这篇文章主要概括性地讲一下设计模式和它的一些原则。目的是让读者能对设计模式有一个整体上的了解与感受，为深入学习设计模式打下基础。
从“模式”讲起
“模式”一词最早诞生于建筑领域，在Christopher Alexander教授的一书中，他写道“每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案的核心。这样，你就能一次又一次地使用该方案而不必做重复劳动”。后来“模式”这个概念被用于软件开发中，尤其是面向对象编程中。在面向对象设计模式中，核心的思想依然是这样。
设计模式（design pattern）是软件开发中广泛使用的解决方案，用于解决在日常工作中遇到的常见问题。它们是对重复的设计问题的可重复使用的解决方案，它们提供了一种封装和组织代码的方法，使代码更易于维护，理解和扩展。
设计模式的基本要素
一般而言，一个模式有四个基本要素(维基百科上有更多的要素，这里讲最主要的四个):
模式名称与分类(Pattern Name and classification)：模式的名称与分类使我们易于表达与交流某一种设计。也让模式便于记忆。
问题(Problem)：该模式是为了解决面向对象设计中所遇到的哪类问题或情况。
解决方案(Solution)：模式的具体内容。主要是设计结构(structure)，设计包含哪些类与对象(participants)、这些成分在模式中是如何使用和交互的(collaboration)。
效果(Consequences)：使用该模式所带来的结果(results)，以及所带来的副作用(side effects)和使用该模式的一些取舍(trade offs)
设计模式的原则
设计模式基于七个核心原则，包括：单一职责原则、开放封闭原则、里氏替换原则、接口隔离原则、依赖倒置原则、迪米特法则、组合/聚合复用原则。其中前五个原则一般统称为SOLID原则。
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下面就来详细介绍这些原则。
1. 单一职责原则（Single Responsibility Principle, SRP）
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单一职责原则是指一个类只负责一个单独的功能领域中的相关职责，避免一个类承担太多的职责。
假设我们要开发一个用于管理员工信息的系统，每个员工都有自己的信息，例如名字、工号、部门等。如果把所有的信息都写在一个类中，就违反了单一职责原则。
下面是一种符合单一职责原则的设计方法：
- 定义一个
Employee类，存储员工的基本信息。 - 定义一个
Department类，存储员工的部门信息。 - 定义一个
EmployeeManager类，负责管理员工的信息。
这种设计方法把每个功能分配到单独的类中，每个类只负责一个单独的职责，符合单一职责原则。
2. 开放-封闭原则（Open-Closed Principle, OCP）
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开闭原则要求软件实体（如类、模块、函数等）要对扩展开放，对修改封闭。也就是说，当需要新的功能时，可以通过扩展现有的代码来实现，而不是修改已有的代码。这样做的好处是：
可以保证原有代码的稳定性，因为没有修改已有代码；
可以节省维护代码的成本，因为不需要修改原有代码；
可以使代码更容易扩展，因为扩展新功能不需要修改已有代码。
举个例子：
一个电商网站的购物车系统，假如现在网站支持普通用户和会员用户，普通用户可以享受折扣，而会员用户还可以享受免运费的优惠。如果按照开放封闭原则，我们可以在购物车系统的基础上新建两个子类：普通用户购物车和会员用户购物车。在普通用户购物车中实现折扣计算，在会员用户购物车中实现折扣和免运费计算。这样，当需要增加或修改优惠政策时，只需要修改对应的购物车子类，而不需要修改购物车系统的核心代码，从而避免了对原有代码的影响。
3. 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle, LSP）
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里氏替换原则是面向对象编程中的一个重要原则，它提出了一个继承关系的限制：子类对象（对象实例）能够替换其父类对象（对象实例），而不会对程序的正确性造成影响。
举个例子，如果有一个抽象类 Animal，它有一个子类 Dog，那么当在程序中使用Animal类型的引用指向 Dog 类型的对象时，程序的正确性不会受到影响。也就是说，对于任何依赖于 Animal 类型的代码，通过使用 Dog 类型的对象都不会导致错误。
