設(shè)計模式:面向?qū)ο蟮脑O(shè)計原則上(SRP、OCP、LSP)

在面向?qū)ο蟮氖澜缋铮梢苑譃椋好嫦驅(qū)ο蟮幕A(chǔ)知識、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計原則和設(shè)計模式，如果用武俠小說來做比喻，基礎(chǔ)知識就是需要練習(xí)的基本功、設(shè)計原則就是內(nèi)功心法、設(shè)計模式則是各種各樣的具體招式，所以說熟練掌握了設(shè)計原則，就能以不變應(yīng)萬變。

面向?qū)ο蟮脑O(shè)計原則，我們最熟悉的就是 SOLID 原則，SOLID 原則是五個常用原則的首字母縮寫，當(dāng)然除了 SOLID 原則，還有一些其他的原則，所以后面就分為 SOLID 原則和其他原則兩大塊來介紹。

SOLID 原則指的是常用的五個設(shè)計原則：

• 單一職責(zé)原則（SRP）
• 開放封閉原則（OCP）
• 里氏替換原則（LSP）
• 接口隔離原則（ISP）
• 依賴倒置原則（DIP）

我們平時寫代碼會根據(jù)實際的業(yè)務(wù)情況創(chuàng)建類和方法，然后在方法中進(jìn)行邏輯的編寫，SOLID 原則就是告訴我們應(yīng)該怎么合理地組織類和方法。最終使我們開發(fā)的程序能夠滿足：

• 可擴(kuò)展
• 可復(fù)用
• 可閱讀

這五個原則 Robert C. Martin ?在《敏捷軟件開發(fā)：原則、模式與實踐》和《架構(gòu)整潔之道》中都有完整地闡述，恰好，這兩本書我都有。

單一職責(zé)原則（SRP）

在面試時當(dāng)問起單一職責(zé)原則時，很多同學(xué)都會回答，一個類或方法只做一件事，好像是對的，但也不全對。Robert C. Martin ?在《敏捷軟件開發(fā)：原則、模式與實踐》給出的定義是「一個類應(yīng)該只有一個發(fā)生變化的原因」，而到了 《架構(gòu)整潔之道》定義變成了「任何一個軟件模塊應(yīng)該只對某一類行為者負(fù)責(zé)」。

現(xiàn)在就有三種定義了：

• 只做一件事：是從內(nèi)容的維度考慮，而不是變化的維度，一件事的這個事可大可小，如果是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，也會產(chǎn)生出超級類。準(zhǔn)確地說，這個不算是單一職責(zé)原則；
• 只有一個發(fā)生變化的原因：軟件是在不斷迭代的，不可能不發(fā)生變化，常常一個類在頻繁地進(jìn)行修改，原因就是不止一個變化的原因，所以讓類只有一個發(fā)生變化的原因，可以讓類更加內(nèi)聚，但極端情況下，我們進(jìn)行細(xì)粒度化地拆解，每個類可能只有一個方法了，這也不是想要的結(jié)果；
• 只對某一類行為者負(fù)責(zé)：該定義除了變化，更是考慮了變化的來源，變化的來源就是平時提需求的人，這些人有著不同的職責(zé)和角色，按照這個維度，將不同的角色的人關(guān)注的內(nèi)容劃分到不同的地方，類的劃分會更加合理。

舉個例子：低代碼平臺中的表單模型，有下面一些場景：

• 前臺表單打開時的渲染；
• 前臺表單數(shù)據(jù)的收集和存儲；
• 后端表單布局的設(shè)置；
• 后端表單屬性的設(shè)置；
• 后端表單中控件屬性的設(shè)置；
• 后端表單拖入控件后根據(jù)數(shù)據(jù)模型的對接。

如果按照只做一件事的定義，這些場景都可以放在一個類中，因為都是跟表單相關(guān)的一件事，隨著功能的進(jìn)化，表單相關(guān)的功能會越來越多，這個類也就會越來越龐大。

如果按照只有一個發(fā)生變化的原因的定義，上面列舉的場景會拆分成獨立的類，也有可能顆粒度更細(xì)，就容易變成過度設(shè)計了，導(dǎo)致復(fù)雜度變高。

最后一種，按照變化來源的維度，表單可以分為普通用戶的前臺使用和管理員進(jìn)行表單模型設(shè)置兩種角色。按這兩種角色進(jìn)行拆分，如果想要讓表單的布局設(shè)置變得更易用，需要調(diào)整代碼，就不會影響到前臺用戶的相關(guān)功能。

單一職責(zé)既指導(dǎo)我們怎么進(jìn)行代碼的封裝，將什么內(nèi)容的代碼放到一起，又告訴我們需要識別代碼變化的來源，怎樣將揉在一起的代碼進(jìn)行合理地分解。

開放封閉原則（OCP）

只要我們的產(chǎn)品在進(jìn)行迭代，就存在代碼的添加和修改。只要存在代碼的修改，就會帶來風(fēng)險，OCP 原則讓他們盡量保持穩(wěn)定的部分的不變，如果需要添加新的功能就使用擴(kuò)展的方式進(jìn)行實現(xiàn)。該原則的定義是：軟件實體（類、模塊、函數(shù)）應(yīng)該對擴(kuò)展開放，對修改封閉。

