设计模式之美 - 15 | 理论一：对于单一职责原则，如何判定某个类的职责是否够“单一”？

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上几节课中，我们介绍了面向对象相关的知识。从今天起，我们开始学习一些经典的设计原则，其中包括，SOLID、KISS、YAGNI、DRY、LOD 等。

这些设计原则，从字面上理解，都不难。你一看就感觉懂了，一看就感觉掌握了，但真的用到项目中的时候，你会发现，“看懂”和“会用”是两回事，而“用好”更是难上加难。从我之前的工作经历来看，很多同事因为对这些原则理解得不够透彻，导致在使用的时候过于教条主义，拿原则当真理，生搬硬套，适得其反。

所以，在接下来的讲解中，我不仅会讲解这些原则的定义，还会解释这些原则设计的初衷，能解决哪些问题，有哪些应用场景等，让你知其然知其所以然。在学习的时候，希望你能跟上我的思路，把握住重点，真正做到活学活用。

如何理解单一职责原则（SRP）？

文章的开头我们提到了 SOLID 原则，实际上，SOLID 原则并非单纯的 1 个原则，而是由 5 个设计原则组成的，它们分别是：单一职责原则、开闭原则、里式替换原则、接口隔离原则和依赖反转原则，依次对应 SOLID 中的 S、O、L、I、D 这 5 个英文字母。我们今天要学习的是 SOLID 原则中的第一个原则：单一职责原则。

单一职责原则的英文是 Single Responsibility Principle，缩写为 SRP。这个原则的英文描述是这样的：A class or module should have a single reponsibility。如果我们把它翻译成中文，那就是：一个类或者模块只负责完成一个职责（或者功能）。

注意，这个原则描述的对象包含两个，一个是类（class），一个是模块（module）。关于这两个概念，在专栏中，有两种理解方式。一种理解是：把模块看作比类更加抽象的概念，类也可以看作模块。另一种理解是：把模块看作比类更加粗粒度的代码块，模块中包含多个类，多个类组成一个模块。

不管哪种理解方式，单一职责原则在应用到这两个描述对象的时候，道理都是相通的。为了方便你理解，接下来我只从“类”设计的角度，来讲解如何应用这个设计原则。对于“模块”来说，你可以自行引申。

单一职责原则的定义描述非常简单，也不难理解。一个类只负责完成一个职责或者功能。也就是说，不要设计大而全的类，要设计粒度小、功能单一的类。换个角度来讲就是，一个类包含了两个或者两个以上业务不相干的功能，那我们就说它职责不够单一，应该将它拆分成多个功能更加单一、粒度更细的类。

我举一个例子来解释一下。比如，一个类里既包含订单的一些操作，又包含用户的一些操作。而订单和用户是两个独立的业务领域模型，我们将两个不相干的功能放到同一个类中，那就违反了单一职责原则。为了满足单一职责原则，我们需要将这个类拆分成两个粒度更细、功能更加单一的两个类：订单类和用户类。

如何判断类的职责是否足够单一？

从刚刚这个例子来看，单一职责原则看似不难应用。那是因为我举的这个例子比较极端，一眼就能看出订单和用户毫不相干。但大部分情况下，类里的方法是归为同一类功能，还是归为不相关的两类功能，并不是那么容易判定的。在真实的软件开发中，对于一个类是否职责单一的判定，是很难拿捏的。我举一个更加贴近实际的例子来给你解释一下。

在一个社交产品中，我们用下面的 UserInfo 类来记录用户的信息。你觉得，UserInfo类的设计是否满足单一职责原则呢？

public class UserInfo {
	private long userId;
	private String username;
	private String email;
	private String telephone;
	private long createTime;
	private long lastLoginTime;
	private String avatarUrl;
	private String provinceOfAddress; // 省
	private String cityOfAddress; // 市
	private String regionOfAddress; // 区
	private String detailedAddress; // 详细地址
	// ... 省略其他属性和方法...
}

对于这个问题，有两种不同的观点。一种观点是，UserInfo 类包含的都是跟用户相关的信息，所有的属性和方法都隶属于用户这样一个业务模型，满足单一职责原则；另一种观点是，地址信息在 UserInfo 类中，所占的比重比较高，可以继续拆分成独立的UserAddress 类，UserInfo 只保留除 Address 之外的其他信息，拆分之后的两个类的职责更加单一。

哪种观点更对呢？实际上，要从中做出选择，我们不能脱离具体的应用场景。如果在这个社交产品中，用户的地址信息跟其他信息一样，只是单纯地用来展示，那 UserInfo 现在的设计就是合理的。但是，如果这个社交产品发展得比较好，之后又在产品中添加了电商的模块，用户的地址信息还会用在电商物流中，那我们最好将地址信息从 UserInfo中拆分出来，独立成用户物流信息（或者叫地址信息、收货信息等）。

