大旗不挥，谁敢冲锋—六大设计原则之单一职责原则

单一职责原则

1. 我是“牛”类，我可以担任多职吗

单一职责原则，英文名称是：Single Responsibility Principle，简称SRP。该职责备受争议，争议之处在于——对职责的定义，什么是类的职责，以及怎么划分类的职责。但是首先弄清楚什么是单一职责原则？

在做项目的时，用户、机构、角色管理这些模块肯定会接触到，基本上使用的都是RBAC模型（Role-Based Access Control，基于角色的访问控制，通过分配和取消角色来完成用户权限的授予和取消，使动作主体【用户】与资源的行为【权限】分离）

对于用户管理、修改用户的信息、增加机构（一个人属于多个机构）、增加角色等，用户有这么多的信息和行为要维护，于是将这些写到一个接口中，反正都是用户管理类嘛，看它的类图，如图1-1所示：

图 1-1 用户信息维护类图

如上图所示，显然这个接口设计得有问题——用户的属性和行为没有分开，这是一个严重的错误！正确的做法应该是把用户的信息抽取成一个BO(Business Object，业务对象)，把行为抽取成一个Biz(Business Logic，业务逻辑)，按照这个思路对类图进行修正，如图1-2所示：

图 1-2 职责拆分后的类图

拆分成两个接口，IUserBO负责用户属性（收集和反馈用户的属性信息）；IUserBiz负责用户的行为（完成用户信息的维护和变更）。采用面向接口编程，所以产生了UserInfo对象之后，当然可以把它当作IUseBO接口使用。也可以当作IUserBiz接口使用，这就决定于具体的业务场景。如果希望获得用户信息，就当是IUserBO的实现类；要是希望维护用户的信息，就把它当作IUserBiz的实现类，例如代码1-1所示：

代码清单1-1 分清职责后的代码实例

......
IUserInfo userInfo = new IUserInfo();
// 我要赋值了，我就认为它是纯粹的BO
IUserBO userBO = (IUserBo)userInfo;
userBO.setPassword("123456");
// 我要执行一个动作了，我就认为是一个业务逻辑类
IUserBiz userBiz = (IuserBiz)userInfo;
userBiz.deleteUser();
......

这样问题解决了，但是经过分析刚才的动作，为什么要将一个接口拆分成两个呢？其实，在实际使用中，更倾向于使用两个不同的类或接口；一个是IUserBO，一个是IUserBiz，leu如如图1-3所示：

图1-3 项目中经常采用的SRP类图

上面将接口拆分成两个接口的动作，就是依赖了单一职责原则，那什么是单一职责原则呢？单一职责原则定义是：应该有且仅有一个原因引起类的变更。

2. 绝技，打破传统思维

SRP的原话解释：There should never be more than one reason for a class to change

再举一个电话的例子，再电话通话的时候有4个过程发生：拨号、通话、回应、挂机，写一个接口，其类图如1-4所示：

图 1-4 电话类图

代码如清单1-2所示：

public interface IPhone {// 接通电话void dial(String phoneNumber);// 通话void chat(Object o);// 通话完毕，接电话void hangup();
}

上面代码清单中的IPhone接口，接近“完美”！单一职责原则要求一个接口或类只有一个原因引起变化，也就是一个接口或类只有一个职责

，它就负责一件事情，但是上面的接口只负责一件事情吗？是只有一个原因引起变化吗？好像不是！

IPhone这个接口可不是只有一个职责，它包含了两个职责：一个协议管理，一个是数据传送。dial()和hangup()两个方法实现的是协议管理，分别负责拨号接通和挂机；chat()实现的是数据的传送，把说的话转换成模拟信号或数字信号传递到对方，然后再把对方传递过来的信号还原成我们听得懂的语言。

协议接通的变化会引起这个接口或实现类的变化吗？会的！那数据传送（电话不仅仅可以通话，还可以上网）的变化会引起这个接口或实现类的变化吗？也会的！因此，这两个原因都引起了累的变化！。这两个职责会相互影响吗？电话拨号，只要能够接通就成，甭管是电信的还是网通的协议；电话连接后还关心传递的是什么数据吗？通过这样的分析，我们发现类图上的IPhone接口包含了两个职责，并且这两个职责的变化互不影响，那就考虑拆分成两个接口，其类图如图1-5所示：

图 1-5 职责分明的电话类图

这个类图看上去有点复杂，但完全满足了单一职责原则的要求，每个接口职责分明，结构清晰，但是在设计的时候肯定不会采用这种方式

。一个手机类要把ConnectionManager和DataTransfer组合在一块才能使用。组合是一种强耦合关系，你和我都有共同的生命周期，这样的强耦合关系还不如使用接口实现的方式呢？而且还增加了类的复杂性，多了两个类。经过这样的考虑，修改了一下类图，如图1-6所示：

