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超易懂！原來SOLID原則要這么理解！

說到 SOLID 原則，相信有過幾年工作經(jīng)驗的朋友都有個大概印象，但就是不知道它具體是什么。甚至有些工作了十幾年的朋友，它們對 SOLID 原則的理解也停留在表面。今天我們就來聊聊 SOLID 原則以及它們之間的關(guān)系。

創(chuàng)新互聯(lián)建站是一家專注于成都網(wǎng)站設(shè)計、網(wǎng)站制作和遂寧聯(lián)通機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)公司，有著豐富的建站經(jīng)驗和案例。

01 什么是 SOLID 原則

SOLID 原則其實是用來指導(dǎo)軟件設(shè)計的，它一共分為五條設(shè)計原則，分別是：

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

單一職責(zé)原則(SRP)

單一職責(zé)原則(Single Responsibility Principle)，它的定義是：應(yīng)該有且僅有一個原因引起類的變更。簡單地說：接口職責(zé)應(yīng)該單一，不要承擔(dān)過多的職責(zé)。 用生活中肯德基的例子來舉例：負(fù)責(zé)前臺收銀的服務(wù)員，就不要去餐廳收盤子。負(fù)責(zé)餐廳收盤子的就不要去做漢堡。

單一職責(zé)適用于接口、類，同時也適用于方法。例如我們需要修改用戶密碼，有兩種方式可以實現(xiàn)，一種是用「修改用戶信息接口」實現(xiàn)修改密碼，一種是新起一個接口來實現(xiàn)修改密碼功能。在單一職責(zé)原則的指導(dǎo)下，一個方法只承擔(dān)一個職能，所以我們應(yīng)該新起一個接口來實現(xiàn)修改密碼的功能。

單一職責(zé)原則的重點在于職責(zé)的劃分，很多時候并不是一成不變的，需要根據(jù)實際情況而定。單一職責(zé)能夠使得類復(fù)雜性降低、類之間職責(zé)清晰、代碼可讀性提高、更加容易維護(hù)。但它的缺點也很明顯，就是對技術(shù)人員要求高，有些時候職責(zé)難以區(qū)分。

我們在設(shè)計一個類的時候，可以先從粗粒度的類開始設(shè)計，等到業(yè)務(wù)發(fā)展到一定規(guī)模，我們發(fā)現(xiàn)這個粗粒度的類方法和屬性太多，且經(jīng)常修改的時候，我們就可以對這個類進(jìn)行重構(gòu)了，將這個類拆分成粒度更細(xì)的類，這就是所謂的持續(xù)重構(gòu)。

開閉原則(OCP)

開閉原則(Open Closed Principle)，它的定義是：一個軟件實體，如類、模塊和函數(shù)應(yīng)該對擴(kuò)展開放，對修改關(guān)閉。簡單地說：就是當(dāng)別人要修改軟件功能的時候，使得他不能修改我們原有代碼，只能新增代碼實現(xiàn)軟件功能修改的目的。

這聽著有點玄乎，我來舉個例子吧。

這段代碼模擬的是對于水果剝皮的處理程序。如果是蘋果，那么是一種撥皮方法;如果是香蕉，則是另一種剝皮方法。如果以后還需要處理其他水果，那么就會在后面加上很多 if else 語句，最終會讓整個方法變得又臭又長。如果恰好這個水果中的不同品種有不同的剝皮方法，那么這里面又會有很多層嵌套。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. if(type == apple){ 
    2. 
  
  
  
  
  2.     //deal with apple  
    3. 
  
  
  
  
  3. } else if (type == banana){ 
    4. 
  
  
  
  
  4.     //deal with banana 
    5. 
  
  
  
  
  5. } else if (type == ......){ 
    6. 
  
  
  
  
  6.     //...... 
    7. 
  
  
  
  
  7. } 
    8.

可以看得出來，上面這樣的代碼并沒有滿足「對拓展開放，對修改封閉」的原則。每次需要新增一種水果，都可以直接在原來的代碼上進(jìn)行修改。久而久之，整個代碼塊就會變得又臭又長。

如果我們對剝水果皮這件事情做一個抽象，剝蘋果皮是一個具體的實現(xiàn)，剝香蕉皮是一個具體的實現(xiàn)，那么寫出的代碼會是這樣的：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. public interface PeelOff { 
    2. 
  
  
  
  
  2.     void peelOff(); 
    3. 
  
  
  
  
  3. } 
    4. 
  
  
  
  
  4.  
    5. 
  
  
  
  
  5. public class ApplePeelOff implement PeelOff{ 
    6. 
  
