关于 SOLID 原则，已经学过单一职责、开闭、里式替换、接口隔离这四个原则。接下来再学习最后一个原则：依赖反转原则。这个原则用起来比较简单，但概念理解起来比较难。比如，下面这几个问题：
- “依赖反转”这个概念指的是“谁跟谁”的“什么依赖”被反转了？“反转”两个字该如何理解？
- 我们还经常听到另外两个概念：“控制反转”和“依赖注入”。这两个概念跟“依赖反转”有什么区别和联系呢？它们说的是同一个事情吗？
Spring框架中的 IOC 跟这些概念又有什么关系呢？
控制反转（IOC）
在讲“依赖反转原则”之前，先讲一讲“控制反转”。控制反转的英文翻译是 Inversion Of Control，缩写为 IOC。此处要强调一下，暂时别把这个“IOC”跟 Spring 框架的 IOC 联系在一起。关于 Spring 的 IOC，待会儿还会讲到。先通过一个例子来看一下，什么是控制反转。
public class UserServiceTest {
public static boolean doTest() {
// ...
}
public static void main(String[] args) { // 这部分逻辑可以放到框架中
if (doTest()) {
System.out.println("Test succeed.");
} else {
System.out.println("Test failed.");
}
}
}在上面的代码中，所有的流程都由程序员来控制。如果抽象出一个下面的框架，如何利用框架来实现同样的功能？具体的代码实现如下所示：
public abstract class TestCase {
public void run() {
if (doTest()) {
System.out.println("Test succeed.");
} else {
System.out.println("Test failed.");
}
}
public abstract boolean doTest();
}
public class JunitApplication {
private static final List<TestCase> testCases = new ArrayList<>();
public static void register(TestCase testCase) {
testCases.add(testCase);
}
public static final void main(String[] args) {
for (TestCase case: testCases) {
case.run();
}
}
}把这个简化版本的测试框架引入到工程中之后，只需要在框架预留的扩展点，也就是TestCase类中的 doTest() 抽象函数中，填充具体的测试代码就可以实现之前的功能了，完全不需要写负责执行流程的 main() 函数了。 具体的代码如下所示：
public class UserServiceTest extends TestCase {
@Override
public boolean doTest() {
// ...
}
}
// 注册操作还可以通过配置的方式来实现，不需要程序员显示调用register()
JunitApplication.register(new UserServiceTest();- 刚刚举的这个例子，就是典型的通过框架来实现“控制反转”的例子。框架提供了一个可扩展的代码骨架，用来组装对象、管理整个执行流程。程序员利用框架进行开发的时候，只需要往预留的扩展点上，添加跟自己业务相关的代码，就可以利用框架来驱动整个程序流程的执行。
- 这里的“控制”指的是对程序执行流程的控制，而“反转”指的是在没有使用框架之前，程序员自己控制整个程序的执行。在使用框架之后，整个程序的执行流程可以通过框架来控制。流程的控制权从程序员“反转”到了框架。
- 实际上，实现控制反转的方法有很多，除了刚才例子中所示的类似于模板设计模式的方法之外，还有接下来要讲到的依赖注入等方法，所以，控制反转并不是一种具体的实现技巧，而是一个比较笼统的设计思想，一般用来指导框架层面的设计。
依赖注入（DI）
接着再来看依赖注入。依赖注入跟控制反转恰恰相反，它是一种具体的编码技巧。那到底什么是依赖注入呢？用一句话来概括就是：不通过 new() 的方式在类内部创建依赖类对象，而是将依赖的类对象在外部创建好之后，通过构造函数、函数参数等方式传递（或注入）给类使用。
下面通过一个例子来解释。在这个例子中，
Notification类负责消息推送，依赖MessageSender类实现推送商品促销、验证码等消息给用户。分别用依赖注入和非依赖注入两种方式实现。具体的实现代码如下所示：// 非依赖注入实现方式 public class Notification { private MessageSender messageSender; public Notification() { this.messageSender = new MessageSender(); // 此处有点像hardcode } public void sendMessage(String cellphone, String message) { // ...省略校验逻辑等... this.messageSender.send(cellphone, message); } } public class MessageSender { public void send(String cellphone, String message) { // .... } } // 使用Notification Notification notification = new Notification(); // 依赖注入的实现方式 public class Notification { private MessageSender messageSender; // 通过构造函数将messageSender传递进来 public Notification(MessageSender messageSender) { this.messageSender = messageSender; } public void sendMessage(String cellphone, String message) { // ...