ipChars.length;
int ipUnitIntValue = -1;
boolean isFirstUnit = true;
int unitsCount = 0;
for (int i = 0; i < length; ++i) {
char c = ipChars[i];
if (c == '.') {
if (ipUnitIntValue < 0 || ipUnitIntValue > 255) return false;
if (isFirstUnit && ipUnitIntValue == 0) return false;
if (isFirstUnit) isFirstUnit = false;
ipUnitIntValue = -1;
unitsCount++;
continue;
}
if (c < '0' || c > '9') {
return false;
}
if (ipUnitIntValue == -1) ipUnitIntValue = 0;
ipUnitIntValue = ipUnitIntValue * 10 + (c - '0');
}
if (ipUnitIntValue < 0 || ipUnitIntValue > 255) return false;
if (unitsCount != 3) return false;
return true;
}
第一种实现方式利用的是正则表达式，只用三行代码就把这个问题搞定了。虽然代码行数最少，看似最简单，实际上却很复杂。这正是因为它使用了正则表达式。一方面，正则表达式本身是比较复杂的，写出完全没有 bug 的正则表达本身就比较有挑战；另一方面，并不是每个程序员都精通正则表达式。
第二种实现方式使用了 StringUtils 类、Integer 类提供的一些现成的工具函数，来处理 IP 地址字符串。
第三种实现方式，不使用任何工具函数，而是通过逐一处理 IP 地址中的字符，来判断是否合法。
从代码行数上来说，后两种方式差不多。但是，第三种要比第二种更加有难度，更容易写出 bug。从可读性上来说，第二种实现方式的代码逻辑更清晰、更好理解。所以，在这两种实现方式中，第二种实现方式更加“简单”，更加符合 KISS 原则。
总结
- 不要使用同事可能不懂的技术来实现代码。比如前面例子中的正则表达式，还有一些编程语言中过于高级的语法等。
- 不要重复造轮子，要善于使用已经有的工具类库。经验证明，自己去实现这些类库，出 bug 的概率会更高，维护的成本也比较高。不要过度优化。
- 不要过度使用一些奇技淫巧（比如，位运算代替算术运算、复杂的条件语句代替 if-else、使用一些过于底层的函数等）来优化代码，牺牲代码的可读性。
YAGNI 原则
You Ain’t Gonna Need It.
不要去设计当前用不到的功能；不要去编写当前用不到的代码。实际上，这条原则的核心思想就是：不要做过度设计。
KISS 原则讲的是“如何做”的问题（尽量保持简单），而 YAGNI 原则说的是“要不要做”的问题（当前不需要的就不要做）。
理论七：重复的代码就一定违背DRY吗？如何提高代码的复用性？
DRY 原则
Don’t Repeat Yourself
实现逻辑重复、功能语义重复、代码执行重复。实现逻辑重复，但功能语义不重复的代码，并不违反 DRY 原则。实现逻辑不重复，但功能语义重复的代码，也算是违反 DRY 原则。除此之外，代码执行重复也算是违反 DRY 原则。
代码复用性
- 减少代码耦合
- 满足单一职责原则
- 模块化
- 业务与非业务逻辑分离
- 通用代码下沉
- 继承、多态、抽象、封装
- 应用模板等设计模式
实际上，除了上面讲到的这些方法之外，复用意识也非常重要。在设计每个模块、类、函数的时候，要像设计一个外部 API 一样去思考它的复用性。我们在第一次写代码的时候，如果当下没有复用的需求，而未来的复用需求也不是特别明确，并且开发可复用代码的成本比较高，那我们就不需要考虑代码的复用性。在之后开发新的功能的时候，发现可以复用之前写的这段代码，那我们就重构这段代码，让其变得更加可复用。
理论八：如何用迪米特法则（LOD）实现“高内聚、松耦合”？
高内聚、松耦合
- 高内聚，就是指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。——单一职责原则
- 松耦合是说，在代码中，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。——依赖注入、接口隔离、基于接口而非实现编程、迪米特法则
迪米特法则
Each unit should have only limited knowledge about other units: only units “closely” related to the current unit. Or: Each unit should only talk to its friends; Don’t talk to strangers.
不该有直接依赖关系的类之间，不要有依赖
观察如下NetworkTransporter 类（负责底层网络通信，根据请求获取数据）：
public class NetworkTransporter { // 省略属性和其他方法...
public Byte[] send(HtmlRequest htmlRequest) {
//...
}}
作为一个底层网络通信类，我们希望它的功能尽可能通用，而不只是服务于下载 HTML，所以，我们不应该直接依赖太具体的发送对象 HtmlRequest。从这一点上讲，NetworkTransporter 类的设计违背迪米特法则，依赖了不该有直接依赖关系的 HtmlRequest 类。
我们应该如何进行重构，让 NetworkTransporter 类满足迪米特法则呢？假如现在要去商店买东西，你肯定不会直接把钱包给收银员，让收银员自己从里面拿钱，而是你从钱包里把钱拿出来交给收银员。这里的 HtmlRequest 对象就相当于钱包，HtmlRequest 里的 address 和 content 对象就相当于钱。我们应该把 address 和 content 交给 NetworkTransporter，而非是直接把 HtmlRequest 交给 NetworkTransporter。根据这个思路，NetworkTransporter 重构之后的代码如下所示：
public class NetworkTransporter {
// 省略属性和其他方法...
public Byte[] send(String address, Byte[] data) {
//...
}
}
有依赖关系的类之间，尽量只依赖必要的接口
下面这段代码非常简单，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;
}
}
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。
根据这个思路，我们应该将 Serialization 类拆分为两个更小粒度的类，一个只负责序列化（Serializer 类），一个只负责反序列化（Deserializer 类）。拆分之后，使用序列化操作的类只需要依赖 Serializer 类，使用反序列化操作的类只需要依赖 Deserializer 类。**但是！尽管拆分之后的代码更能满足迪米特法则，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。对于刚刚这个例子来说，如果我们修改了序列化的实现方式，那反序列化的实现逻辑也需要一并修改。显然，这种设计思路的代码改动范围变大了。
实际上，通过引入两个接口就能轻松解决这个问题，具体的代码如下所示：
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;
}
//...
}
尽管我们还是要往 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。
实际上，上面的的代码实现思路，也体现了“基于接口而非实现编程”的设计原则，结合迪米特法则，我们可以总结出一条新的设计原则，那就是“基于最小接口而非最大实现编程”。