  
  
  
  6.     void peelOff(){ 
    7. 
  
  
  
  
  7.   //deal with apple 
    8. 
  
  
  
  
  8.     } 
    9. 
  
  
  
  
  9. } 
    10. 
  
  
  
  
  10.  
    11. 
  
  
  
  
  11. public class BananaPeelOff implement PeelOff{ 
    12. 
  
  
  
  
  12.     void peelOff(){ 
    13. 
  
  
  
  
  13.   //deal with banan 
    14. 
  
  
  
  
  14.     } 
    15. 
  
  
  
  
  15. } 
    16. 
  
  
  
  
  16.  
    17. 
  
  
  
  
  17. public class PeelOffFactory{ 
    18. 
  
  
  
  
  18.     private Map map = new HashMap(); 
    19. 
  
  
  
  
  19.  
    20. 
  
  
  
  
  20.     private init(){ 
    21. 
  
  
  
  
  21.         //init all the Class that implements PeelOff interface  
    22. 
  
  
  
  
  22.    } 
    23. 
  
  
  
  
  23. } 
    24. 
  
  
  
  
  24.  
    25. 
  
  
  
  
  25. ..... 
    26. 
  
  
  
  
  26.  
    27. 
  
  
  
  
  27. public static void main(){ 
    28. 
  
  
  
  
  28.     String type = "apple"; 
    29. 
  
  
  
  
  29.     PeelOff peelOff = PeelOffFactory.getPeelOff(type);  //get ApplePeelOff Class Instance. 
    30. 
  
  
  
  
  30.     peelOff.pealOff(); 
    31. 
  
  
  
  
  31. } 
    32.

上面這種實現(xiàn)方式使得別人無法修改我們的代碼，為什么?

因為當(dāng)需要對西瓜剝皮的時候，他會發(fā)現(xiàn)他只能新增一個類實現(xiàn) PeelOff 接口，而無法在原來的代碼上修改。這樣就實現(xiàn)了「對拓展開放，對修改封閉」的原則。

里氏替換原則(LSP)

里氏替換原則(LSP)的定義是：所有引用基類的地方必須能透明地使用其子類的對象。簡單地說：所有父類能出現(xiàn)的地方，子類就可以出現(xiàn)，并且替換了也不會出現(xiàn)任何錯誤。 例如下面 Parent 類出現(xiàn)的地方，可以替換成 Son 類，其中 Son 是 Parent 的子類。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. Parent obj = new Son(); 
    2. 
  
  
  
  
  2. 等價于 
    3. 
  
  
  
  
  3. Son son  = new Son(); 
    4.

這樣的例子在 Java 語言中是非常常見的，但其核心要點是：替換了也不會出現(xiàn)任何的錯誤。這就要求子類的所有相同方法，都必須遵循父類的約定，否則當(dāng)父類替換為子類時就會出錯。 這樣說可能還是有點抽象，我舉個例子。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. public class Parent{ 
    2. 
  
  
  
  
  2.     // 定義只能扔出空指針異常 
    3. 
  
  
  
  
  3.     public void hello throw NullPointerException(){ 
    4. 
  
  
  
  
  4.     } 
    5. 
  
  
  
  
  5. } 
    6. 
  
  
  
  
  6. public class Son extends Parent{ 
    7. 
  
  
  
  
  7.     public void hello throw NullPointerException(){ 
    8. 
  
  
  
  
  8.         // 子類實現(xiàn)時卻扔出所有異常 
    9. 
  
  
  
  
  9.         throw Exception; 
    10. 
  
  
  
  
  10.     } 
    11. 
  
  
  
  
  11. } 
    12.

上面的代碼中，父類對于 hello 方法的定義是只能扔出空指針異常，但子類覆蓋父類的方法時，卻扔出了其他異常，違背了父類的約定。那么當(dāng)父類出現(xiàn)的地方，換成了子類，那么必然會出錯。

其實這個例子舉得不是很好，因為這個在編譯層面可能就有錯誤。但表達(dá)的意思應(yīng)該是到位了。

而這里的父類的約定，不僅僅指的是語法層面上的約定，還包括實現(xiàn)上的約定。有時候父類會在類注釋、方法注釋里做了相關(guān)約定的說明，當(dāng)你要覆寫父類的方法時，需要弄懂這些約定，否則可能會出現(xiàn)問題。例如子類違背父類聲明要實現(xiàn)的功能。比如父類某個排序方法是從小到大來排序，你子類的方法竟然寫成了從大到小來排序。