图1-6 简介清晰、职责分明的电话类图

这样的设计才是完美的，一个类实现了两个接口，把两个职责融合在一个类中。不过会发现其中Phone有两个原因引起变化了呀，是的，但由于采用的是面向接口编程，对外公布的是接口而不是实现类。而且，如果真要实现类的单一职责，这个就必须使用上面的组合模式了，这会引起类间的耦合过重、类的数量增加等问题，人为的增加了设计的复杂性。这样会得不偿失！

通过上面的例子，可以总结一下单一职责原则的好处：

• 类的复杂性降低。实现什么职责都有清晰明确的定义
• 可读性提高。复杂性降低，当然可读性提高了
• 可维护性提高。可读性提高，当然更容易维护了
• 变更引起的风险降低，变更是必不可少的，如果接口的单一职责做的很好，一个接口修改只对相应的实现类有影响，对其他接口无影响，这对系统的扩展性、维护性都有非常大的帮助。

虽然单一职责原则有上面的好处，但是单一职责的“职责”怎么划分。一个职责一个接口，问题是“职责”没有一个量化的标准，一个类到底要负责哪些职责？这些职责该怎么细化？细化后是否都要一个接口或类？这些都需要从实际项目去考虑，从功能上说，定义一个IPhone接口也没有错，实现了电话的功能，并且设计简单，仅仅一个接口和一个实现类，在实际项目中也会这样设计。项目要考虑可变因素和不可变因素，以及相关的收益成本比率，因此设计一个IPhone接口也可能是没有错的。但是，如果纯从“学究”理论上分析就有问题了，有两个可以变化的原因放到了一个接口中，这就为以后的变化带来了风险。如果电话升级到了数字电话，我们提供的接口IPhone是不是要修改了？接口修改对其他的Invoker类是不是有很大的影响？

注意：单一职责原则提出了一个编写程序的标准，用“职责”或“变化原因”来衡量接口或类设计的是否优良，但是“职责”和“变化原因”都是不可以度量的，因项目而异，因环境而异。

3. 我单纯，我快乐

对于接口，在设计的时候一定要做到单一，但是对于实现类就需要多方面的考虑了。生搬硬套单一职责原则会引起类的剧增，给维护带来非常多的麻烦，而且过分细分类的职责也会人为地增加系统的复杂性。本来一个类可以实现的行为硬要拆成两个类，然后在使用聚合或组合的方式耦合在一起，人为制造了系统的复杂性。所以原则是死的，人是活的。

单一职责原则很难在项目中得到体现，非常难。原因是，在国内，技术人员的地位和话语权比较低（深有体会），因此在项目中需要考虑环境、考虑工作量、考虑人员的技术水平，考虑硬件的资源情况，等等，最终妥协的结果是常常违背单一职责原则。然而，我坚信随着技术的深入，单一职责必然会深入到项目设计中，而且这个原则是那么简单！

单一职责适用于接口、类，同时也使用于方法。就是，一个方法尽可能做一件事情，比如一个方法修改用户密码，不要把这个方法放到“修改用户信息”方法中，这个方法的颗粒度很粗，比如图1-7中所示的方法。

图 1-7 一个方法承担多个职责

在IUserManager中定义了一个方法changeUser，根据传递的类型不同，把可变长度参数changeOptions修改到了userBO这个对象上，并调用持久层的方法保存到数据库中。这种方法书写的非常糟糕，原因是：方法职责不清晰，不单一，不要让别人猜测这个方法可能是用来处理什么逻辑，比较好的设计如图1-8所示：

图 1-8 一个方法承担一个职责

通过类图可以知道，如果修改用户名称，就调用changeUserName方法；要修改家庭地址，就调用changeHomeAddress方法；要修改单位电话，就调用changeOfficeTel。每个方法的职责非常清晰明确，不仅有利于开发，也为日后的维护带来遍历。要逐渐养成这样的习惯。

所以，如果对接口、类和方法使用了单一职责原则，会带来很大的便利的。

4. 最佳实践

类的单一职责原则在运用中受非常多因素的制约，纯理论来讲，这个原则非常的优秀，但现实有现实的难处，必须去考虑项目工期、成本、人员技术水平、硬件情况、网络情况甚至有时候还需要政府政策、垄断协议等因素。

总之，对于单一职责原则，接口一定要做到单一职责，类的设计尽量做到只有一个原因引起变化。