SOLID 设计原则,代码示例(show me the code)

2024-03-28 05:08

本文主要是介绍SOLID 设计原则,代码示例(show me the code),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

认识 SOLID 原则

无论是软件系统设计,还是代码实现,遵循有效和明确的设计原则,都利于系统软件灵活可靠,安全快速的落地,更重要的是能灵活地应对需求,简化系统扩展和维护,避免无效的加班。本文主要讨论面向对象软件开发中最流行的设计原则- SOLID,它是五个设计原则为了方便记忆而组成的首字母缩写:

  • 单一职责原则
  • 开放/封闭原则
  • 里式替换原则
  • 接口隔离原则
  • 依赖倒置原则

 

S:单一职责原则 (SRP)

 

基本概念

单一职责原则 (SRP) 英文全称为 Single Responsibility Principle,是最简单,但也是最难用好的原则之一。它的定义也很简单:对于一个类而言,应该仅有一个引起它变化的原因。其中变化的原因就表示了这个类的职责,它可能是某个特定领域的功能,可能是某个需求的解决方案。


这个原则表达的是不要让一个类承担过多的责任,一旦有了多个职责,那么它就越容易因为某个职责而被更改,这样的状态是不稳定的,不经意的修改很有可能影响到这个类的其他功能。因此,我们需要将不同的职责封装在不同的类中,即将不同的变化原因封装在不同的类中,不同类之间的变化互不影响。

 

实例说明

举一个具体的例子,有一个用于实现编辑和打印报表的类,这样的类存在两个变化的原因:第一,报表的内容可以改变(编辑)。第二,报表的格式可以改变(打印)。如果有一个对于报表编辑流程的修改,而报表的编辑流程会导致公共状态或者依赖关系的改变,使得打印功能的代码无法工作。所以单一职责原则认为这两个变化的原因事实上是两个分离的功能,它们应该分离在不同的类中。
image.png

 

相关设计模式

面对违背单一职责原则的程序代码,我们可以利用外观模式,代理模式,桥接模式,适配器模式,命令模式对已有设计进行重构,实现多职责的分离。

 

小结

单一职责原则用于控制类的粒度大小,减少类中不相关功能的代码耦合,使得类更加的健壮;另外,单一职责原则也适用于模块之间解耦,对于模块的功能划分有很大的指导意义。

 

O:开闭原则 (OCP)

 

基本概念

开闭原则 (OCP) 英文全称为 Open-Closed Principle,基本定义是软件中的对象(类,模块,函数等)应该对于扩展是开放的,但是对于修改是封闭的。这里的对扩展开放表示这添加新的代码,就可以让程序行为扩展来满足需求的变化;对修改封闭表示在扩展程序行为时不要修改已有的代码,进而避免影响原有的功能。


要实现不改代码的情况下,仍要去改变系统行为的关键就是抽象和多态,通过接口或者抽象类定义系统的抽象层,再通过具体类来进行扩展。这样一来,无须对抽象层进行任何改动,只需要增加新的具体类来实现新的业务功能即可,达到开闭原则的要求。

 

实例说明

同样,举个例子来更深刻地理解开闭原则:有一个用于图表显示的 Display 类,它能绘制各种类型的图表,比如饼状图,柱状图等;而需要绘制特定图表时,都强依赖了对应类型的图表,Display 类的内部实现如下:

public void display(String type) {if (type.equals("pie")) {  PieChart chart = new PieChart();  chart.display();  }  else if (type.equals("bar")) {  BarChart chart = new BarChart();  chart.display();  } 
}

基于上述的代码,如果需要新增一个图表,比如折线图 LineChart ,就要修改 Display 类的 display() 方法,增加新增的判断逻辑,很显然这样的做法违反开闭原则。而让类的实现符合开闭原则的方式就是引入抽象图表类 AbstractChart,作为其他图表的基类,让 Display 依赖这个抽象图表类 AbstractChart,然后通过 Display 决定使用哪种具体的图表类,实现代码变成了这样:

private Abstractchart chart;public void display() {chart.display();  
}

现在我们需要新增折线图显示,在客户端向 Display 中注入一个 LineChart 对象即可,无须修改现有类库的源代码。
image.png

 

相关设计模式

面对违背开闭原则的程序代码,可以用到的设计模式有很多,比如工厂模式,观察者模式,模板方法模式,策略模式,组合模式,使用相关设计模式的关键点就是识别出最有可能变化和扩展的部分,然后构造抽象来隔离这些变化。

