设计模式六大原则(一)----单一职责原则


设计模式六大原则之【单一职则原则】

一、什么是单一职责原则

首先, 我们来看单一职责的定义.

单一职责原则,全称Single Responsibility Principle, 简称SRP.
A class should have only one reason to change
类发生更改的原因应该只有一个

就一个类而言,应该仅有一个引起它变化的原因。应该只有一个职责。如果一个类有一个以上的职责,这些职责就耦合在了一起。一个职责的变化可能会削弱或者抑制这个类完成其他职责的能力。这会导致脆弱的设计。当一个职责发生变化时,可能会影响其它的职责。另外,多个职责耦合在一起,会影响复用性。想要避免这种现象的发生,就要尽可能的遵守单一职责原则。

单一职责原则的核心就是解耦和增强内聚性。

二、为什么要遵守单一职责原则?

通常 , 我们做事情都要知道为什么要这么做, 才回去做. 做的也有底气, 那么为什么我们要使用单一职责原则呢?

1、提高类的可维护性和可读写性
一个类的职责少了,复杂度降低了,代码就少了,可读性也就好了,可维护性自然就高了。

2、提高系统的可维护性
系统是由类组成的,每个类的可维护性高,相对来讲整个系统的可维护性就高。当然,前提是系统的架构没有问题。

3、降低变更的风险
一个类的职责越多,变更的可能性就越大,变更带来的风险也就越大

如果在一个类中可能会有多个发生变化的东西,这样的设计会带来风险, 我们尽量保证只有一个可以变化,其他变化的就放在其他类中,这样的好处就是 提高内聚,降低耦合

三. 单一职责原则应用的范围

单一职责原则适用的范围有接口、方法、类。按大家的说法,接口和方法必须保证单一职责,类就不必保证,只要符合业务就行。

3.1 【方法层面】单一职责原则的应用

现在有一个场景, 需要修改用户的用户名和密码. 就针对这个功能我们可以有多种实现.
第一种:

/**
 * 操作的类型
 */
public enum OperateEnum {
    UPDATE_USERNAME,
    UPDATE_PASSWORD;
}

public interface UserOperate {
    void updateUserInfo(OperateEnum type, UserInfo userInfo);
}

public class UserOperateImpl implements UserOperate{
    @Override
    public void updateUserInfo(OperateEnum type, UserInfo userInfo) {
        if (type == OperateEnum.UPDATE_PASSWORD) {
            // 修改密码
        } else if(type == OperateEnum.UPDATE_USERNAME) {
            // 修改用户名
        }
    }
}

第二种方法:

public interface UserOperate {
    void updateUserName(UserInfo userInfo);

    void updateUserPassword(UserInfo userInfo);
}

public class UserOperateImpl implements UserOperate {
    @Override
    public void updateUserName(UserInfo userInfo) {
        // 修改用户名逻辑
    }

    @Override
    public void updateUserPassword(UserInfo userInfo) {
        // 修改密码逻辑
    }
}

来看看这两种实现的区别:
第一种实现是根据操作类型进行区分, 不同类型执行不同的逻辑. 把修改用户名和修改密码这两件事耦合在一起了. 如果客户端在操作的时候传错了类型, 那么就会发生错误.
第二种实现是我们推荐的实现方式. 修改用户名和修改密码逻辑分开. 各自执行各自的职责, 互不干扰. 功能清晰明了.

由此可见, 第二种设计是符合单一职责原则的. 这是在方法层面实现单一职责原则.

3.2 【接口层面】单一职责原则的应用

我们假设一个场景, 大家一起做家务, 张三扫地, 李四买菜. 李四买完菜回来还得做饭. 这个逻辑怎么实现呢?

方式一

/**
 * 做家务
 */
public interface HouseWork {
    // 扫地
    void sweepFloor();

    // 购物
    void shopping();
}

public class Zhangsan implements HouseWork{
    @Override
    public void sweepFloor() {
        // 扫地
    }

    @Override
    public void shopping() {

    }
}

public class Lisi implements HouseWork{
    @Override
    public void sweepFloor() {

    }

    @Override
    public void shopping() {
        // 购物
    }
}

首先定义了一个做家务的接口, 定义两个方法扫地和买菜. 张三扫地, 就实现扫地接口. 李四买菜, 就实现买菜接口. 然后李四买完菜回来还要做饭, 于是就要在接口类中增加一个方法cooking. 张三和李四都重写这个方法, 但只有李四有具体实现.