省略校验逻辑等... this.messageSender.send(cellphone, message); } } // 使用Notification MessageSender messageSender = new MessageSender(); Notification notification = new Notification(messageSender);通过依赖注入的方式来将依赖的类对象传递进来，这样就提高了代码的扩展性，可以灵活地替换依赖的类。这一点在之前讲“开闭原则”的时候也提到过。当然，上面代码还有继续优化的空间，还可以把
MessageSender定义成接口，基于接口而非实现编程。改造后的代码如下所示：public class Notification { private MessageSender messageSender; public Notification(MessageSender messageSender) { this.messageSender = messageSender; } public void sendMessage(String cellphone, String message) { this.messageSender.send(cellphone, message); } } public interface MessageSender { void send(String cellphone, String message); } // 短信发送类 public class SmsSender implements MessageSender { @Override public void send(String cellphone, String message) { // .... } } // 站内信发送类 public class InboxSender implements MessageSender { @Override public void send(String cellphone, String message) { // .... } } // 使用Notification MessageSender messageSender = new SmsSender(); Notification notification = new Notification(messageSender);实际上，只需要掌握刚刚举的这个例子，等于完全掌握了依赖注入。尽管依赖注入非常简单，但却非常有用
依赖注入框架（DI Framework）
弄懂了什么是“依赖注入”，再来看一下什么是“依赖注入框架”。还是借用刚刚的例子来解释。在采用依赖注入实现的 Notification类中，虽然不需要用类似hard code的方式在类内部通过 new 来创建MessageSender对象，但是，这个创建对象、组装（或注入）对象的工作仅仅是被移动到了更上层代码而已，还是需要我们自己来实现。具体代码如下所示：
public class Demo {
public static final void main(String args[]) {
MessageSender sender = new SmsSender(); // 创建对象
Notification notification = new Notification(sender); // 依赖注入
notification.sendMessage("13918942177", "短信验证码：2346");
}
}- 在实际的软件开发中，一些项目可能会涉及几十、上百、甚至几百个类，类对象的创建和依赖注入会变得非常复杂。如果这部分工作都是靠程序员自己写代码来完成，容易出错且开发成本也比较高。而对象创建和依赖注入的工作，本身跟具体的业务无关，完全可以抽象成框架来自动完成。
- 这个框架就是“依赖注入框架”。只需要通过依赖注入框架提供的扩展点，简单配置一下所有需要创建的类对象、类与类之间的依赖关系，就可以实现由框架来自动创建对象、管理对象的生命周期、依赖注入等原本需要程序员来做的事情。
- 实际上，现成的依赖注入框架有很多，比如 Google Guice、Java Spring、Pico Container、Butterfly Container 等。不过，如果你熟悉 Java Spring 框架，你可能会说，Spring 框架自己声称是控制反转容器（Inversion Of Control Container）。
- 实际上，这两种说法都没错。只是控制反转容器这种表述是一种非常宽泛的描述，DI 依赖注入框架的表述更具体、更有针对性。因为前面讲到实现控制反转的方式有很多，除了依赖注入，还有模板模式等，而 Spring 框架的控制反转主要是通过依赖注入来实现的。不过这点区分并不是很明显，也不是很重要，稍微了解一下就可以了。
什么是依赖反转原则？
- 前面讲了控制反转、依赖注入、依赖注入框架，现在来讲一讲今天的主角：依赖反转原则。依赖反转原则的英文翻译是 Dependency Inversion Principle，缩写为 DIP。中文翻译有时候也叫依赖倒置原则。
- 英文描述：High-level modules shouldn’t depend on low-level modules. Both modules should depend on abstractions. In addition, abstractions shouldn’t depend on details. Details depend on abstractions.