里氏替换原则强调了继承关系的一致性和稳定性，保证了在程序中使用父类型的引用来引用子类型的对象时，程序的行为是可预期的，不会因为替换了对象类型而产生意外的行为。
4. 接口隔离原则（Interface Segregation Principle, ISP）
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该原则提出了一个接口的设计原则：客户端不应该依赖它不需要的接口。一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上。
换句话说，一个接口中不应该包含客户端不需要的操作，而应该把接口划分成多个独立的、明确的接口，以更好地隔离客户端与实现的耦合。
接口隔离原则的目的是为了避免过多的依赖和冗余的接口，从而使得系统更加稳定、易于维护和扩展。
举个例子，假如有一个动物园的系统，它有一个动物接口，里面定义了吃东西、睡觉、钓鱼等操作。但是有些动物只会吃东西和睡觉，而不会钓鱼，那么在这种情况下，我们可以把钓鱼操作从动物接口中分离出来，创建一个新的接口，以更好地满足接口隔离原则。
5. 依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle, DIP）
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该原则规定了模块间的依赖方向，高层模块不应该依赖低层模块，两者都应该依赖其抽象，这样可以使得代码结构更加灵活。主要思想是通过抽象接口和抽象类来隔离高层代码和低层代码，使得高层代码对低层代码的依赖性降低，提高代码的灵活性和可维护性。
例如，在一个电商系统中，有一个高层模块，它负责管理订单；有一个低层模块，它负责对接支付系统。如果高层模块直接依赖于低层模块，那么如果支付系统的实现发生了变化，例如从支付宝换成了微信支付，那么高层模块就需要进行修改。为了避免这种情况，我们可以通过依赖倒置原则的思想，在高层模块和低层模块之间抽象出一个接口，让高层模块和低层模块都依赖于这个接口。这样，当支付系统的实现发生变化时，只需要修改低层模块的实现类即可，高层模块不需要进行任何修改。
6. 迪米特法则（Law of Demeter 也称最少知识原则, LoD）
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该原则认为，一个对象应该尽可能少地了解其他对象的内部细节，并且只与直接相邻的对象进行交互。
具体来说，迪米特法则要求我们将对象之间的交互限制在最小范围内。一个对象(A)不应该直接与没有耦合关系的对象(C)交互，而是应该通过与A有耦合关系的对象(B)间接地访问C。这样做可以减少对象之间的依赖关系，从而提高系统的可维护性和灵活性。
举个例子：假设你和你的朋友参加了一个派对，如果你需要与派对上的其他人进行交互（例如询问活动时间或位置），你应该尽可能地通过你的朋友来实现(你的朋友与你不认识的人可能是朋友)。这样做可以减少你与其他人的直接交互，降低你们之间的耦合度，从而提高整个派对的效率和协作性。
7. 组合/聚合复用原则 (Composite/Aggregate Reuse Principle, CARP or CRP)
这个原则倡导尽量使用组合/聚合关系来复用对象，而不是使用继承关系来复用行为。
继承在一定程度上会破坏封装，一旦父类实现发生改变，子类就会受到影响。相比之下，组合/聚合则具有更高的灵活性，更好的保证了封装。使得代码的维护和扩展都更加容易。
举个例子：
有Human, Monkey两个类都继承了Mammal类(哺乳动物)。如果Mammal类中的某个函数被修改了，那么Human, Monkey类可能就会收到影响，也需要修改，就会很麻烦。
如果换一种实现形式：设置一个基类或interfaceBioClass。 Mammal类继承(实现)BioClass类，Human类和Monkey类只需要包含一个BioClass类型的引用，这个引用实际指向Mammal类。这样就是用聚合的方式实现，如果Mammal类被修改，Human, Monkey类则无需修改。
原则重要性
上面的原则有的很重要，有的不那么重要，如果要排序，可以有如下的排序方式：
OCP(开放-封闭), LSP(里氏替换), DIP(依赖倒置) > SRP(单一职责), CARP(合成/聚合复用) > LoD(迪米特) > ISP(接口隔离)
参考来源：
[1]《设计模式：可复用面向对象软件的基础》
[2] 维基百科：设计模式