软件开发中的原则 - SOLID

前言

遵守软件开发的原则，可以让我们在‘软件构建活动’中，写出扩展性、复用性极强的代码。

一、开发原则SOLID

面向对象的基本原则(solid)是五个，但是在经常被提到的除了这五个之外还有 迪米特法则和合成复用原则等， 所以在常见的文章中有表示写六大或七大原则的； 除此之外我还将给出一些其它相关书籍和互联网上出现的原则。

1、S单一职责SRP

原则定义

Single-Responsibility Principle, 一个类(或者大到模块，小到方法), 最好只做一件事,只有一个引起它的变化。单一职责原则可以看做是低耦合,高内聚在面向对象原则的引申,将职责定义为引起变化的原因,以提高内聚性减少引起变化的原因。

原则分析

• 一个类(或者大到模块，小到方法)承担的职责越多，它被复用的可能性越小，而且如果一个类承担的职责过多，就相当于将这些职责耦合在一起，当其中一个职责变化时，可能会影响其他职责的运作。
• 类的职责主要包括两个方面: 【数据职责】和【行为职责】，数据职责通过其属性来体现，而行为职责通过其方法来体现。

原则示例

SpringMVC 中Entity,DAO,Service,Controller, Util等的分离。

2、O开放封闭原则OCP

原则定义

Open - ClosedPrinciple ,OCP, 对扩展开放，对修改关闭(设计模式的核心原则)。意思是,在一个系统或者模块中,对于扩展是开放的,对于修改是关闭的,一个好的系统是在不修改源代码的情况下,可以扩展你的功能，而 实现开闭原则的关键就是抽象化。

原则分析

• 当软件实体因需求要变化时, 尽量通过扩展已有软件实体，可以提供新的行为，以满足对软件的新的需求；而不是修改已有的代码，使变化中的软件有一定的适应性和灵活性 。已有软件模块，特别是最重要的抽象层模块不能再修改，这使变化中的软件系统有一定的稳定性和延续性。

• 实现开闭原则的关键就是抽象化 : 在"开-闭"原则中,不允许修改的是抽象的类或者接口，允许扩展的是具体的实现类。 抽象类和接口在"开-闭"原则中扮演着极其重要的角色…即要预知可能变化的需求.又预见所有可能已知的扩展…所以在这里"抽象化"是关键!

原则示例

设计模式中模板方法模式和观察者模式都是开闭原则的极好体现.

3、L里氏替换原则LSP

原则定义

Liskov Substitution Principle ,LSP: 任何基类可以出现的地方,子类也可以出现，这一思想表现为对继承机制的约束规范。只有子类能够替换其基类时, 才能够保证系统在运行期内识别子类, 这是保证继承复用的基础。

原则分析

• 讲的是基类和子类的关系，只有这种关系存在时，里氏代换原则才存在。正方形是长方形是理解里氏代换原则的经典例子。
• 里氏代换原则可以通俗表述为: 在软件中如果能够使用基类对象，那么一定能够使用其子类对象。把基类都替换成它的子类，程序将不会产生任何错误和异常，反过来则不成立，如果一个软件实体使用的是一个子类的话，那么它不一定能够使用基类。
• 里氏代换原则是实现开闭原则的重要方式之一，由于使用基类对象的地方都可以使用子类对象，因此在程序中尽量使用基类类型来对对象进行定义，而在运行时再确定其子类类型，用子类对象来替换父类对象。

原则示例

4、I接口隔离法则ISL

原则定义

(Interface Segregation Principle，ISL): 客户端不应该依赖那些它不需要的接口。(这个法则与迪米特法则是相通的)。

另一种定义方法: 一旦一个接口太大，则需要将它分割成一些更细小的接口，使用该接口的客户端仅需知道与之相关的方法即可。

注意，在该定义中的接口指的是所定义的方法 。例如外面调用某个类的public方法。这个方法对外就是接口。

原则分析

• 接口隔离原则是指使用多个专门的接口，而不使用单一的总接口。每一个接口应该承担一种相对独立的角色，不多不少，不干不该干的事，该干的事都要干。
  – 一个接口就只代表一个角色，每个角色都有它特定的一个接口，此时这个原则可以叫做“角色隔离原则”。
  – 接口仅仅提供客户端需要的行为，即所需的方法，客户端不需要的行为则隐藏起来，应当为客户端提供尽可能小的单独的接口，而不要提供大的总接口。
• 使用接口隔离原则拆分接口时，首先必须满足单一职责原则，将一组相关的操作定义在一个接口中，且在满足高内聚的前提下，接口中的方法越少越好。
• 可以在进行系统设计时采用定制服务的方式，即为不同的客户端提供宽窄不同的接口，只提供用户需要的行为，而隐藏用户不需要的行为。

原则示例

5、D依赖倒置原则DIP

原则定义

Dependency-Inversion Principle 要依赖抽象, 而不要依赖具体的实现。

高层模块不应该依赖低层模块，它们都应该依赖抽象。抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象。简单的说，依赖倒置原则要求客户端依赖于抽象耦合。原则表述:
1)抽象不应当依赖于细节；细节应当依赖于抽象；
2)要针对接口编程，不针对实现编程。