- 将它翻译成中文，大概意思就是：高层模块（high-level modules）不要依赖低层模块（low-level）。高层模块和低层模块应该通过抽象（abstractions）来互相依赖。除此之外，抽象不要依赖具体实现细节，具体实现细节依赖抽象。
- 所谓高层模块和低层模块的划分，简单来说就是，在调用链上，调用者属于高层，被调用者属于低层。在平时的业务代码开发中，高层模块依赖底层模块是没有任何问题的。实际上，这条原则主要还是用来指导框架层面的设计，跟前面讲到的控制反转类似。拿 Tomcat 这个 Servlet 容器作为例子来解释。
- Tomcat 是运行 Java Web 应用程序的容器。编写的 Web 应用程序代码只需要部署在 Tomcat 容器下，便可以被 Tomcat 容器调用执行。按照之前的划分原则，Tomcat 就是高层模块，我们编写的 Web 应用程序代码就是低层模块。Tomcat 和应用程序代码之间并没有直接的依赖关系，两者都依赖同一个“抽象”，也就是 Servlet 规范。Servlet 规范不依赖具体的 Tomcat 容器和应用程序的实现细节，而 Tomcat 容器和应用程序依赖 Servlet 规范。
KISS原则和YAGNI原则
接下来介绍两个设计原则：KISS 原则和 YAGNI 原则。其中，KISS 原则比较经典，耳熟能详，但 YAGNI 可能没怎么听过，不过它理解起来也不难。
理解这两个原则时候，经常会有一个共同的问题，那就是，看一眼就感觉懂了，但深究的话，又有很多细节问题不是很清楚。比如，怎么理解 KISS 原则中“简单”两个字？什么样的代码才算“简单”？怎样的代码才算“复杂”？如何才能写出“简单”的代码？YAGNI 原则跟 KISS 原则说的是一回事吗？
KISS 原则的英文描述有好几个版本，比如下面这几个。
- Keep It Simple and Stupid.
- Keep It Short and Simple.
- Keep It Simple and Straightforward.
不过，仔细看就会发现，它们要表达的意思其实差不多，翻译成中文就是：尽量保持简单。
代码的可读性和可维护性是衡量代码质量非常重要的两个标准。而 KISS 原则就是保持代码可读和可维护的重要手段。代码足够简单，也就意味着很容易读懂，
bug比较难隐藏。即便出现bug，修复起来也比较简单。不过，这条原则只是告诉我们，要保持代码“Simple and Stupid”，但并没有讲到，什么样的代码才是“Simple and Stupid”的，更没有给出特别明确的方法论，来指导如何开发出“Simple and Stupid”的代码。为了能让这条原则切实地落地，能够指导实际的项目开发，针对刚刚的这些问题来进一步讲解。
代码行数越少就越“简单”吗？
下面这三段代码可以实现同一个功能：检查输入的字符串ipAddress是否是合法的 IP 地址。一个合法的 IP 地址由四个数字组成，并且通过“.”来进行分割。每组数字的取值范围是 0~255。第一组数字比较特殊，不允许为 0。对比这三段代码，你觉得哪一段代码最符合 KISS 原则呢？如果让你来实现这个功能，你会选择用哪种实现方法呢？
// 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。它的代码行数最少，那是不是就最符合 KISS 原则呢？答案是否定的。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。对于不怎么懂正则表达式的同事来说，看懂并且维护这段正则表达式是比较困难的。这种实现方式会导致代码的可读性和可维护性变差，所以，从 KISS 原则的设计初衷上来讲，这种实现方式并不符合 KISS 原则。 - 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，这两种方式差不多。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。 - 不过，你可能会说，第三种实现方式虽然实现起来稍微有点复杂，但性能要比第二种实现方式高一些。从性能的角度来说，选择第三种实现方式是不是更好些呢？在回答这个问题之前，先解释一下，为什么说第三种实现方式性能会更高一些。一般来说，工具类的功能都比较通用和全面，所以，在代码实现上，需要考虑和处理更多的细节，执行效率就会有所影响。而第三种实现方式，完全是自己操作底层字符，只针对 IP 地址这一种格式的数据输入来做处理，没有太多多余的函数调用和其他不必要的处理逻辑，所以，在执行效率上，这种类似定制化的处理代码方式肯定比通用的工具类要高些。
- 不过，尽管第三种实现方式性能更高些，但我还是更倾向于选择第二种实现方法。那是因为第三种实现方式实际上是一种过度优化。除非
isValidIpAddress()函数是影响系统性能的瓶颈代码，否则，这样优化的投入产出比并不高，增加了代码实现的难度、牺牲了代码的可读性，性能上的提升却并不明显。
代码逻辑复杂就违背 KISS 原则吗？
并不是代码行数越少就越“简单”，还要考虑逻辑复杂度、实现难度、代码的可读性等。那如果一段代码的逻辑复杂、实现难度大、可读性也不太好，是不是就一定违背 KISS 原则呢？在回答这个问题之前，先来看下面这段代码：
// KMP algorithm: a, b分别是主串和模式串；n, m分别是主串和模式串的长度。