我们再进一步延伸一下。如果做这个社交产品的公司发展得越来越好，公司内部又开发出了跟多其他产品（可以理解为其他 App）。公司希望支持统一账号系统，也就是用户一个账号可以在公司内部的所有产品中登录。这个时候，我们就需要继续对 UserInfo 进行拆分，将跟身份认证相关的信息（比如，email、telephone 等）抽取成独立的类。

从刚刚这个例子，我们可以总结出，不同的应用场景、不同阶段的需求背景下，对同一个类的职责是否单一的判定，可能都是不一样的。在某种应用场景或者当下的需求背景下，一个类的设计可能已经满足单一职责原则了，但如果换个应用场景或着在未来的某个需求背景下，可能就不满足了，需要继续拆分成粒度更细的类。

除此之外，从不同的业务层面去看待同一个类的设计，对类是否职责单一，也会有不同的认识。比如，例子中的 UserInfo 类。如果我们从“用户”这个业务层面来看，UserInfo 包含的信息都属于用户，满足职责单一原则。如果我们从更加细分的“用户展示信息”“地址信息”“登录认证信息”等等这些更细粒度的业务层面来看，那UserInfo 就应该继续拆分。

综上所述，评价一个类的职责是否足够单一，我们并没有一个非常明确的、可以量化的标准，可以说，这是件非常主观、仁者见仁智者见智的事情。实际上，在真正的软件开发中，我们也没必要过于未雨绸缪，过度设计。所以，我们可以先写一个粗粒度的类，满足业务需求。随着业务的发展，如果粗粒度的类越来越庞大，代码越来越多，这个时候，我们就可以将这个粗粒度的类，拆分成几个更细粒度的类。这就是所谓的持续重构（后面的章节中我们会讲到）。

听到这里，你可能会说，这个原则如此含糊不清、模棱两可，到底该如何拿捏才好啊？我这里还有一些小技巧，能够很好地帮你，从侧面上判定一个类的职责是否够单一。而且，我个人觉得，下面这几条判断原则，比起很主观地去思考类是否职责单一，要更有指导意义、更具有可执行性：

• 类中的代码行数、函数或属性过多，会影响代码的可读性和可维护性，我们就需要考虑对类进行拆分；

• 类依赖的其他类过多，或者依赖类的其他类过多，不符合高内聚、低耦合的设计思想，我们就需要考虑对类进行拆分；

• 私有方法过多，我们就要考虑能否将私有方法独立到新的类中，设置为 public 方法，供更多的类使用，从而提高代码的复用性；

• 比较难给类起一个合适名字，很难用一个业务名词概括，或者只能用一些笼统的Manager、Context 之类的词语来命名，这就说明类的职责定义得可能不够清晰；

• 类中大量的方法都是集中操作类中的某几个属性，比如，在 UserInfo 例子中，如果一半的方法都是在操作 address 信息，那就可以考虑将这几个属性和对应的方法拆分出来。

不过，你可能还会有这样的疑问：在上面的判定原则中，我提到类中的代码行数、函数或者属性过多，就有可能不满足单一职责原则。那多少行代码才算是行数过多呢？多少个函数、属性才称得上过多呢？

比较初级的工程师经常会问这类问题。实际上，这个问题并不好定量地回答，就像你问大厨“放盐少许”中的“少许”是多少，大厨也很难告诉你一个特别具体的量值。

如果继续深究一下的话，你可能还会说，一些菜谱确实给出了，做某某菜需要放多少克盐，放多少克油的具体量值啊。我想说的是，那是给家庭主妇用的，那不是给专业的大厨看的。类比一下做饭，如果你是没有太多项目经验的编程初学者，实际上，我也可以给你一个凑活能用、比较宽泛的、可量化的标准，那就是一个类的代码行数最好不能超过 200 行，函数个数及属性个数都最好不要超过 10 个。

实际上， 从另一个角度来看，当一个类的代码，读起来让你头大了，实现某个功能时不知道该用哪个函数了，想用哪个函数翻半天都找不到了，只用到一个小功能要引入整个类（类中包含很多无关此功能实现的函数）的时候，这就说明类的行数、函数、属性过多了。实际上，等你做多项目了，代码写多了，在开发中慢慢“品尝”，自然就知道什么是“放盐少许”了，这就是所谓的“专业第六感”。