这样设计本身就是不合理的.
首先: 张三只扫地, 但是他需要重写买菜方法, 李四不需要扫地, 但是李四也要重写扫地方法.
第二: 这也不符合开闭原则. 增加一种类型做饭, 要修改3个类. 这样当逻辑很复杂的时候, 很容易引起意外错误.

上面这种设计不符合单一职责原则, 修改一个地方, 影响了其他不需要修改的地方.

方法二

/**
 * 做家务
 */
public interface Hoursework {
}

public interface Shopping extends Hoursework{
    // 购物
    void shopping();
}

public interface SweepFloor extends Hoursework{
    // 扫地
    void sweepFlooring();
}

public class Zhangsan implements SweepFloor{

    @Override
    public void sweepFlooring() {
        // 张三扫地
    }
}

public class Lisi implements Shopping{
    @Override
    public void shopping() {
        // 李四购物
    }
}

上面做家务不是定义成一个接口, 而是将扫地和做家务分开了. 张三扫地, 那么张三就实现扫地的接口. 李四购物, 李四就实现购物的接口. 后面李四要增加一个功能做饭. 那么就新增一个做饭接口, 这次只需要李四实现做饭接口就可以了.

public interface Cooking extends Hoursework{ 
    void cooking();
}

public class Lisi implements Shopping, Cooking{
    @Override
    public void shopping() {
        // 李四购物
    }

    @Override
    public void cooking() {
        // 李四做饭
    }
}

如上, 我们看到张三没有实现多余的接口, 李四也没有. 而且当新增功能的时候, 只影响了李四, 并没有影响张三.
这就是符合单一职责原则. 一个类只做一件事. 并且他的修改不会带来其他的变化.

3.3 【类层面】单一职责原则的应用

从类的层面来讲, 没有办法完全按照单一职责原来来拆分. 换种说法, 类的职责可大可小, 不想接口那样可以很明确的按照单一职责原则拆分. 只要符合逻辑有道理即可.

比如, 我们在网站首页可以注册, 登录, 微信登录.注册登录等操作. 我们通常的做法是:

public interface UserOperate {

    void login(UserInfo userInfo);

    void register(UserInfo userInfo);

    void logout(UserInfo userInfo);
}


public class UserOperateImpl implements UserOperate{
    @Override
    public void login(UserInfo userInfo) {
        // 用户登录
    }

    @Override
    public void register(UserInfo userInfo) {
        // 用户注册
    }

    @Override
    public void logout(UserInfo userInfo) {
        // 用户登出
    }
}

那如果按照单一职责原则拆分, 也可以拆分为下面的形式


public interface Register {
    void register();
}

public interface Login {
    void login();
}

public interface Logout {
    void logout();
}


public class RegisterImpl implements Register{

    @Override
    public void register() {

    }
}

public class LoginImpl implements Login{
    @Override
    public void login() {
        // 用户登录
    }
}

public class LogoutImpl implements Logout{

    @Override
    public void logout() {

    }
}

像上面这样写可不可以呢? 其实也可以, 就是类很多. 如果登录、注册、注销操作代码很多, 那么可以这么写.

四、如何遵守单一职责原则

4.1 合理的职责分解

相同的职责放到一起,不同的职责分解到不同的接口和实现中去,这个是最容易也是最难运用的原则,关键还是要从业务出发,从需求出发,识别出同一种类型的职责。

例子:人的行为分析,包括了生活和工作等行为的分析,生活行为包括吃、跑、睡等行为,工作行为包括上下班,开会等行为,如下图所示:

人类的行为分成了两个接口:生活行为接口、工作行为接口,以及两个实现类。如果都用一个实现类来承担这两个接口的职责,就会导致代码臃肿,不易维护,如果以后再加上其他行为,例如学习行为接口,将会产生变更风险(这里还用到了组合模式)。

4.2 来看看简单的代码实现

第一步: 定义一个行为接口


/**
 * 人的行为
 * 人的行为包括两种: 生活行为, 工作行为
 */
public interface IBehavior {
    
}

这里面定义了一个空的接口, 行为接口. 具体这个行为接口下面有哪些接口呢?有生活和工作两方面的行为.