public static int kmp(char[] a, int n, char[] b, int m) {
int[] next = getNexts(b, m);
int j = 0;
for (int i = 0; i < n; ++i) {
while (j > 0 && a[i] != b[j]) { // 一直找到a[i]和b[j]
j = next[j - 1] + 1;
}
if (a[i] == b[j]) {
++j;
}
if (j == m) { // 找到匹配模式串的了
return i - m + 1;
}
}
return -1;
}
// b表示模式串，m表示模式串的长度
private static int[] getNexts(char[] b, int m) {
int[] next = new int[m];
next[0] = -1;
int k = -1;
for (int i = 1; i < m; ++i) {
while (k != -1 && b[k + 1] != b[i]) {
k = next[k];
}
if (b[k + 1] == b[i]) {
++k;
}
next[i] = k;
}
return next;
}- 这段代码是
KMP字符串匹配算法的代码实现。这段代码完全符合刚提到的逻辑复杂、实现难度大、可读性差的特点，但它并不违反 KISS 原则。为什么这么说呢？ - KMP 算法以快速高效著称。当需要处理长文本字符串匹配问题（几百 MB 大小文本内容的匹配），或者字符串匹配是某个产品的核心功能（比如 Vim、Word 等文本编辑器），又或者字符串匹配算法是系统性能瓶颈的时候，就应该选择尽可能高效的 KMP 算法。而 KMP 算法本身具有逻辑复杂、实现难度大、可读性差的特点。本身就复杂的问题，用复杂的方法解决，并不违背 KISS 原则。
- 不过，平时的项目开发中涉及的字符串匹配问题，大部分都是针对比较小的文本。在这种情况下，直接调用编程语言提供的现成的字符串匹配函数就足够了。如果非得用 KMP 算法、BM 算法来实现字符串匹配，那就真的违背 KISS 原则了。也就是说，同样的代码，在某个业务场景下满足 KISS 原则，换一个应用场景可能就不满足了。
如何写出满足 KISS 原则的代码？
实际上，前面已经讲到了一些方法。这里稍微总结一下。
- 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。
- 实际上，代码是否足够简单是一个挺主观的评判。同样的代码，有的人觉得简单，有的人觉得不够简单。而往往自己编写的代码，自己都会觉得够简单。所以，评判代码是否简单，还有一个很有效的间接方法，那就是 code review。如果在 code review 的时候，同事对你的代码有很多疑问，那就说明你的代码有可能不够“简单”，需要优化。
YAGNI 跟 KISS 说的是一回事吗？
- YAGNI 原则的英文全称是：You Ain’t Gonna Need It。直译就是：你不会需要它。这条原则也算是万金油了。当用在软件开发中的时候，它的意思是：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。
- 比如，系统暂时只用 Redis 存储配置信息，以后可能会用到 ZooKeeper。根据 YAGNI 原则，在未用到 ZooKeeper 之前，没必要提前编写这部分代码。当然，这并不是说不需要考虑代码的扩展性。还是要预留好扩展点，等到需要的时候，再去实现 ZooKeeper 存储配置信息这部分代码。
- 再比如，不要在项目中提前引入不需要依赖的开发包。对于 Java 程序员来说，我们经常使用 Maven 或者 Gradle 来管理依赖的类库（library）。有些同事为了避免开发中 library 包缺失而频繁地修改 Maven 或者 Gradle 配置文件，提前往项目里引入大量常用的 library 包。实际上，这样的做法也是违背 YAGNI 原则的。
- 从刚刚的分析可以看出，YAGNI 原则跟 KISS 原则并非一回事儿。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）。
DRY 原则
Don’t Repeat Yourself。中文直译为：不要重复自己。将它应用在编程中，可以理解为：不要写重复的代码。DRY 原则的定义非常简单，不再过度解读。以下列出了三种典型的代码重复情况，它们分别是：实现逻辑重复、功能语义重复和代码执行重复。这三种代码重复，有的看似违反 DRY，实际上并不违反；有的看似不违反，实际上却违反了。
实现逻辑重复
先看下面这样一段代码是否违反了 DRY 原则。如果违反了，应该如何重构才能让它满足 DRY 原则？如果没有违反，那又是为什么呢？
public class UserAuthenticator {
public void authenticate(String username, String password) {
if (!isValidUsername(username)) {
// ...throw InvalidUsernameException...
}
if (!isValidPassword(password)) {
// ...throw InvalidPasswordException...
}
// ...省略其他代码...
