学习设计原则是学习设计模式的基础。在实际的开发过程中，并不是一定要求所有的代码都遵循设计原则，而是要综合考虑人力、成本、时间、质量，不刻意追求完美，要在适当的场景遵循设计原则。这体现的是一种平衡取舍，可以帮助我们设计出更加优雅的代码结构。
分别用一句话归纳总结软件设计七大原则，如下表所示。
| 设计原则 | 一句话归纳 | 目的 |
| 开闭原则 | 对扩展开放，对修改关闭 | 降低对维护带来的新风险 |
| 依赖倒置原则 | 高层不应该依赖底层 | 更利于代码结构的升级扩展 |
| 单一职责原则 | 一个类只干一件事 | 便于理解，提高代码的可读性 |
| 接口隔离原则 | 一个接口只干一件事 | 功能解耦，高聚合、低耦合 |
| 迪米特法则 | 不该知道的不要知道 | 只和朋友交流，不和陌生人说话，减少代码臃肿 |
| 里氏替换原则 | 子类重写方式功能发生改变，不应该影响父类方法的含义 | 防止继承泛滥 |
| 合成复用原则 | 尽量使用组合实现代码复用，而不使用继承 | 降低代码耦合 |
开闭原则示例
当使用C#编程语言时，可以通过以下示例来说明开闭原则的应用：
假设我们正在设计一个图形绘制应用程序，其中包含不同类型的图形（如圆形、矩形、三角形等）。我们希望能够根据需要轻松地添加新的图形类型，同时保持现有代码的稳定性。
首先，我们定义一个抽象基类 Shape 来表示所有图形的通用属性和行为：
public abstract class Shape { public abstract void Draw(); }然后，我们创建具体的图形类，如 Circle、Rectangle 和 Triangle，它们都继承自 Shape 基类，并实现了 Draw() 方法：
public class Circle : Shape { public override void Draw() { Console.WriteLine("Drawing a circle"); } } public class Rectangle : Shape { public override void Draw() { Console.WriteLine("Drawing a rectangle"); } } public class Triangle : Shape { public override void Draw() { Console.WriteLine("Drawing a triangle"); } }现在，如果我们需要添加新的图形类型（例如椭圆），只需创建一个新的类并继承自 Shape 类即可。这样做不会影响现有代码，并且可以轻松地扩展应用程序。
public class Ellipse : Shape { public override void Draw() { Console.WriteLine("Drawing an ellipse"); } }在应用程序的其他部分，我们可以使用 Shape 类型的对象来绘制不同的图形，而无需关心具体的图形类型。这样，我们遵循了开闭原则，对扩展开放（通过添加新的图形类型），对修改关闭（不需要修改现有代码）。
public class DrawingProgram { public void DrawShapes(List<Shape> shapes) { foreach (var shape in shapes) { shape.Draw(); } } }使用示例：
var shapes = new List<Shape> { new Circle(), new Rectangle(), new Triangle(), new Ellipse() }; var drawingProgram = new DrawingProgram(); drawingProgram.DrawShapes(shapes);输出结果：
Drawing a circle Drawing a rectangle Drawing a triangle Drawing an ellipse通过遵循开闭原则，我们可以轻松地扩展应用程序并添加新的图形类型，而无需修改现有代码。这样可以提高代码的可维护性和可扩展性，并支持软件系统的演化和变化。
单一职责示例
单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）要求一个类应该只有一个引起它变化的原因。换句话说，一个类应该只负责一项职责或功能。
下面是一个使用C#示例来说明单一职责原则的应用：
假设我们正在开发一个学生管理系统，其中包含学生信息的录入和展示功能。我们可以将这个系统分为两个类：Student 和 StudentManager。
首先，定义 Student 类来表示学生对象，并包含与学生相关的属性和方法：
public class Student { public string Name { get; set; } public int Age { get; set; } // 其他与学生相关的属性和方法... }然后，创建 StudentManager 类来处理与学生信息管理相关的操作，如录入、查询和展示等：
public class StudentManager { private List<Student> students; public StudentManager() { students = new List<Student>(); } public void AddStudent(Student student) { // 将学生信息添加到列表中... students.Add(student); Console.WriteLine("Student added successfully."); } public void DisplayStudents() { // 展示所有学生信息... foreach (var student in students) { Console.WriteLine($"Name: {student.Name}, Age: {student.Age}"); } } }在这个例子中，Student 类负责表示单个学生对象，并封装了与学生相关的属性。而 StudentManager 类负责处理学生信息的管理操作，如添加学生和展示学生信息。