类的职责是否设计得越单一越好？

为了满足单一职责原则，是不是把类拆得越细就越好呢？答案是否定的。我们还是通过一个例子来解释一下。Serialization 类实现了一个简单协议的序列化和反序列功能，具体代码如下：

/**
* Protocol format: identifier-string;{gson string}
* For example: UEUEUE;{"a":"A","b":"B"}
*/
public class Serialization {
	private static final String IDENTIFIER_STRING = "UEUEUE;";
	private Gson gson;
	public Serialization() {
		this.gson = new Gson();
	}
	public String serialize(Map<String, String> object) {
		StringBuilder textBuilder = new StringBuilder();
		textBuilder.append(IDENTIFIER_STRING);
		textBuilder.append(gson.toJson(object));
		return textBuilder.toString();
	}
	public Map<String, String> deserialize(String text) {
		if (!text.startsWith(IDENTIFIER_STRING)) {
			return Collections.emptyMap();
		}
		String gsonStr = text.substring(IDENTIFIER_STRING.length());
		return gson.fromJson(gsonStr, Map.class);
	}
}

如果我们想让类的职责更加单一，我们对 Serialization 类进一步拆分，拆分成一个只负责序列化工作的 Serializer 类和另一个只负责反序列化工作的 Deserializer 类。拆分后的具体代码如下所示：

public class Serializer {
	private static final String IDENTIFIER_STRING = "UEUEUE;";
	private Gson gson;
	public Serializer() {
		this.gson = new Gson();
	}
	public String serialize(Map<String, String> object) {
		StringBuilder textBuilder = new StringBuilder();
		textBuilder.append(IDENTIFIER_STRING);
		textBuilder.append(gson.toJson(object));
		return textBuilder.toString();
	}
}

public class Deserializer {
	private static final String IDENTIFIER_STRING = "UEUEUE;";
	private Gson gson;
	public Deserializer() {
		this.gson = new Gson();
	}
	public Map<String, String> deserialize(String text) {
		if (!text.startsWith(IDENTIFIER_STRING)) {
			return Collections.emptyMap();
		}
		String gsonStr = text.substring(IDENTIFIER_STRING.length());
		return gson.fromJson(gsonStr, Map.class);
	}
}

虽然经过拆分之后，Serializer 类和 Deserializer 类的职责更加单一了，但也随之带来了新的问题。如果我们修改了协议的格式，数据标识从“UEUEUE”改为“DFDFDF”，或者序列化方式从 JSON 改为了 XML，那 Serializer 类和 Deserializer 类都需要做相应的修改，代码的内聚性显然没有原来 Serialization 高了。而且，如果我们仅仅对Serializer 类做了协议修改，而忘记了修改 Deserializer 类的代码，那就会导致序列化、反序列化不匹配，程序运行出错，也就是说，拆分之后，代码的可维护性变差了。

实际上，不管是应用设计原则还是设计模式，最终的目的还是提高代码的可读性、可扩展性、复用性、可维护性等。我们在考虑应用某一个设计原则是否合理的时候，也可以以此作为最终的考量标准。

重点回顾

今天的内容到此就讲完了。我们来一块总结回顾一下，你应该掌握的重点内容。

1. 如何理解单一职责原则（SRP）？
一个类只负责完成一个职责或者功能。不要设计大而全的类，要设计粒度小、功能单一的类。单一职责原则是为了实现代码高内聚、低耦合，提高代码的复用性、可读性、可维护性。

2. 如何判断类的职责是否足够单一？
不同的应用场景、不同阶段的需求背景、不同的业务层面，对同一个类的职责是否单一，可能会有不同的判定结果。实际上，一些侧面的判断指标更具有指导意义和可执行性，比如，出现下面这些情况就有可能说明这类的设计不满足单一职责原则：

• 类中的代码行数、函数或者属性过多；
• 类依赖的其他类过多，或者依赖类的其他类过多；
• 私有方法过多；
• 比较难给类起一个合适的名字；
• 类中大量的方法都是集中操作类中的某几个属性。

3. 类的职责是否设计得越单一越好？
单一职责原则通过避免设计大而全的类，避免将不相关的功能耦合在一起，来提高类的内聚性。同时，类职责单一，类依赖的和被依赖的其他类也会变少，减少了代码的耦合性，以此来实现代码的高内聚、低耦合。但是，如果拆分得过细，实际上会适得其反反倒会降低内聚性，也会影响代码的可维护性。

课堂讨论

今天课堂讨论的话题有两个：

1. 对于如何判断一个类是否职责单一，如何判断代码行数过多，你还有哪些其他的方法吗？
2. 单一职责原则，除了应用到类的设计上，还能延伸到哪些其他设计方面吗？