模式设计之 单一职责原则

定义

不要存在多于一个导致类变更的原因。通俗地说,即一个类只负责一项职责。通俗来讲,为了降低功能之间的耦合,如果一个类中有多个功能封装在一个方法,如果后期功能升级可能比较困难,所以将类中的方法提取出新类或者新方法进行各自实现完成,后期功能升级或者代码修改,对于其他的功能代码没有太多的影响。

针对的问题

有一个类T负责两个不同的职责:职责P1和职责P2。当因为职责P1的需求发生改变而需要修改类T的时候,有可能会导致原本运行正常的职责P2功能发生故障。

解决方案

遵循单一职责原则,分别建立两个类T1、T2,使T1完成职责P1功能,T2完成职责P2功能。这样,当修改类T1的时候,不会使职责P2发生故障风险。同理,当修改T2的时候,也不会使职责P1发生故障风险。

认识和决策

比如说,类T只负责一个职责P,这样设计是符合单一职责原则的。后来由于某种原因,或许是需求变更了,需要将职责P细分为粒度更细的职责P1和P2。这时候,如果要使程序遵循单一职责原则,就需要将类T也分解为两个类T1和T2,分别去负责P1和P2两个职责。但是在程序已经写好的情况下这样做,十分浪费时间和精力。所以,简单地修改类T,用它来负责两个职责是一个比较不错的选择,虽然这样做会有悖于单一职责原则。

适当地违背单一职责原则有时候反而能提高开发效率,因此设计原则还是要按照实际需求来选择使用的。

优点

1.降低类的复杂度,一个类只负责一个职责。这样写出来的代码逻辑肯定要比负责多项职责简单得多。
2.提高类的可读性,提高系统的可维护性。
3.降低变更引起的风险。变更是必然的,如果单一职责原则遵守得好,当修改一个功能的时候可以显著降低对其他功能的影响。

案例:用一个类描述动物呼吸这个场景
class Animal{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸空气");
    }
}
public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Animal animal = new Animal();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
        animal.breathe("猪");
    }
}

运行结果:
牛呼吸空气
羊呼吸空气
猪呼吸空气

程序上线后,发现问题了,并不是所有的动物都呼吸空气的,比如鱼就是呼吸水的。修改时如果遵循单一职责原则,需要将Animal类细分为陆生动物类Terrestrial,水生动物Aquatic,代码如下:

class Terrestrial{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸空气");
    }
}
class Aquatic{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸水");
    }
}
 
public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Terrestrial terrestrial = new Terrestrial();
        terrestrial.breathe("牛");
        terrestrial.breathe("羊");
        terrestrial.breathe("猪");
        
        Aquatic aquatic = new Aquatic();
        aquatic.breathe("鱼");
    }
}

运行结果:
牛呼吸空气
羊呼吸空气
猪呼吸空气
鱼呼吸水

我们会发现如果这样修改花销是很大的,除了将原来的类分解之外,还需要修改客户端。而直接修改类Animal来达成目的虽然违背了单一职责原则,但花销却小的多,代码如下:

class Animal{
    public void breathe(String animal){
        if("鱼".equals(animal)){
            System.out.println(animal+"呼吸水");
        }else{
            System.out.println(animal+"呼吸空气");
        }
    }
}
 
public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Animal animal = new Animal();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
        animal.breathe("猪");
        animal.breathe("鱼");
    }
}

可以看到,这种修改方式要简单的多。但是却存在着隐患:有一天需要将鱼分为呼吸淡水的鱼和呼吸海水的鱼,则又需要修改Animal类的breathe方法,而对原有代码的修改会对调用“猪”“牛”“羊”等相关功能带来风险,也许某一天你会发现程序运行的结果变为“牛呼吸水”了。这种修改方式直接在代码级别上违背了单一职责原则,虽然修改起来最简单,但隐患却是最大的。还有一种修改方式:

class Animal{
    public void breathe(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸空气");
    }
 
    public void breathe2(String animal){
        System.out.println(animal+"呼吸水");
    }
}
 
public class Client{
    public static void main(String[] args){
        Animal animal = new Animal();
        animal.breathe("牛");
        animal.breathe("羊");
        animal.breathe("猪");
        animal.breathe2("鱼");
    }
}

可以看到,这种修改方式没有改动原来的方法,而是在类中新加了一个方法,这样虽然也违背了单一职责原则,但在方法级别上却是符合单一职责原则的,因为它并没有动原来方法的代码。

具体实际中我们经常遇到复用或者修改某些公共方法的案例,稍有不慎可能某些改动会影响现有的正常功能,为避免遇到这种故障,我们应该合理的进行单一职责划分,比如新划分一个类的职责或者新起不同的方法。

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