里氏替換原則 LSP 重點強(qiáng)調(diào)：對使用者來說，能夠使用父類的地方，一定可以使用其子類，并且預(yù)期結(jié)果是一致的。

接口隔離原則(ISP)

接口隔離原則(Interface Segregation Principle)的定義是：類間的依賴關(guān)系應(yīng)該建立在最小的接口上。簡單地說：接口的內(nèi)容一定要盡可能地小，能有多小就多小。

舉個例子來說，我們經(jīng)常會給別人提供服務(wù)，而服務(wù)調(diào)用方可能有很多個。很多時候我們會提供一個統(tǒng)一的接口給不同的調(diào)用方，但有些時候調(diào)用方 A 只使用 1、2、3 這三個方法，其他方法根本不用。調(diào)用方 B 只使用 4、5 兩個方法，其他都不用。接口隔離原則的意思是，你應(yīng)該把 1、2、3 抽離出來作為一個接口，4、5 抽離出來作為一個接口，這樣接口之間就隔離開來了。

那么為什么要這么做呢?我想這是為了隔離變化吧! 想想看，如果我們把 1、2、3、4、5 放在一起，那么當(dāng)我們修改了 A 調(diào)用方才用到 的 1 方法，此時雖然 B 調(diào)用方根本沒用到 1 方法，但是調(diào)用方 B 也會有發(fā)生問題的風(fēng)險。而如果我們把 1、2、3 和 4、5 隔離成兩個接口了，我修改 1 方法，絕對不會影響到 4、5 方法。

除了改動導(dǎo)致的變化風(fēng)險之外，其實還會有其他問題，例如：調(diào)用方 A 抱怨，為什么我只用 1、2、3 方法，你還要寫上 4、5 方法，增加我的理解成本。調(diào)用方 B 同樣會有這樣的困惑。

在軟件設(shè)計中，ISP 提倡不要將一個大而全的接口扔給使用者，而是將每個使用者關(guān)注的接口進(jìn)行隔離。

依賴倒置原則(DIP)

依賴倒置原則(Dependence Inversion Principle)的定義是：高層模塊不應(yīng)該依賴底層模塊，兩者都應(yīng)該依賴其抽象。抽象不應(yīng)該依賴細(xì)節(jié)，即接口或抽象類不依賴于實現(xiàn)類。細(xì)節(jié)應(yīng)該依賴抽象，即實現(xiàn)類不應(yīng)該依賴于接口或抽象類。簡單地說，就是說我們應(yīng)該面向接口編程。通過抽象成接口，使各個類的實現(xiàn)彼此獨立，實現(xiàn)類之間的松耦合。

如果我們每個人都能通過接口編程，那么我們只需要約定好接口定義，我們就可以很好地合作了。軟件設(shè)計的 DIP 提倡使用者依賴一個抽象的服務(wù)接口，而不是去依賴一個具體的服務(wù)執(zhí)行者，從依賴具體實現(xiàn)轉(zhuǎn)向到依賴抽象接口，倒置過來。

02 SOLID 原則的本質(zhì)

我們總算把 SOLID 原則中的五個原則說完了。但說了這么一通，好像是懂了，但是好像什么都沒記住。 那么我們就來盤一盤他們之間的關(guān)系。ThoughtWorks 上有一篇文章說得挺不錯，文中說：

  • 單一職責(zé)是所有設(shè)計原則的基礎(chǔ)，開閉原則是設(shè)計的終極目標(biāo)。
  • 里氏替換原則強(qiáng)調(diào)的是子類替換父類后程序運行時的正確性，它用來幫助實現(xiàn)開閉原則。
  • 而接口隔離原則用來幫助實現(xiàn)里氏替換原則，同時它也體現(xiàn)了單一職責(zé)。
  • 依賴倒置原則是過程式編程與面向?qū)ο缶幊痰姆炙畮X，同時它也被用來指導(dǎo)接口隔離原則。

圖片 l 來自 ThoughtWorks

簡單地說：依賴倒置原則告訴我們要面向接口編程。當(dāng)我們面向接口編程之后，接口隔離原則和單一職責(zé)原則又告訴我們要注意職責(zé)的劃分，不要什么東西都塞在一起。

當(dāng)我們職責(zé)捋得差不多的時候，里氏替換原則告訴我們在使用繼承的時候，要注意遵守父類的約定。而上面說的這四個原則，它們的最終目標(biāo)都是為了實現(xiàn)開閉原則。

參考資料

  • 寫了這么多年代碼，你真的了解 SOLID 嗎?- 知乎
  • 如何理解 SOLID 原則?- ThoughtWorks 洞見
  • 重構(gòu)的七宗罪 - ThoughtWorks 洞見

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