 

小结

有了开闭原则,面向需求的变化就能进行快速的调整实现功能,这大大提高系统的灵活性,可重用性和可维护性,但会增加一定的复杂性。

 

L: 里式替换原则 (LSP)

 

基本概念

里式替换原则 (LSP) 英文全称为 Liskov Substitution Principle,基本定义为:在不影响程序正确性的基础上,所有使用基类的地方都能使用其子类的对象来替换。这里提到的基类和子类说的就是具有继承关系的两类对象,当我们传递一个子类型对象时,需要保证程序不会改变任何原基类的行为和状态,程序能正常运作。

 

实例说明

为了能理解里式替换原则,这里举一个经典的违反里式替换原则的例子:正方形/长方形问题。
image.png
上图为正方形/长方形问题的类层次结构,Square 类继承了 Rectangle 类,但是 Rectangle 类的宽高可以分别修改,但是 Suqare 类的宽高则必须一同修改。如果 User 类操作 Rectangle 类时,但实际对象是 Suqare 类型时,就会造成程序的出错,如下方代码:

Rectangle r = ...; // 返回具体类型对象
r.setWidth(5);
r.setHeight(2);
assert(r.area() == 10);

当返回具体类型对象为 Suqare 类型,面积为 10 的断言就是失败,这样明显是不符合里式替换原则的。

 

小结

要让程序代码符合里式替换原则,需要保证子类继承父类时,除添加新的方法完成新增功能外,尽量不要重写父类的方法,换句话就是子类可以扩展父类的功能,但不能改变父类原有的功能。


另一方面,里式替换原则也是对开闭原则的补充,不仅适用于继承关系,还适用于实现关系的设计,常提到的 IS-A 关系是针对行为方式来说的,如果两个类的行为方式是不相容,那么就不应该使用继承,更好的方式是提取公共部分的方法来代替继承。

 

I:接口隔离原则 (ISP)

 

基本概念

接口隔离原则 (ISP) 英文全称为 Interface Segregation Principle,基本定义:客户端不应该依赖那些它不需要的接口。客户端应该只依赖它实际使用的方法,因为如果一个接口具备了若干个方法,那就意味着它的实现类都要实现所有接口方法,从代码结构上就十分臃肿。

 

实例说明


image.png


现在我们看下一个违反接口隔离原则的例子,从上面类结构图中,有多个用户需要操作 Operation 类。如果 User1 只需要使用 operation1 方法,User2 只需要使用 operation2 方法,User3 只需要使用 operation3 方法,那么很明显对于 User1 来说,不应该看到 operation2 和 operation3 这两个方法,要减少对自己不关心的方法的依赖,防止 Operation 类中 operation2 和 operation3 方法的修改,影响到 User1 的功能。这个问题可以通过将不同的操作隔离成独立的接口来解决,具体如下图所示。
image.png






基于接口隔离原则,我们需要做的就是减少定义大而全的接口,类所要实现的接口应该分解成多个接口,然后根据所需要的功能去实现,并且在使用到接口方法的地方,用对应的接口类型去声明,这样可以解除调用方与对象非相关方法的依赖关系。总结一下,接口隔离原则主要功能就是控制接口的粒度大小,防止暴露给客户端无相关的代码和方法,保证了接口的高内聚,降低与客户端的耦合。

 

D:依赖倒置原则 (DIP)

 

基本概念

依赖倒置原则 (DIP) 英文全称 Dependency Inversion Principle, DIP),基本定义是:

  • 高层模块不应该依赖低层模块,应该共同依赖抽象;
  • 抽象不应该依赖细节,细节应该依赖抽象。

这里的抽象就是接口和抽象类,而细节就是实现接口或继承抽象类而产生的类。

 

实例说明

如何理解“高层模块不应该依赖低层模块,应该共同依赖抽象”呢?如果高层模块依赖于低层模块,那么低层模块的改动很有可能影响到高层模块,从而导致高层模块被迫改动,这样一来让高层模块的重用变得非常困难。
file而最佳的做法就如上图一样,在高层模块构建一个稳定的抽象层,并且只依赖这个抽象层;而由底层模块完成抽象层的实现细节。这样一来,高层类都通过该抽象接口使用下一层,移除了高层对底层实现细节的依赖。

 

相关设计模式

关于依赖倒置原则,可以用到的设计模式有工厂模式,模板方法模式,策略模式。

 