在日常開發(fā)中，經(jīng)常會有這樣的情況：

• 一個很小的改動，預(yù)估半天就能完成，開發(fā)做著做著說時間不夠，關(guān)聯(lián)的地方太多了，最終兩三天才能完成；
• 一個很小的改動，開發(fā)很快就調(diào)整完了，在驗證時發(fā)現(xiàn)其他很多不相干的地方出現(xiàn)各種問題。

究其原因，就是代碼耦合性高，一個很小的代碼改動會產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，擴(kuò)展性差，OCP 原則就是解決擴(kuò)展性問題的。

舉個例子：在低代碼產(chǎn)品的列表模型有兩個關(guān)鍵點，數(shù)據(jù)源和展現(xiàn)模式，起初，數(shù)據(jù)源就是數(shù)據(jù)庫中的表，展示模式就是普通的表格，慢慢地列表模型會不斷地豐富：

• 數(shù)據(jù)源：表、視圖、存儲過程、API 接口等；
• 展現(xiàn)模式：表格、樹、日歷、時間軸等。

如果代碼都寫到一起，當(dāng)出現(xiàn)這些新增需求的時候，就需要修改原來的代碼：

• 添加很多的 if 判斷；
• 在方法中添加新的參數(shù)用來進(jìn)行一些場景的判斷；
• 為了不影響上層的調(diào)用，方法的參數(shù)設(shè)置成了可空，很容易導(dǎo)致后續(xù)開發(fā)人員在調(diào)用時的誤用。

使用 OCP 原則來看上面的例子，定義好數(shù)據(jù)輸出的格式和接口抽象，就不用關(guān)心背后的源是什么，有任何的新的類型的添加，只需要擴(kuò)展一個新的類進(jìn)行相關(guān)邏輯的實現(xiàn)即可。

像我們熟悉的 VS Code 編輯器，只要符合接口標(biāo)準(zhǔn)，就能夠開發(fā)出各種各樣的插件，這就是典型的面向擴(kuò)展性的設(shè)計，符合 OCP 原則。

如果是單一職責(zé)原則的主要邏輯是封裝，那開放封閉原則的主要邏輯則是抽象（繼承）和多態(tài)。

里氏替換原則（LSP）

我們只要談及面向接口編程，就會涉及到繼承，繼承中的子類不是隨便怎么寫都可以，而是要遵循一定的原則，這就是里氏替換原則發(fā)揮作用的地方。

1988 年，Barbara Liskov 在描述如何定義子類型時寫了這樣一段話：

這里需要的是一種可替換性：如果對于每個類型是 S 的對象 o1 都存在一個類型為 T 的對象 o2 ，能使操作 T 類型的程序 P 在用 o2 替換 o1 時行為保持不變，我們就可以將 S 稱為 T 的子類型。

簡單的定義就是：子類型必須能夠替換掉他們的基類型。

下面拿書中的正方形和長方形的例子，可以很好的說明如果違反 LSP 后果會很嚴(yán)重。

按照我們的常識，正方形是一種特殊的長方形，所以正方形的類繼承長方形的類就理所當(dāng)然了：

public?class?Rectangle
{
????protected?int?_height;
????protected?int?_width;

????public?virtual?void?SetHeight(int?height)
????{
????????this._height?=?height;
????}
????public?virtual?void?SetWidth(int?width)
????{
????????this._width?=?width;
????}
????public?int?Area()
????{
????????return?_height?*?_width;
????}
}

public?class?Square:Rectangle
{
????private?void?SetSide(int?side)
????{
????????this._height?=?side;
????????this._width?=?side;
????}

????public?override?void?SetHeight(int?height)
????{
????????SetSide(height);
????}
????public?override?void?SetWidth(int?width)
????{
????????SetSide(width);
????}
}

按照里氏替換的原則，子類要能夠替換父類，所以應(yīng)該要能夠支持下面這種調(diào)用：

Rectangle?rectangle?=?new?Square();
rectangle.SetHeight(5);
rectangle.SetWidth(4);
int?area?=?rectangle.Area();
if?(area?!=?20)
{
????throw?new?Exception("長和寬相乘和面積不相等");
}
Console.WriteLine(area);
Console.ReadLine();

上面的代碼，當(dāng) new 后面用子類 Square 替換了 Rectangle 后，area 的值就不是 20 了，所以是違反里氏替換原則的。雖然我們直覺上感覺正方形是一種特殊的長方形，但從代碼邏輯的角度來看，正方形和長方形并不是 IS-A 的關(guān)系，而 ?IS-A 的關(guān)系是繼承時需要遵循的規(guī)則?。

IS-A 是指當(dāng) A 是 B 的子類，就需要滿足 A 是一個 B，判斷 A 是不是一個 B 可以根據(jù)所表現(xiàn)出來的行為，例如將鳥作為一個抽象，里面只有一個行為吃，那么貓、狗、魚都可以作為其子類，如果定義的行為只有飛，那么鴕鳥也不能作為其子類。所以說只有行為相同，才是符合 IS-A 關(guān)系，也就不會違反 LSP 原則。

LSP 原則用來指導(dǎo)繼承關(guān)系中子類該如何設(shè)計，子類的設(shè)計要保證在替換父類的時候，不改變原有程序的邏輯以及不破壞原有程序的正確性。

由于篇幅的原因，下一篇再介紹接口隔離原則（ISP）和依賴倒置原則（DIP）。希望本文對您有所幫助。