第二步: 定义生活和工作接口, 并且他们都是行为接口的子类

生活行为接口:

public interface LivingBehavior extends IBehavior{
    /** 吃饭 */
    void eat();

    /** 跑步 */
    void running();

    /** 睡觉 */
    void sleeping();
}

工作行为接口:

public interface WorkingBehavior extends IBehavior{

    /** 上班 */
    void goToWork();

    /** 下班 */
    void goOffWork();

    /** 开会 */
    void meeting();
}

第三步: 定义工作行为接口和生活行为接口的实现类

生活行为接口实现类:

public class LivingBehaviorImpl implements LivingBehavior{
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("吃饭");
    }

    @Override
    public void running() {
        System.out.println("跑步");
    }

    @Override
    public void sleeping() {
        System.out.println("睡觉");
    }
}

工作行为接口实现类:

public class WorkingBehaviorImpl implements WorkingBehavior{

    @Override
    public void goToWork() {
        System.out.println("上班");
    }

    @Override
    public void goOffWork() {
        System.out.println("下班");
    }

    @Override
    public void meeting() {
        System.out.println("开会");
    }
}

第四步: 行为组合调用.

行为接口定义好了. 接下来会定义一个行为集合. 不同的用户拥有的行为是不一样 , 有的用户只用生活行为, 有的用户既有生活行为又有工作行为.ewgni

我们并不知道具体用户到底会有哪些行为, 所以,通常使用一个集合来接收用户的行为. 用户有哪些行为, 就往里面添加哪些行为.

1. 行为组合接口BehaviorComposer

public interface BehaviorComposer {
    void add(IBehavior behavior);
}

2. 行为组合接口实现类IBehaviorComposerImpl

public class IBehaviorComposerImpl implements BehaviorComposer {

    private List<IBehavior> behaviors = new ArrayList<>();
    @Override
    public void add(IBehavior behavior) {
        System.out.println("添加行为");
        behaviors.add(behavior);
    }

    public void doSomeThing() {
        behaviors.forEach(b->{
            if(b instanceof LivingBehavior) {
                LivingBehavior li = (LivingBehavior)b;
                // 处理生活行为
            } else if(b instanceof WorkingBehavior) {
                WorkingBehavior wb = (WorkingBehavior) b;
                // 处理工作行为
            }

        });
    }
}

第五步: 客户端调用

用户在调用的时候, 根据实际情况调用就可以了, 比如下面的代码: 张三是全职妈妈, 只有生活行为, 李四是职场妈妈, 既有生活行为又有工作行为.

public static void main(String[] args) {
        //  张三--全职妈妈
        LivingBehavior zslivingBehavior = new LivingBehaviorImpl();
        BehaviorComposer zsBehaviorComposer = new IBehaviorComposerImpl();
        zsBehaviorComposer.add(zslivingBehavior);

        // 李四--职场妈妈
        LivingBehavior lsLivingBehavior = new LivingBehaviorImpl();
        WorkingBehavior lsWorkingBehavior = new WorkingBehaviorImpl();

        BehaviorComposer lsBehaviorComposer = new IBehaviorComposerImpl();
        lsBehaviorComposer.add(lsLivingBehavior);
        lsBehaviorComposer.add(lsWorkingBehavior);
    }

可以看出单一职责的好处.

五、单一职责原则的优缺点

  • 类的复杂性降低: 一个类实现什么职责都有清晰明确的定义了, 复杂性自然就降低了

  • 可读性提高: 复杂性降低了,可读性自然就提高了

  • 可维护性提高: 可读性提高了,代码就更容易维护了

  • 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得好,一个接口修改只对相应的实现类有影响,对其他的接口和类无影响,这对系统的扩展性、维护性都有非常大的帮助

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