面向对象设计原则（四）：接口隔离原则（ISP）

面向对象设计原则（四）：接口隔离原则（ISP）

     接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）是面向对象设计（OOD）中比较重要、常见的一种，下面来总结接口隔离原则的知识点，包括：

     1、什么是接口隔离原则？

     2、为什么需要接口隔离原则？

     3、怎么实现接口隔离原则？

     4、接口隔离原则的应用案例；

     5、怎么确定客户程序所需的接口？以及说明与DIP、RSP的一些关联。

1、什么是接口隔离原则（ISP）

     接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）定义可以解释为：

     不应该强迫客户依赖于它们不用的方法。

2、为什么需要接口隔离原则

     如果一个客户程序依赖于一个含有它不使用的方法的类，会有一些问题：

     1、该客户程序需要找出自己需要的方法，同时也需要了解它不使用的方法；

     从客户程序角度来说，增加了该类复杂度。

     2、更重要的是，如果其他客户程序却确实要使用该客户不使用的方法，那么当其他客户要求这个类改变时，就很可能会影响到这个客户程序。

     所以，为降低客户程序使用难度，并尽可能地避免多个客户程序与"胖"类产生耦合，因此需要分离接口，需要ISP。

3、怎么实现接口隔离原则

     怎样才能分离必须在一起实现的接口？有以下两种方法。

3-1、使用委托分离接口

     可以用经典的设计模式--适配器模式来说明：

•Target

     定义Client使用的与特定领域相关的接口。

     即：提供给客户程序的只有其所需方法的接口。

•Client

     与符合Target接口的对象协同。

     即：客户程序。

•Adaptee

     定义一个已经存在的接口，这个接口需要适配。

     即：包括所有方法的接口。

•Adapter

     对Adaptee的接口与Target接口进行适配。

     即：这里隐藏了Adaptee接口中客户程序不需要的方法。

     Client通过Target接口在Adapter实例上调用一些操作，接着Adapter调用Adaptee的操作实现这个请求。

     Client只看到其所需Target接口中的方法，看不到Adaptee接口的方法。

     这就做到了接口隔离原则。

3-2、使用多重继承分离接口

     即一个类实现了多个接口，分别提供给不同客户的接口只有该客户需要的操作。

     对于Java，虽然类只能单继承，但接口还是可以多继承。

3-3、小结

     通常会优先使用第二个解决方案：使用多重继承分离接口。

     只有必须要用到Adapter的转换时（对已有的接口进行转换），或不同的时候需要不同的转换时，才会选择第一种。

4、接口隔离原则的实例应用

     接口隔离原则的起源案例：

     罗伯特·马丁（Robert C. Martin）首先使用和制定，并在施乐公司的打印机系统应用。

     该打印机系统设计问题是：

     几乎所有任务都使用了一个Job类。

     每当需要执行打印作业或装订作业时，都会对Job类进行调用。

     这导致了一种"胖子"类，其具有针对各种不同客户端的众多方法。

     由于这种设计，即使一个客户端没有使用它们，也得了解打印作业的所有方法。

     解决方案利用了接口隔离原理：

     使用依赖性反转原则添加了Job类和其客户端之间的接口层。（适配器）

     创建了一个装订作业的Staple接口和一个打印作业的Print接口，并分别由Staple类和Print类使用，用来调用Job类的相关方法。

     这样就分离了Job类到两个类型的接口中。

5、接口隔离原则需要注意什么

5-1、怎么确定客户程序所需的接口

     通常，写一个类时，需要考虑客户程序是怎么使用该类的，同时还要考虑是否提供不同的客户程序使用，这样可以抽象出不同接口，即可以使用"多重继承分离接口"。

     还有就是根据依赖倒置原则（DIP），让客户程序提供其所需的接口；这时，如果已有的接口和客户程序提供其所需的接口有冲突，可以使用"委托分离接口"（适配器相当于中间抽象层）。

     关于DIP更多信息，可参考：

《面向对象设计原则（五）：依赖倒置原则（DIP）》

5-2、接口隔离原则（ISP）与单一职责原则（SRP）的区别与联系

     从《面向对象设计原则（一）：单一职责原则（SRP）》文章我们知道：

     单一职责原则（SRP）：

     一个类应该仅有一个引起它变化的原因。

     职责定义为：

     变化的原因"(a reason for change)。

     例如：

     业务规则和对于持久化的控制这两个职责不应该混合在一起。

     业务规则往往会频繁地变化，而持久化的方式却不会如此频繁地变化，并且变化的原因也是完全不同的。

     ISP与SRP的区别是：

     ISP主要针对接口，SRP主要针对类；

     ISP主要针对客户、SRP主要针对职责；

     ISP是以客户需求/类型来分离接口的，

     ISP与SRP的联系是：

     一个类可能需要实现多个接口，这会产生职责耦合；

     但分离多个接口就是一种解耦表现，一个接口相关职责的变化一般不会引起其他接口的变化。

     这在《面向对象设计原则（一）：单一职责原则（SRP）》文章"3-1、一个类实现多个接口的情况"也作了说明。

6、总结

     接口隔离原则（ISP）：

     不应该强迫客户依赖于它们不用的方法。

     即：

     ISP对一个类来说，可以降低客户程序使用难度，并能避免多个客户程序依赖"胖"类而产生耦合。

     ISP两种实现方法：使用委托分离接口、使用多重继承分离接口。

     ISP与DIP、RSP有所关联，需要注意。

 

     到这里，我们对接口隔离原则有了一个大体的了解，还需要平时开发中多注意，后面我们将了解其他的面向对象设计原则......

 

【参考资料】

1、《敏捷软件开发：原则、模式与实践》第12章 接口隔离原则（ISP）

2、维基百科"Interface Segregation Principle"

3、《代码大全》第二版 第5章 软件构件中的设计

4、《Java与模式》第9章 接口隔离原则(ISP)

5、《Design Patterns》GoF 4.1 ADAPTER（适配器）

6、《面向对象分析与设计》第3版