原则分析

• 如果说开闭原则是面向对象设计的目标, 依赖倒转原则是到达面向设计"开闭"原则的手段…如果要达到最好的"开闭"原则,就要尽量的遵守依赖倒转原则. 可以说依赖倒转原则是对"抽象化"的最好规范! 我个人感觉,依赖倒转原则也是里氏代换原则的补充…你理解了里氏代换原则,再来理解依赖倒转原则应该是很容易的。
• 依赖倒转原则的常用实现方式之一是在代码中使用抽象类，而将具体类放在配置文件中。类之间的耦合: 零耦合关系，具体耦合关系，抽象耦合关系。
• 依赖倒转原则要求客户端依赖于抽象耦合，以抽象方式耦合是依赖倒转原则的关键。

原则示例

理解这个依赖倒置，首先我们需要明白依赖在面向对象设计的概念:

依赖关系(Dependency): 是一种使用关系，特定事物的改变有可能会影响到使用该事物的其他事物，在需要表示一个事物使用另一个事物时使用依赖关系。(假设A类的变化引起了B类的变化，则说名B类依赖于A类。)大多数情况下，依赖关系体现在某个类的方法使用另一个类的对象作为参数。在UML中，依赖关系用带箭头的虚线表示，由依赖的一方指向被依赖的一方。

例子: 某系统提供一个数据转换模块，可以将来自不同数据源的数据转换成多种格式，如可以转换来自数据库的数据(DatabaseSource)、也可以转换来自文本文件的数据(TextSource)，转换后的格式可以是XML文件(XMLTransformer)、也可以是XLS文件(XLSTransformer)等。

由于需求的变化，该系统可能需要增加新的数据源或者新的文件格式，每增加一个新的类型的数据源或者新的类型的文件格式，客户类MainClass都需要修改源代码，以便使用新的类，但违背了开闭原则。现使用依赖倒转原则对其进行重构。

• 当然根据具体的情况，也可以将AbstractSource注入到AbstractStransformer，依赖注入的方式有以下三种:

/** 
 * 依赖注入是依赖AbstractSource抽象注入的，而不是具体 
 * DatabaseSource 
 * 
 */  
abstract class AbstractStransformer {  
    private AbstractSource source;   
    /** 
     * 构造注入(Constructor Injection): 通过构造函数注入实例变量。 
     */  
    public void AbstractStransformer(AbstractSource source){  
        this.source = source;           
    }  
    /**      
     * 设值注入(Setter Injection): 通过Setter方法注入实例变量。 
     * @param source : the sourceto set        
     */       
    public void setSource(AbstractSource source) {            
        this.source = source;             
    }  
    /** 
     * 接口注入(Interface Injection): 通过接口方法注入实例变量。 
     * @param source 
     */  
    public void transform(AbstractSource source ) {    
        source.getSource();  
        System.out.println("Stransforming ...");    
    }      
}

二、其它原则

1、合成/聚合复用原则

原则定义

(Composite/Aggregate ReusePrinciple ，CARP): 要尽量使用对象组合,而不是继承关系达到软件复用的目的。

原则分析

• 在面向对象设计中，可以通过两种基本方法在不同的环境中复用已有的设计和实现，即通过组合/聚合关系或通过继承。
  • 继承复用: 实现简单，易于扩展。破坏系统的封装性；从基类继承而来的实现是静态的，不可能在运行时发生改变，没有足够的灵活性；只能在有限的环境中使用。(“白箱”复用)
  • 组合/聚合复用: 耦合度相对较低，选择性地调用成员对象的操作；可以在运行时动态进行。(“黑箱”复用)
• 组合/聚合可以使系统更加灵活，类与类之间的耦合度降低，一个类的变化对其他类造成的影响相对较少，因此一般首选使用组合/聚合来实现复用；其次才考虑继承，在使用继承时，需要严格遵循里氏代换原则，有效使用继承会有助于对问题的理解，降低复杂度，而滥用继承反而会增加系统构建和维护的难度以及系统的复杂度，因此需要慎重使用继承复用。
• 此原则和里氏代换原则氏相辅相成的,两者都是具体实现"开-闭"原则的规范。违反这一原则，就无法实现"开-闭"原则。

总结

• 封装变化
• 少用继承 多用组合
• 针对接口编程 不针对实现编程
• 为交互对象之间的松耦合设计而努力
• 类应该对扩展开发 对修改封闭（开闭OCP原则）
• 依赖抽象，不要依赖于具体类(依赖倒置DIP原则）
• 密友原则：只和朋友交谈(最少知识原则，迪米特法则）
  说明：一个对象应当对其他对象有尽可能少的了解，将方法调用保持在界限内，只调用属于以下范围的方法：该对象本身（本
  地方法)对象的组件 被当作方法参数传进来的对象 此方法创建或实例化的任何对象
  别找我（调用我）我会找你（调用你）（好莱坞原则）
• 一个类只有一个引起它变化的原因（单一职责SRP原则）