使用示例：
var student1 = new Student { Name = "Alice", Age = 20 }; var student2 = new Student { Name = "Bob", Age = 22 }; var studentManager = new StudentManager(); studentManager.AddStudent(student1); studentManager.AddStudent(student2); studentManager.DisplayStudents();输出结果：
Student added successfully. Student added successfully. Name: Alice, Age: 20 Name: Bob, Age: 22通过将学生对象的表示和管理操作分别封装在不同的类中，我们遵循了单一职责原则。Student 类只负责表示学生对象的属性，而 StudentManager 类只负责处理与学生信息管理相关的操作。这样可以提高代码的可维护性和可扩展性，并使每个类都具有清晰明确的职责。
里式替换
里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）要求子类型必须能够替换其基类型，并且不会破坏程序的正确性。也就是说，子类可以在不影响程序正确性和预期行为的情况下替代父类。
下面是一个使用C#示例来说明里式替换原则的应用：
假设我们正在开发一个图形绘制应用程序，其中包含多种形状（如圆形、矩形等）。我们希望能够根据用户选择的形状类型进行绘制操作。
首先，定义一个抽象基类 Shape 来表示所有形状对象，并声明一个抽象方法 Draw 用于绘制该形状：
public abstract class Shape { public abstract void Draw(); }然后，创建具体的子类来表示不同的形状。例如，创建 Circle 类和 Rectangle 类分别表示圆形和矩形，并实现它们自己特定的绘制逻辑：
public class Circle : Shape { public override void Draw() { Console.WriteLine("Drawing a circle..."); } } public class Rectangle : Shape { public override void Draw() { Console.WriteLine("Drawing a rectangle..."); } }在这个例子中，每个具体的子类都可以替代其基类 Shape 并实现自己特定的绘制逻辑。这符合里式替换原则，因为无论是 Circle 还是 Rectangle 都可以在不破坏程序正确性和预期行为的情况下替代 Shape。
使用示例：
Shape circle = new Circle(); circle.Draw(); // 输出 "Drawing a circle..." Shape rectangle = new Rectangle(); rectangle.Draw(); // 输出 "Drawing a rectangle..."通过将具体的子类对象赋值给基类引用变量，并调用相同的方法，我们可以看到不同形状的绘制操作被正确地执行。这证明了里式替换原则的有效性。
总结：里式替换原则要求子类型必须能够替代其基类型，并且不会破坏程序正确性。在C#中，我们可以通过创建具体的子类来表示不同形状，并确保它们能够在继承自抽象基类时正确地实现自己特定的行为。这样可以提高代码的可扩展性和灵活性，并使得代码更易于维护和重用。
依赖倒置
依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle，DIP）要求高层模块不应该依赖于低层模块的具体实现，而是应该依赖于抽象。同时，抽象不应该依赖于具体实现细节，而是应该由高层模块定义。
下面是一个使用C#示例来说明依赖倒置原则的应用：
假设我们正在开发一个电子商务系统，其中包含订单处理和支付功能。我们希望能够根据用户选择的支付方式进行订单支付操作。
首先，定义一个抽象接口 IPaymentProcessor 来表示支付处理器，并声明一个方法 ProcessPayment 用于执行订单支付：
public interface IPaymentProcessor { void ProcessPayment(decimal amount); }然后，在具体的实现类中分别实现不同的支付方式。例如，创建 CreditCardPaymentProcessor 类和 PayPalPaymentProcessor 类分别表示信用卡和PayPal支付，并实现它们自己特定的支付逻辑：
public class CreditCardPaymentProcessor : IPaymentProcessor { public void ProcessPayment(decimal amount) { Console.WriteLine($"Processing credit card payment of {amount} dollars..."); // 具体信用卡支付逻辑... } } public class PayPalPaymentProcessor : IPaymentProcessor { public void ProcessPayment(decimal amount) { Console.WriteLine($"Processing PayPal payment of {amount} dollars..."); // 具体PayPal支付逻辑... } }在这个例子中，每个具体的支付处理器都实现了 IPaymentProcessor 接口，并提供了自己特定的支付逻辑。这样，高层模块（订单处理模块）就可以依赖于抽象接口 IPaymentProcessor 而不是具体的实现类。
