每个开发人员都应该知道面向对象设计的原则 (SOLID Principles every Developer Should Know)

左耳听风 第二周 Review.png

原文:SOLID Principles every Developer Should Know
原作者:Chidume Nnamdi

第一次看到SOLID 原则,是在http://www.runoob.com/学习设计模式时
想了解设计模式(Design pattern)点击链接 设计模式

每个开发人员都应知道的 SOLID 原则。作者通过简单代码示例,介绍了SLOID原则。
面向对象的编程并不能防止难以理解或不可维护的程序。因此,Robert C. Martin 制定了五项指导原则,使开发人员很容易创建出可读性强且可维护的程序。
这五个原则被称为S.O.L.I.D原则(首字母缩写是迈克尔·费瑟[Michael Feathers]提出的)。

  • S: 单一职责原则 Single Responsibility Principle
    一个类应该只负责一件事
  • O: 开闭原则原则 Open-Closed Principle
    软件实体(类,模块,函数)应该是可以扩展的,而不是修改。
  • L: 里氏替换原则 Liskov Substitution Principle
    任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现
  • I: 接口隔离原则 Interface Segregation Principle
    创建特定于客户端的细粒度接口
    不强制客户端依赖他们不使用的接口。
  • D: 依赖倒置原则 Dependency Inversion Principle
    依赖关系应该是抽象的,而不是具体的。
    A. 高级模块不应该依赖于低级模块。两者都应该依赖于抽象。
    B. 抽象不应该依赖于细节。细节应该依赖于抽象。

S: 单一职责原则 Single Responsibility Principle

一个类应该只负责一件事。如果一个类有多个职责,它就会耦合。对一个职责的更改会导致对另一个职责的更改。

class Animal {
    constructor(name: string){ }
    getAnimalName() { }
    saveAnimal(a: Animal) { }
}

Animal类违反了单一职责原则(SRP)。
SRP声明类应该只有一个职责,在这个类里,我们可以看到有两个职责:Animal数据管理和动物属性管理。这个类的构造函数和getAnimalName方法管理Animal的属性,而saveAnimal方法管理Animal的数据存储。
这个设计在以后会引起什么样的问题?
如果应用的更改影响到了数据库的操作,那么使用Animal属性的类必须做相应的修改。
这个系统缺乏弹性,就像多米诺骨牌效应,触摸一张牌就会影响到其他所有的牌。
为了符合SRP,我们创建了另一个类,它的职责是存储animal到数据库:

class Animal {  
    constructor(name: string){ }  
    getAnimalName() { }  
}

class AnimalDB {  
    getAnimal(a: Animal) { }  
    saveAnimal(a: Animal) { }  
}

当我们在设计类时,应该把特性相关的放在一起。同时,我们应该把特性不同的分开。-史蒂夫芬頓

O: 开闭原则原则 Open-Closed Principle

软件实体(类,模块,函数)应该是可以扩展的,而不是修改。

class Animal {  
    constructor(name: string){ }  
    getAnimalName() { }  
}
//我们想要遍历动物列表并设置它们的声音。
const animals: Array<Animal> = [  
    new Animal('lion'),  
    new Animal('mouse')  
];

function AnimalSound(a: Array<Animal>) {  
    for(int i = 0; i <= a.length; i++) {  
        if(a[i].name == 'lion')  
            log('roar');  
        if(a[i].name == 'mouse')  
            log('squeak');  
    }  
}  
AnimalSound(animals);

AnimalSound方法不符合开闭原则,因为有新动物出现时,需要修改AnimalSound方法

我们如何使它(AnimalSound方法)遵循OCP?

class Animal {  
        makeSound();  
        ...  
}

class Lion extends Animal {  
    makeSound() {  
        return 'roar';  
    }  
}

class Squirrel extends Animal {  
    makeSound() {  
        return 'squeak';  
    }  
}  
class Snake extends Animal {  
    makeSound() {  
        return 'hiss';  
    }  
}

...  
function AnimalSound(a: Array<Animal>) {  
    for(int i = 0; i <= a.length; i++) {  
        log(a[i].makeSound());  
    }  
}  
AnimalSound(animals);

L: 里氏替换原则 Liskov Substitution Principle

任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现

function AnimalLegCount(a: Array<Animal>) {
    for(int i = 0; i <= a.length; i++) {
        if(typeof a[i] == Lion)
            log(LionLegCount(a[i]));
        if(typeof a[i] == Mouse)
            log(MouseLegCount(a[i]));
        if(typeof a[i] == Snake)
            log(SnakeLegCount(a[i]));
    }
}
AnimalLegCount(animals);

这违反了LSP原则(以及OCP原则)。它必须知道每种Animal类型,并调用相应的leg-counting方法。

现在,我们可以重新实现下AnimalLegCount方法

function AnimalLegCount(a: Array<Animal>) {  
    for(let i = 0; i <= a.length; i++) {  
        a[i].LegCount();  
    }  
}  
AnimalLegCount(animals);
/*
AnimalLegCount方法不用关心参数Animal的类型,它只是去调用LegCount方法。它只要求参数必须为Animal类型,要么是Animal类,要么是它的子类。
*/
//现在,Animal类必须实现或者定义一个LegCount方法:
class Animal {  
    ...  
    LegCount();  
}
//而它的子类必须实现LegCount方法:
//...
class Lion extends Animal{
    //...
    LegCount() {
        //...
    }
}
//...