小结

依赖倒置原则可以减少类间的耦合性,提高系统的稳定性,降低并行开发引起的风险,提高代码的可读性和可维护性。同时依赖倒置原则也是框架设计的核心原则,善于创建可重用的框架和富有扩展性的代码,比如 Tomcat 容器的 Servlet 规范实现,Spring Ioc 容器实现。

 

结语

到这里,SOLID 设计原则就全部介绍完了,本文的主要目的还是对这六项原则系统地整理和总结,在后续的程序设计开发过程中能有意识地识别出设计原则和模式。如果大家对设计原则有更多想法和理解,欢迎留言,大家共同探讨。

这篇关于SOLID 设计原则,代码示例(show me the code)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/854525

相关文章

Spring Boot 3.4.3 基于 Spring WebFlux 实现 SSE 功能(代码示例)

《SpringBoot3.4.3基于SpringWebFlux实现SSE功能(代码示例)》SpringBoot3.4.3结合SpringWebFlux实现SSE功能,为实时数据推送提供... 目录1. SSE 简介1.1 什么是 SSE?1.2 SSE 的优点1.3 适用场景2. Spring WebFlu

springboot security快速使用示例详解

《springbootsecurity快速使用示例详解》:本文主要介绍springbootsecurity快速使用示例,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝... 目录创www.chinasem.cn建spring boot项目生成脚手架配置依赖接口示例代码项目结构启用s

java之Objects.nonNull用法代码解读

《java之Objects.nonNull用法代码解读》:本文主要介绍java之Objects.nonNull用法代码,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐... 目录Java之Objects.nonwww.chinasem.cnNull用法代码Objects.nonN

golang 日志log与logrus示例详解

《golang日志log与logrus示例详解》log是Go语言标准库中一个简单的日志库,本文给大家介绍golang日志log与logrus示例详解,感兴趣的朋友一起看看吧... 目录一、Go 标准库 log 详解1. 功能特点2. 常用函数3. 示例代码4. 优势和局限二、第三方库 logrus 详解1.

SpringBoot实现MD5加盐算法的示例代码

《SpringBoot实现MD5加盐算法的示例代码》加盐算法是一种用于增强密码安全性的技术,本文主要介绍了SpringBoot实现MD5加盐算法的示例代码,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习... 目录一、什么是加盐算法二、如何实现加盐算法2.1 加盐算法代码实现2.2 注册页面中进行密码加盐2.

python+opencv处理颜色之将目标颜色转换实例代码

《python+opencv处理颜色之将目标颜色转换实例代码》OpenCV是一个的跨平台计算机视觉库,可以运行在Linux、Windows和MacOS操作系统上,:本文主要介绍python+ope... 目录下面是代码+ 效果 + 解释转HSV: 关于颜色总是要转HSV的掩膜再标注总结 目标:将红色的部分滤

在C#中调用Python代码的两种实现方式

《在C#中调用Python代码的两种实现方式》:本文主要介绍在C#中调用Python代码的两种实现方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录C#调用python代码的方式1. 使用 Python.NET2. 使用外部进程调用 Python 脚本总结C#调

Redis 中的热点键和数据倾斜示例详解

《Redis中的热点键和数据倾斜示例详解》热点键是指在Redis中被频繁访问的特定键,这些键由于其高访问频率,可能导致Redis服务器的性能问题,尤其是在高并发场景下,本文给大家介绍Redis中的热... 目录Redis 中的热点键和数据倾斜热点键(Hot Key)定义特点应对策略示例数据倾斜(Data S

JavaScript Array.from及其相关用法详解(示例演示)

《JavaScriptArray.from及其相关用法详解(示例演示)》Array.from方法是ES6引入的一个静态方法,用于从类数组对象或可迭代对象创建一个新的数组实例,本文将详细介绍Array... 目录一、Array.from 方法概述1. 方法介绍2. 示例演示二、结合实际场景的使用1. 初始化二

Java时间轮调度算法的代码实现

《Java时间轮调度算法的代码实现》时间轮是一种高效的定时调度算法,主要用于管理延时任务或周期性任务,它通过一个环形数组(时间轮)和指针来实现,将大量定时任务分摊到固定的时间槽中,极大地降低了时间复杂... 目录1、简述2、时间轮的原理3. 时间轮的实现步骤3.1 定义时间槽3.2 定义时间轮3.3 使用时