【设计模式笔记07】：迪米特法则

迪米特法则 (LoD)

1. 定义

迪米特法则，也称为最少知识原则 (LKP)，它有多种定义方式，但核心思想都是一致的。

• 定义1 (最通俗的): 不要和“陌生人”说话。 (Don’t talk to strangers.)

  • 这个定义非常形象地表达了原则的精髓。一个对象应该尽可能少地了解其他对象的内部细节。

• 定义2 (进一步解释): 只与你的直接朋友通信。

  • 这引出了一个关键概念：“朋友”。接下来会详细解释什么是“朋友”。

• 定义3 (最正式的): 每一个软件单位对其他的单位都都只有最少的知识，而且局限于那些与本单位密切相关的软件单位。

  • 这里的“软件单位”可以指一个类、一个模块或一个函数。这个定义强调了知识的“局部化”，避免信息在系统中不必要地传播。

2. “朋友”的界定

理解迪米特法则的关键在于理解什么是“直接朋友”。

• 耦合与朋友关系:

  • 在面向对象的世界里，每个对象都会与其他对象有耦合关系。只要两个对象之间有耦合关系，就说这两个对象之间是朋友关系。
  • 耦合的方式很多，如依赖、关联（组合与聚合）等。

• 直接朋友 (Direct Friends):

  • 对于一个类（比如类 A）来说，它的“直接朋友”包括以下几种：
    1. 类 A 自身的成员变量所引用的对象。
    2. 类 A 中某个方法的方法参数所引用的对象。
    3. 类 A 中某个方法的方法返回值所引用的对象。
    4. 类 A 自身的对象（this）。

• “陌生人” (Strangers):

  • 迪米特法则要求，陌生的类最好不要以局部变量的形式出现在类的内部。
  • 一个类只与它的直接朋友通信，而以局部变量形式出现的类不是该类的直接朋友。
  • 典型的违反场景: 连续的 . 调用，如 a.getB().getC().doSomething()。在这个链式调用中，a 是朋友，但 b 和 c 对象对于当前类来说就是“陌生人”。我们通过朋友 a 的“介绍”认识了陌生人 b，又通过 b 认识了 c，这违反了“只和直接朋友说话”的原则。

3. 典型应用

• 外观模式 (Facade Pattern) 和 中介者模式 (Mediator Pattern) 都是迪米特法则的典型应用。
  • 外观模式: 为一个复杂的子系统提供一个统一的、简化的接口。客户端只需要与这个外观接口（直接朋友）交互，而不需要了解子系统内部众多类（陌生人）的复杂关系。
  • 中介者模式: 用一个中介对象来封装一系列的对象交互。各个对象不再直接相互引用，而是都只与中介者（直接朋友）通信，由中介者协调它们之间的交互，将网状的复杂关系变为星状的简单关系。

4. 实例：CRM系统界面控件交互

• a. 初始设计 (违反LoD)
  • 场景: 一个CRM系统包含很多业务操作窗口，在这些窗口中，某些界面控件之间存在复杂的交互关系。一个控件事件的触发将导致多个其他界面控件产生响应。
  • 具体例子: 当一个按钮 Button 被单击时，对应的列表框 List、组合框 ComboBox、文本框 TextBox 和文本标签 Label 等都将发生改变。
  • 设计方案: 在初始设计中，这些界面控件之间直接进行交互，形成了一个复杂的网状结构。

• 问题分析:

  • 高耦合: Button 类直接了解并调用了 List、ComboBox 等多个控件的细节，反之亦然。每个控件都认识了太多“朋友”，导致它们之间紧密耦合。
  • 扩展性差: 如果此时需要增加一个新的界面控件（例如一个 CheckBox），并且它需要与现有控件交互，那么可能需要修改多个与之交互的其他控件的源代码，系统扩展性较差，需要重构。

• b. 重构后的设计 (遵循LoD)

  • 重构目标: 降低界面控件之间的耦合度，使它们不再直接交互。
  • 解决方案: 引入一个中介类 (Mediator)，专门用于控制界面控件之间的交互。

图片描述：重构后的UML对象图。Button, List, Label, ComboBox, TextBox 不再相互关联，而是都只与中心的Mediator类发生关联，形成了一个星型结构。

• 工作流程:
  1. 所有的控件（如 Button）都只认识中介者 Mediator 这个“直接朋友”。
  2. 当 Button 被点击时，它不会直接去操作 List 或 TextBox，而是通知中介者 Mediator：“我被点击了”。
  3. 中介者 Mediator 接收到请求后，再由它来完成对其他控件（List, TextBox 等）的调用和协调。
• 重构后优点:
  • 低耦合: 界面控件之间不再产生直接引用，它们都只依赖于中介者。
  • 高内聚: 每个控件只负责自己的行为和通知中介者，而复杂的交互逻辑被封装在中介者内部。
  • 易于维护和扩展: 如果要修改交互逻辑，只需要修改中介者类。如果要增加新的控件，也只需要让它和中介者交互即可，对现有控件类的影响降到了最低。这完美地体现了迪米特法则的精神。