当在AnimalLegCount方法中调用时,会返回lion的腿数。
AnimalLegCount方法在不需要知道Animal类型的情况下,只调用每个Animal的LegCount方法,来获得Animal的腿数,因为根据约定,Animal的子类实现了LegCount方法。

I: 接口隔离原则 Interface Segregation Principle

interface IShape {  
    drawCircle();  
    drawSquare();  
    drawRectangle();  
}
//这个接口绘制正方形、圆形和矩形。实现IShape接口的类必须定义drawCircle, drawSquare, drawRectangle方法。
class Circle implements IShape {
    drawCircle(){
        //...
    }
    drawSquare(){
        //...
    }
    drawRectangle(){
        //...
    }    
}
class Square implements IShape {
    drawCircle(){
        //...
    }
    drawSquare(){
        //...
    }
    drawRectangle(){
        //...
    }    
}
class Rectangle implements IShape {
    drawCircle(){
        //...
    }
    drawSquare(){
        //...
    }
    drawRectangle(){
        //...
    }    
}

Rectangle类实现了它不使用的方法(drawCircle和drawSquare) ,同样,Square类实现了drawCircle和drawRectangle方法,Square类实现了drawSquare和drawSquare方法。
如果我们需要在IShape接口中添加另外一个方法drawTriangle,

interface IShape {  
    drawCircle();  
    drawSquare();  
    drawRectangle();  
    drawTriangle();  
}

类必须实现新的方法,否则会抛出错误。

为了让我们的IShape接口遵循ISP原则,我们将不同的操作隔离到不同的接口上:

interface IShape {  
    draw();  
}

interface ICircle {  
    drawCircle();  
}

interface ISquare {  
    drawSquare();  
}

interface IRectangle {  
    drawRectangle();  
}

interface ITriangle {  
    drawTriangle();  
}

class Circle implements ICircle {  
    drawCircle() {  
        ...  
    }  
}

class Square implements ISquare {  
    drawSquare() {  
        ...  
    }  
}

class Rectangle implements IRectangle {  
    drawRectangle() {  
        ...  
    }      
}

class Triangle implements ITriangle {  
    drawTriangle() {  
        ...  
    }  
}  
class CustomShape implements IShape {  
   draw(){  
      ...  
   }  
}

ICircle接口只绘制圆,IShape接口绘制任意形状,ISquare接口只绘制正方形,IRectangle接口只绘制矩形。
或者
类(Circle、Rectangle、Square、Triangle等)只继承IShape接口,并且实现它们自己的绘画行为。

class Circle implements IShape {
    draw(){
        //...
    }
}

class Triangle implements IShape {
    draw(){
        //...
    }
}

class Square implements IShape {
    draw(){
        //...
    }
}

class Rectangle implements IShape {
    draw(){
        //...
    }
}      

D: 依赖倒置原则 Dependency Inversion Principle

class XMLHttpService extends XMLHttpRequestService {}

class Http {  
    constructor(private xmlhttpService: XMLHttpService) { }  
    get(url: string , options: any) {  
        this.xmlhttpService.request(url,'GET');  
    }

    post() {  
        this.xmlhttpService.request(url,'POST');  
    }  
    //...  
}

Http是高级组件,而HttpService是低级组件。这种设计违反了DIP A:高级模块不应该依赖于低级模块。它应该依赖它的抽象。
这个Http类被强制依赖XMLHttpService类。如果我们要更改Http连接服务,可能需要通过Nodejs连接到互联网,或者模拟http服务。我们将必须修改每个Http实例,这违背了OCP原则。

/*
Http类应该更少的去关心你用的Http服务类型。
让我们来实现一个Connection接口:
*/
interface Connection {  
    request(url: string, opts:any);  
}
//Connection这个接口有一个request方法。有了这个接口,我们可以给我们的Http类传入一个Connection类型的参数:
class Http {  
    constructor(private httpConnection: Connection) { }

    get(url: string , options: any) {  
        this.httpConnection.request(url,'GET');  
    }

    post() {  
        this.httpConnection.request(url,'POST');  
    }  
    //...  
}
//现在,不管给Http类传入什么类型的Http服务连接参数,在不用关心网络连接类型的情况下,连接到网络也是很容易的。
//我们可以重新实现下我们的XMLHttpService类,来实现Connection接口:
class XMLHttpService implements Connection {  
    const xhr = new XMLHttpRequest();  
   // ...  
    request(url: string, opts:any) {  
        xhr.open();  
        xhr.send();  
    }  
}
//我们可以创建许多Http Connection类型,并将其传递给我们的Http类,而无需担心错误。
class NodeHttpService implements Connection {  
    request(url: string, opts:any) {  
        ...  
    }  
}

class MockHttpService implements Connection {  
    request(url: string, opts:any) {  
        ...  
    }      
}

现在,我们可以看到高级模块和低级模块都依赖于抽象。Http类(高级模块)依赖于Connection接口(抽象),而Http服务类型(低级模块)也依赖Connection接口(抽象)。

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