}
private boolean isValidUsername(String username) {
// check not null, not empty
if (StringUtils.isBlank(username)) {
return false;
}
// check length: 4~64
int length = username.length();
if (length < 4 || length > 64) {
return false;
}
// contains only lowcase characters
if (!StringUtils.isAllLowerCase(username)) {
return false;
}
// contains only a~z,0~9,dot
for (int i = 0; i < length; ++i) {
char c = username.charAt(i);
if (!(c >= 'a' && c <= 'z') || (c >= '0' && c <= '9') || c == '.') {
return false;
}
}
return true;
}
private boolean isValidPassword(String password) {
// check not null, not empty
if (StringUtils.isBlank(password)) {
return false;
}
// check length: 4~64
int length = password.length();
if (length < 4 || length > 64) {
return false;
}
// contains only lowcase characters
if (!StringUtils.isAllLowerCase(password)) {
return false;
}
// contains only a~z,0~9,dot
for (int i = 0; i < length; ++i) {
char c = password.charAt(i);
if (!(c >= 'a' && c <= 'z') || (c >= '0' && c <= '9') || c == '.') {
return false;
}
}
return true;
}
}在代码中，有两处非常明显的重复的代码片段：isValidUserName()函数和isValidPassword()函数。重复的代码被敲了两遍，或者简单 copy-paste 了一下，看起来明显违反 DRY 原则。为了移除重复的代码，对上面的代码做下重构，将 isValidUserName()函数和isValidPassword()函数合并为一个更通用的函数isValidUserNameOrPassword()。重构后的代码如下所示：
public class UserAuthenticatorV2 {
public void authenticate(String userName, String password) {
if (!isValidUsernameOrPassword(userName)) {
// ...throw InvalidUsernameException...
}
if (!isValidUsernameOrPassword(password)) {
// ...throw InvalidPasswordException...
}
}
private boolean isValidUsernameOrPassword(String usernameOrPassword) {
// 省略实现逻辑
// 跟原来的isValidUsername()或isValidPassword()的实现逻辑一样...
return true;
}
}- 经过重构之后，代码行数减少了，也没有重复的代码了，是不是更好了呢？答案是否定的。这可能和预期不同。
- 单从名字上看就能发现，合并之后的
isValidUserNameOrPassword()函数，负责两件事情：验证用户名和验证密码，违反了“单一职责原则”和“接口隔离原则”。实际上，即便将两个函数合并成isValidUserNameOrPassword()，代码仍然存在问题。 - 因为
sValidUserName()和isValidPassword()两个函数，虽然从代码实现逻辑上看起来是重复的，但是从语义上并不重复。所谓“语义不重复”指的是：从功能上来看，这两个函数干的是完全不重复的两件事情，一个是校验用户名，另一个是校验密码。尽管在目前的设计中，两个校验逻辑是完全一样的，但如果按照第二种写法，将两个函数的合并，那就会存在潜在的问题。在未来的某一天，如果修改了密码的校验逻辑，比如，允许密码包含大写字符，允许密码的长度为 8 到 64 个字符，那这个时候，isValidUserName()和isValidPassword()的实现逻辑就会不相同。就要把合并后的函数，重新拆成合并前的那两个函数。 - 尽管代码的实现逻辑是相同的，但语义不同，因此判定它并不违反 DRY 原则。对于包含重复代码的问题，可以通过抽象成更细粒度函数的方式来解决。比如将校验只包含 a-z、0-9、dot 的逻辑封装成 boolean onlyContains(String str, String charlist); 函数。
功能语义重复
再来看另一个例子。在同一个项目代码中有下面两个函数：
isValidIp()和checkIfIpValid()。尽管两个函数的命名不同，实现逻辑不同，但功能是相同的，都是用来判定 IP 地址是否合法的。之所以在同一个项目中会有两个功能相同的函数，是因为这两个函数是由两个不同的同事开发的，其中一个同事在不知道已经有了
isValidIp()的情况下，自己又定义并实现了同样用来校验 IP 地址是否合法的checkIfIpValid()函数。那在同一项目代码中，存在如下两个函数，是否违反 DRY 原则呢？public boolean isValidIp(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); } public boolean checkIfIpValid(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; }这个例子跟上个例子正好相反。上一个例子是代码实现逻辑重复，但语义不重复，就不认为它违反了 DRY 原则。而在这个例子中，尽管两段代码的实现逻辑不重复，但语义重复，也就是功能重复，认为它违反了 DRY 原则。应该在项目中，统一一种实现思路，所有用到判断 IP 地址是否合法的地方，都统一调用同一个函数。
假设不统一实现思路，那有些地方调用了
isValidIp()函数，有些地方又调用了checkIfIpValid()函数，这就会导致代码看起来很奇怪，相当于给代码“埋坑”，给不熟悉这部分代码的同事增加了阅读的难度。同事有可能研究了半天，觉得功能是一样的，但又有点疑惑，觉得是不是有更高深的考量，才定义了两个功能类似的函数，最终发现居然是代码设计的问题。除此之外，如果哪天项目中 IP 地址是否合法的判定规则改变了，比如：255.255.255.255 不再被判定为合法的了，相应地，对
isValidIp()的实现逻辑做了相应的修改，但却忘记了修改 checkIfIpValid() 函数。又或者，压根就不知道还存在一个功能相同的checkIfIpValid()函数，这样就会导致有些代码仍然使用老的 IP 地址判断逻辑，导致出现一些莫名其妙的bug。
代码执行重复
前两个例子一个是实现逻辑重复，一个是语义重复，再来看第三个例子。其中，UserService中login()函数用来校验用户登录是否成功。如果失败，就返回异常；如果成功，就返回用户信息。具体代码如下所示：
public class UserService {
private UserRepo userRepo; // 通过依赖注入或者IOC框架注入
public User login(String email, String password) {
boolean existed = userRepo.checkIfUserExisted(email, password);
if (!existed) {
// ... throw AuthenticationFailureException...