使用示例：
public class OrderProcessor { private IPaymentProcessor paymentProcessor; public OrderProcessor(IPaymentProcessor paymentProcessor) { this.paymentProcessor = paymentProcessor; } public void ProcessOrder(decimal amount) { // 处理订单逻辑... // 使用依赖注入的方式调用支付处理器 paymentProcessor.ProcessPayment(amount); // 其他订单处理逻辑... } } // 在应用程序中配置和使用不同的支付方式 var creditCardPayment = new CreditCardPaymentProcessor(); var payPalPayment = new PayPalPaymentProces 接口隔离
接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）要求客户端不应该依赖于它们不使用的接口。一个类应该只依赖于它需要的接口，而不是依赖于多余的接口。
下面是一个使用C#示例来说明接口隔离原则的应用：
假设我们正在开发一个文件管理系统，其中包含文件上传和文件下载功能。我们希望能够根据用户需求提供相应的功能。
首先，定义两个接口 IFileUploadable 和 IFileDownloadable 来表示文件上传和文件下载功能，并分别声明相应的方法：
public interface IFileUploadable { void UploadFile(string filePath); } public interface IFileDownloadable { void DownloadFile(string fileId); }然后，在具体的实现类中分别实现这两个功能。例如，创建 LocalFileManager 类来处理本地文件操作，并实现对应的方法：
public class LocalFileManager : IFileUploadable, IFileDownloadable { public void UploadFile(string filePath) { Console.WriteLine($"Uploading file from local path: {filePath}"); // 具体本地上传逻辑... } public void DownloadFile(string fileId) { Console.WriteLine($"Downloading file with ID: {fileId} to local path"); // 具体本地下载逻辑... } }在这个例子中，每个具体的实现类只关注自己需要用到的接口方法，而不需要实现多余的方法。这符合接口隔离原则，因为客户端可以根据需要依赖于相应的接口。
使用示例：
public class FileManagerClient { private IFileUploadable fileUploader; private IFileDownloadable fileDownloader; public FileManagerClient(IFileUploadable fileUploader, IFileDownloadable fileDownloader) { this.fileUploader = fileUploader; this.fileDownloader = fileDownloader; } public void UploadAndDownloadFiles(string filePath, string fileId) { // 使用文件上传功能 fileUploader.UploadFile(filePath); // 使用文件下载功能 fileDownloader.DownloadFile(fileId); // 其他操作... } } // 在应用程序中配置和使用具体的文件管理类 var localFileManager = new LocalFileManager(); var client = new FileManagerClient(localFileManager, localFileManager); client.UploadAndDownloadFiles("path/to/file", "123456");通过依赖注入的方式，我们可以将具体的实现类传递给客户端，并根据需要调用相应的接口方法。这样就遵循了接口隔离原则，使得客户端只依赖于它们所需的接口，并且不会受到多余方法的影响。这提高了代码的可维护性和灵活性，并促进了代码重用和扩展。
迪米特
迪米特法则（Law of Demeter，LoD），也称为最少知识原则（Principle of Least Knowledge），要求一个对象应该对其他对象有尽可能少的了解。一个类不应该直接与其他类耦合，而是通过中间类进行通信。
下面是一个使用C#示例来说明迪米特法则的应用：
假设我们正在开发一个社交网络系统，其中包含用户、好友和消息等功能。我们希望能够实现用户发送消息给好友的功能。
首先，定义三个类 User、Friend 和 Message 来表示用户、好友和消息，并在 User 类中实现发送消息的方法：
