每个开发者都应该知道的7个原则

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软件开发是一门复杂的领域。是什么让高质量的软件与容易出错、充满错误的软件有所不同？答案通常在开发人员在编写代码时采用的核心原则中。

编程原则：优秀代码的基石

编程原则是卓越软件的基石。这些建议和最佳实践指导开发人员编写既功能强大又优雅、易维护和可扩展的代码。

在本文中，我们深入探讨了每个开发者工具包中都应该有的7个基本编程原则：

1. DRY 原则

DRY：不要重复自己 — 减少冗余的关键原则。如果你发现自己复制粘贴同一段代码超过两次，现在是考虑抽象的时候了。

考虑这种情况：你有三个函数，每个函数都以相同的方式格式化日期。与其在所有三个函数中都有重复的格式化代码，不如创建一个单一的辅助函数：

// 格式化日期的辅助函数
function formatDate(date) {  
  return `${date.getFullYear()}-${String(date.getMonth() + 1).padStart(2, '0')}-${String(date.getDate()).padStart(2, '0')}`;
}


// 函数 1: 显示今天的日期
function displayTodaysDate() {  
  const today = new Date();  
  return formatDate(today);
}


// 函数 2: 显示一周后的日期
function displayDateOneWeekFromNow() {  
  const oneWeekFromNow = new Date();  
  oneWeekFromNow.setDate(oneWeekFromNow.getDate() + 7);  
  return formatDate(oneWeekFromNow);
}


// 函数 3: 显示一个月前的日期
function displayDateOneMonthAgo() {  
  const oneMonthAgo = new Date();  
  oneMonthAgo.setMonth(oneMonthAgo.getMonth() - 1);  
  return formatDate(oneMonthAgo);

2. KISS 原则

KISS：保持简单，愚蠢 — 在你的代码中追求简单。例如，如果你写了一个复杂的 if-else 链，也许使用 switch 语句或字典会简化和美化结构：

之前：

function getErrorMessage(errorCode) {  
  if (errorCode = 'E001') {  
    return 'Invalid input.';  
  } else if (errorCode = 'E002') {  
    return 'Connection timed out.';  
  } else if (errorCode = 'E003') {  
    return 'Database error.';  
  } else if (errorCode = 'E004') {  
    return 'File not found.';  
  } else {  
    return 'Unknown error.';  
  }
}

重构后：

const ERROR_MESSAGES = {  
  'E001': 'Invalid input.',  
  'E002': 'Connection timed out.',  
  'E003': 'Database error.',  
  'E004': 'File not found.'
};


function getErrorMessage(errorCode) {  
  return ERROR_MESSAGES[errorCode] || 'Unknown error.';
}

3. SOLID 原则

SOLID 不是一个单一的原则，而是五个设计原则的集合。尽管它们根植于面向对象编程（OOP），但它们的智慧可以更广泛地应用。

1. 单一职责原则（SRP）： 一个类应该只有一个改变的理由。这意味着每个类应该只有一个任务或功能，确保更容易维护和在更改过程中减少副作用。

考虑这个例子：

// 错误的方法


class UserManager {  
  saveUser(user) {  
    // 保存用户到数据库的逻辑  
  }


  generateReport(user) {  
    // 生成用户报告的逻辑  
  }
}

更优雅的解决方案是将其拆分为两个各自处理单一职责的类：

// 正确的方法


class UserDatabase {  
  save(user) {  
    // 将用户数据保存到数据库  
  }
}


class UserReport {  
  generate(user) {  
    // 为用户生成报告  
  }
}

在上面的代码片段中，我们分担了责任：UserReport 处理用户的报告生成，而 UserDatabase 管理将用户数据保存到数据库。

2. 开闭原则（OCP）： 软件组件应该对扩展开放，对修改关闭。这允许开发人员在不修改现有代码的情况下添加新功能，促进可重用性并减少错误。

假设你有一个 AreaCalculator 类，用于计算矩形的面积。现在，如果我们添加一个 Circle，AreaCalculator 将需要修改。

// 错误的方法


class AreaCalculator {  
  calculateArea(shape) {  
    if (shape.type = "circle") {  
      return 3.14 * shape.radius * shape.radius;  
    } else if (shape.type = "square") {  
      return shape.side * shape.side;  
    }  
  }
}

相反，使用 OCP：我们从一个基础的 Shape 类扩展我们的形状，允许轻松添加新形状而不修改 AreaCalculator。

// 正确的方法


class Shape {  
  calculateArea() {}
}


class Circle extends Shape {  
  constructor(radius) {  
    super();  
    this.radius = radius;  
  }


  calculateArea() {  
    return 3.14 * this.radius * this.radius;  
  }
}


class Square extends Shape {  
  constructor(side) {  
    super();  
    this.side = side