}
User user = userRepo.getUserByEmail(email);
return user;
}
}
public class UserRepo {
public boolean checkIfUserExisted(String email, String password) {
if (!EmailValidation.validate(email)) {
// ... throw InvalidEmailException...
}
if (!PasswordValidation.validate(password)) {
// ... throw InvalidPasswordException...
}
}
public User getUserByEmail(String email) {
if (!EmailValidation.validate(email)) {
// ... throw InvalidEmailException...
}
}
}上面这段代码，既没有逻辑重复，也没有语义重复，但仍然违反了 DRY 原则。这是因为代码中存在“执行重复”。到底哪些代码被重复执行了？
重复执行最明显的一个地方，就是在 login() 函数中，email 的校验逻辑被执行了两次。一次是在调用
checkIfUserExisted()函数的时候，另一次是调用getUserByEmail()函数的时候。这个问题解决起来比较简单，只需要将校验逻辑从 UserRepo 中移除，统一放到 UserService 中就可以了。除此之外，代码中还有一处比较隐蔽的执行重复。实际上，
login()函数并不需要调用checkIfUserExisted()函数，只需要调用一次getUserByEmail()函数，从数据库中获取到用户的 email、password 等信息，然后跟用户输入的 email、password 信息做对比，依次判断是否登录成功。实际上，这样的优化是很有必要的。因为
checkIfUserExisted()函数和 getUserByEmail() 函数都需要查询数据库，而数据库这类的 I/O 操作是比较耗时的。在写代码的时候，应当尽量减少这类 I/O 操作。按照刚刚的修改思路，把代码重构一下，移除“重复执行”的代码，只校验一次 email 和 password，并且只查询一次数据库。重构之后的代码如下所示：
public class UserService { private UserRepo userRepo; // 通过依赖注入或者IOC框架注入 public User login(String email, String password) { if (!EmailValidation.validate(email)) { // ... throw InvalidEmailException... } if (!PasswordValidation.validate(password)) { // ... throw InvalidPasswordException... } User user = userRepo.getUserByEmail(email); if (user == null || !password.equals(user.getPassword()) { // ... throw AuthenticationFailureException... } return user; } } public class UserRepo { public boolean checkIfUserExisted(String email, String password) { // ...query db to check if email&password exists } public User getUserByEmail(String email) { // ...query db to get user by email... } }
代码复用性（Code Reusability）
- 首先区分三个概念：代码复用性（Code Reusability）、代码复用（Code Resue）和 DRY 原则。代码复用表示一种行为：在开发新功能时，尽量复用已经存在的代码。代码的可复用性表示一段代码可被复用的特性或能力：在编写代码的时候，让代码尽量可复用。DRY 原则是一条原则：不要写重复的代码。从定义描述上，它们好像有点类似，但深究起来，三者的区别还是蛮大的。
- 首先，“不重复”并不代表“可复用”。在一个项目代码中，可能不存在任何重复的代码，但也并不表示里面有可复用的代码，不重复和可复用完全是两个概念。所以，从这个角度来说，DRY 原则跟代码的可复用性讲的是两回事。
- 其次，“复用”和“可复用性”关注角度不同。代码
可复用性是从代码开发者的角度来讲的，复用是从代码使用者的角度来讲的。比如，A 同事编写了一个UrlUtils 类，代码的“可复用性”很好。B 同事在开发新功能的时候，直接“复用”A 同事编写的 UrlUtils 类。尽管复用、可复用性、DRY 原则这三者从理解上有所区别，但实际上要达到的目的都是类似的，都是为了减少代码量，提高代码的可读性、可维护性。除此之外，复用已经经过测试的老代码，bug 会比从零重新开发要少。 - “复用”这个概念不仅可以指导细粒度的模块、类、函数的设计开发，实际上，一些框架、类库、组件等的产生也都是为了达到复用的目的。比如，Spring 框架、Google Guava 类库、UI 组件等等。