public class User { private string name; private List<Friend> friends; public User(string name) { this.name = name; this.friends = new List<Friend>(); } public void AddFriend(Friend friend) { friends.Add(friend); } public void SendMessageToFriends(string messageContent) { Message message = new Message(messageContent); foreach (Friend friend in friends) { friend.ReceiveMessage(message); } Console.WriteLine($"User {name} sent a message to all friends."); } } public class Friend { private string name; public Friend(string name) { this.name = name; } public void ReceiveMessage(Message message) { Console.WriteLine($"Friend {name} received a message: {message.Content}"); // 处理接收到的消息... } } public class Message { public string Content { get; set; } public Message(string content) { Content = content; } }在这个例子中，User 类表示用户，Friend 类表示好友，Message 类表示消息。用户可以添加好友，并通过 SendMessageToFriends 方法向所有好友发送消息。
使用示例：
User user1 = new User("Alice"); User user2 = new User("Bob"); Friend friend1 = new Friend("Charlie"); Friend friend2 = new Friend("David"); user1.AddFriend(friend1); user2.AddFriend(friend2); user1.SendMessageToFriends("Hello, friends!");在这个示例中，用户对象只与好友对象进行通信，并不直接与消息对象进行通信。这符合迪米特法则的要求，即一个对象应该尽可能少地了解其他对象。
通过将消息发送的责任委托给好友对象，在用户类中只需要调用 friend.ReceiveMessage(message) 方法来发送消息给所有好友。这样可以降低类之间的耦合性，并提高代码的可维护性和灵活性。
合成复用
合成复用原则（Composite Reuse Principle，CRP）要求尽量使用对象组合，而不是继承来达到复用的目的。通过将现有对象组合起来创建新的对象，可以更灵活地实现功能的复用和扩展。
下面是一个使用C#示例来说明合成复用原则的应用：
假设我们正在开发一个图形库，其中包含各种形状（如圆形、矩形等）。我们希望能够实现一个可以绘制多个形状的画板。
首先，定义一个抽象基类 Shape 来表示图形，并声明抽象方法 Draw：
public abstract class Shape { public abstract void Draw(); }然后，在具体的子类中分别实现各种形状。例如，创建 Circle 类和 Rectangle 类来表示圆形和矩形，并重写父类中的 Draw 方法：
public class Circle : Shape { public override void Draw() { Console.WriteLine("Drawing a circle"); // 具体绘制圆形逻辑... } } public class Rectangle : Shape { public override void Draw() { Console.WriteLine("Drawing a rectangle"); // 具体绘制矩形逻辑... } }接下来，创建一个画板类 Canvas 来管理并绘制多个图形。在该类中使用对象组合将多个图形组合在一起：
public class Canvas { private List<Shape> shapes; public Canvas() { shapes = new List<Shape>(); } public void AddShape(Shape shape) { shapes.Add(shape); } public void DrawShapes() { foreach (Shape shape in shapes) { shape.Draw(); } Console.WriteLine("All shapes are drawn."); } }在这个例子中，Canvas 类通过对象组合的方式将多个图形对象组合在一起，并提供了添加图形和绘制图形的方法。
使用示例：
Canvas canvas = new Canvas(); Circle circle = new Circle(); Rectangle rectangle = new Rectangle(); canvas.AddShape(circle); canvas.AddShape(rectangle); canvas.DrawShapes();canvas，并向其中添加了一个圆形和一个矩形。然后调用 DrawShapes 方法来绘制所有的图形。