;  
  }


  calculateArea() {  
    return this.side * this.side;  
  }
}

3. 里氏替换原则（LSP）： 子类应该能够替换其基类而不产生异常。这确保继承类保持其父类的属性和行为。

遵循 LSP，我们应该重构设计以确保正确的继承：

class Bird {  
  fly() {  
    // 通用飞行行为  
  }
}


class Penguin extends Bird {  
  // 企鹅不能飞，所以这个方法不应该在这里
}

正确的方法是我们将形状从基本的 Shape 类扩展出来，允许轻松添加新的形状而不修改 AreaCalculator。

4. 接口隔离原则（ISP）： 类不应该被迫实现它们不使用的接口。相反，接口应该对其目的具体而清晰。

这意味着接口不应该有太多方法，尽量我们将小接口抽取出来，以便类可以只实现它们需要的接口，就像下面的例子：

// 错误的方法


interface Worker {  
  work();  
  eat();  
  sleep();  
  swim();
}


// 正确的方法


interface Worker {  
  work();
}


interface Eater {  
  eat();
}


interface Swimmer {  
  swim();
}

5. 依赖反转原则（DIP）： 高层模块不应与低层模块纠缠在一起；它们都应依赖于抽象。例如在开关和设备的设计中可以找到：

// 错误的方法


class LightBulb {  
  turnOn() {}  
  turnOff() {}
}


class Switch {  
  constructor(bulb) {  
    this.bulb = bulb;  
  }


  operate() {  
    // 直接控制灯泡  
  }
}

我们可以重构这样，以便 Switch 可以对任何实现 SwitchableDevice 的设备进行操作，而不仅仅是 LightBulb。

// 正确的方法


class SwitchableDevice {  
  turnOn() {}  
  turnOff() {}
}


class Bulb extends SwitchableDevice {  
  // 实现 turnOn 和 turnOff 方法  
}


class SwitchDIP {  
  constructor(device) {  
    this.device = device;  
  }


  operate() {  
    // 控制设备  
  }
}

4. YAGNI 原则

YAGNI，“你不会需要它”，警告不要在必要之前添加功能。

例如，如果你正在构建一个博客网站，并考虑添加一个基于用户写作的功能来预测用户的心情，但这对于网站正常运行并不是必需的，那么最好将其留在一边，至少现在是这样。

有不必要功能的应用：

class Blog {  
  constructor(posts) {  
    this.posts = posts;  
  }


  addPost(post) {  
    this.posts.push(post);  
  }


  displayPosts() {  
    // 显示所有帖子  
  }


  predictUserMoodBasedOnWritings(post) {  
    // 预测情绪的复杂算法  
    // ...  
    return "Happy"; // 只是一个示例情绪  
  }


  notifyUserAboutMood(mood) {  
    // 通知逻辑  
    console.log(`Based on your writing, you seem to be ${mood}`);  
  }
}

删除不必要功能后：

class Blog {  
  constructor(posts) {  
    this.posts = posts;  
  }


  addPost(post) {  
    this.posts.push(post);  
  }


  displayPosts() {  
    // 显示所有帖子  
  }
}

5. SoC 原则

SoC，或“关注点分离”，建议不同的功能区域应由不同且最小重叠的模块管理。

例如，在一个天气应用程序中，一个模块可以处理数据获取，另一个可以管理数据存储，另一个则可以控制用户界面。每个都有自己的关注点，与其他模块分开。

// 1. 数据获取模块


function fetchWeatherData(city) {  
  const apiKey = 'YOUR_API_KEY';  
  const response = fetch(`https://api.weather.com/v1/${city}?apiKey=${apiKey}`);  
  return response.json();
}


// 2. 数据存储模块


function storeWeatherData(data) {  
  localStorage.setItem('weatherData', JSON.stringify(data));
}


// 3. 用户界面模块


function displayWeatherData(data) {  
  const weatherBox = document.querySelector('#weather-box');  
  weatherBox.innerHTML = `
${data.city}
${data.temperature}°C
`;
}


// 在主应用程序函数中组合它们


function weatherApp(city) {  
  const data = fetchWeatherData(city);  
  storeWeatherData(data);  
  displayWeatherData(data);
}

6. LoD 原则

LoD（迪米特法则）是开发软件的一个指导原则，特别是面向对象的程序。在其一般形式中，LoD是松散耦合的一个具体案例。

想象一下餐厅的场景：顾客将订单（方法）交给服务员，然后服务员将订单交给厨师。顾客不直接与厨师互动。

class Customer {
  constructor(waiter) {
    this.waiter = waiter;
  }


  giveOrder(order) {
    console.log("Customer: I'd like to order " + order);
    this.waiter.takeOrder(order);
  }
}


class Waiter {
  constructor(chef) {
    this.chef = chef;
  }


  takeOrder(order) {
    console.log('Waiter: Order received - ' + order);
    this.chef.prepareOrder(order);
  }
}


class Chef {
  prepareOrder(order) {
    console.log('Chef: Preparing ' + order);
    // Logic to prepare the food...
  }
}

7. COI 原则

组合优于继承原则（COI）建议使用组合（将简单对象组合以创建更复杂的对象）而不是类继承。

想象一下你有一个类 Bird 和一个类 Airplane。它们都能飞，但有继承关系并不合理。相反，你可以有一个 CanFly 类，并将你的 Bird 和 Airplane 类与它组合。

// 错误的方法：继承


class CanFly {
  fly() {
    console.log(this.constructor.name + ' is flying!');
  }
}


class BirdInherit extends CanFly {}


class AirplaneInherit extends CanFly {}

通过以下组合方法，你可以轻松地向 BirdCompose 或 AirplaneCompose 添加或删除功能，而无需进行结构更改或添加不必要的冗余，强调灵活性。

// 正确的方法：组合


class CanFlyComposition {
  fly() {
    console.log('Flying in the sky!');
  }
}


class BirdCompose {
  constructor() {
    this.flyingCapability = new CanFlyComposition();
  }


  fly() {
    this.flyingCapability.fly();
  }
}


class AirplaneCompose {
  constructor() {
    this.flyingCapability = new CanFlyComposition();
  }


  fly() {
    this.flyingCapability.fly();
  }
}

总结

掌握这7个编程原则将显著提升你在软件开发和问题解决方面的方法。