怎么提高代码复用性？
实际上，前面已经讲到过很多提高代码可复用性的手段，下面集中总结了 7 条。
对于高度耦合的代码，当希望复用其中的一个功能，想把这个功能的代码抽取出来成为一个独立的模块、类或者函数的时候，往往会发现牵一发而动全身。移动一点代码，就要牵连到很多其他相关的代码。所以，高度耦合的代码会影响到代码的复用性，要尽量减少代码耦合。 如果职责不够单一，模块、类设计得大而全，那依赖它的代码或者它依赖的代码就会比较多，进而增加了代码的耦合度。根据上一点，也就会影响到代码的复用性。相反，越细粒度的代码，代码的通用性会越好，越容易被复用。 这里的“模块”，不单单指一组类构成的模块，还可以理解为单个类、函数。要善于将功能独立的代码，封装成模块。独立的模块就像一块一块的积木，更加容易复用，可以直接拿来搭建更加复杂的系统。 越是跟业务无关的代码越是容易复用，越是针对特定业务的代码越难复用。所以，为了复用跟业务无关的代码，将业务和非业务逻辑代码分离，抽取成一些通用的框架、类库、组件等。 从分层的角度来看，越底层的代码越通用、会被越多的模块调用，越应该设计得足够可复用。一般情况下，在代码分层之后，为了避免交叉调用导致调用关系混乱，只允许上层代码调用下层代码及同层代码之间的调用，杜绝下层代码调用上层代码。所以，通用的代码尽量下沉到更下层。 利用继承，可以将公共的代码抽取到父类，子类复用父类的属性和方法。利用多态，可以动态地替换一段代码的部分逻辑，让这段代码可复用。除此之外，抽象和封装，从更加广义的层面、而非狭义的面向对象特性的层面来理解的话，越抽象、越不依赖具体的实现，越容易复用。代码封装成模块，隐藏可变的细节、暴露不变的接口，就越容易复用。 一些设计模式也能提高代码的复用性。比如，模板模式利用了多态来实现，可以灵活地替换其中的部分代码，整个流程模板代码可复用。此外，还有一些跟编程语言相关的特性，也能提高代码的复用性，比如泛型编程等。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。迪米特法则
最后一个设计原则：迪米特法则。尽管它不像 SOLID、KISS、DRY 原则那样，人尽皆知，但它却非常实用。利用这个原则，能够实现代码的“高内聚、松耦合”。
- 什么是“高内聚、松耦合”？
- 如何利用迪米特法则来实现“高内聚、松耦合”？
- 有哪些代码设计是明显违背迪米特法则的？对此又该如何重构？
何为“高内聚、松耦合”？
- “高内聚、松耦合”是一个非常重要的设计思想，能够有效地提高代码的可读性和可维护性，缩小功能改动导致的代码改动范围。
- 很多设计原则都以实现代码的“高内聚、松耦合”为目的，比如单一职责原则、基于接口而非实现编程等。实际上，“高内聚、松耦合”是一个比较通用的设计思想，可以用来指导不同粒度代码的设计与开发，比如系统、模块、类，甚至是函数，也可以应用到不同的开发场景中，比如微服务、框架、组件、类库等。为了方便，接下来以“类”作为这个设计思想的应用对象来展开讲解，其他应用场景完全类似。
- 在这个设计思想中，“高内聚”用来指导类本身的设计，“松耦合”用来指导类与类之间依赖关系的设计。不过，这两者并非完全独立不相干。高内聚有助于松耦合，松耦合又需要高内聚的支持。
- 图中左边部分的代码设计中，类的粒度比较小，每个类的职责都比较单一。相近的功能都放到了一个类中，不相近的功能被分割到了多个类中。这样类更加独立，代码的内聚性更好。因为职责单一，所以每个类被依赖的类就会比较少，代码低耦合。一个类的修改，只会影响到一个依赖类的代码改动。只需要测试这一个依赖类是否还能正常工作就行了。
- 图中右边部分的代码设计中，类粒度比较大，低内聚，功能大而全，不相近的功能放到了一个类中。这就导致很多其他类都依赖这个类。当修改这个类的某一个功能代码的时候，会影响依赖它的多个类。需要测试这三个依赖类，是否还能正常工作。这也就是所谓的“牵一发而动全身”。
- 除此之外，从图中也可以看出，高内聚、低耦合的代码结构更加简单、清晰，相应地，在可维护性和可读性上确实要好很多。
“迪米特法则”理论描述
迪米特法则的英文翻译是：Law of Demeter，缩写是 LOD。单从这个名字上来看，完全猜不出这个原则讲的是什么。不过，它还有另外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。
关于这个设计原则，先来看一下它最原汁原味的英文定义：
这两部分讲的是两件事情，接下来用两个实战案例分别解读。
理论解读与代码实战一
先看这条原则中的前半部分，“不该有直接依赖关系的类之间，不要有依赖”。
这个例子实现了简化版的搜索引擎爬取网页的功能。代码中包含三个主要的类。其中，
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); } // ... }这段代码虽然“能用”，能实现我们想要的功能，但它不够“好用”，有比较多的设计缺陷。
首先，来看
NetworkTransporter类。作为一个底层网络通信类，希望它的功能尽可能通用，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。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。应该如何进行重构，才能让
NetworkTransporter类满足迪米特法则呢？假如现在要去商店买东西，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) { // ... } }再来看
HtmlDownloader类。这个类的设计没有问题。不过，我们修改了 NetworkTransporter 的 send() 函数的定义，而这个类用到了 send() 函数，所以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); } }最后看下 Document 类。这个类的问题比较多，主要有三点。第一，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。第二，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。第三，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。虽然 Document 类的问题很多，但修改起来比较简单，只要一处改动就可以解决所有问题。修改之后的代码如下所示：
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); } }
理论解读与代码实战二
现在，再来看一下这条原则中的后半部分：“有依赖关系的类之间，尽量只依赖必要的接口”。还是结合一个例子来讲解。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;
}
}单看这个类的设计没有一点问题。不过，如果把它放到一定的应用场景里，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。
根据这个思路，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。拆分之后的代码如下所示：public class Serializer { public String serialize(Object object) { String serializedResult = ...; ... return serializedResult; } } public class Deserializer { public Object deserialize(String str) { Object deserializedResult = ...; ... return deserializedResult; } }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，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。显然，这种设计思路的代码改动范围变大了。如果既不想违背高内聚的设计思想，也不想违背迪米特法则，那该如何解决这个问题呢？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。实际上，在讲到“接口隔离原则”的时候，第三个例子就使用了类似的实现思路。
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，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，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”。
辩证思考与灵活应用
对于实战二最终的设计思路，你有没有什么不同的观点呢？
整个类只包含序列化和反序列化两个操作，只用到序列化操作的使用者，即便能够感知到仅有的一个反序列化函数，问题也不大。那为了满足迪米特法则，将一个非常简单的类，拆分出两个接口，是否有点过度设计的意思呢？
设计原则本身没有对错，只有能否用对之说。不要为了应用设计原则而应用设计原则，在应用设计原则的时候，一定要具体问题具体分析。
对于刚刚这个 Serialization 类来说，只包含两个操作，确实没有太大必要拆分成两个接口。但是，如果对
Serialization类添加更多的功能，实现更多更好用的序列化、反序列化函数，重新考虑一下这个问题。修改之后的具体的代码如下public class Serializer { // 参看JSON的接口定义 public String serialize(Object object) { // ... } public String serializeMap(Map map) { // ... } public String serializeList(List list) { // ... } public Object deserialize(String objectString) { // ... } public Map deserializeMap(String mapString) { // ... } public List deserializeList(String listString) { // ... } }
在这种场景下，第二种设计思路要更好些。因为基于之前的应用场景来说，大部分代码只需要用到序列化的功能。对于这部分使用者，没必要了解反序列化的“知识”。而修改之后的 Serialization 类，反序列化的“知识”从一个函数变成了三个。一旦任一反序列化操作有代码改动，都需要检查、测试所有依赖 Serialization 类的代码是否还能正常工作。为了减少耦合和测试工作量，应该按照迪米特法则，将反序列化和序列化的功能隔离开来。
