单一职责原则(Single Responsibility Principle,SRP)

2021-02-22 16:42:16 浏览数 (1)

1 简介

1.1 定义

不要存在多于一个导致类变更的原因。该原则备受争议,争议之处在于对职责的定义,什么是类的职责?怎么划分类的职责?

1.2 特点

一个类/接口/方法只负责一项职责。

1.3 优点

降低类的复杂度、提高类的可读性,提高系统的可维护性、降低变更引起的风险。

2 代码实战

2.1 鸟类案例

  • 最开始的 Bird 类
  • 测试类

显然鸵鸟用翅膀飞是错误的!

  • 修改类实现
  • 以上的设计依旧很差,总不能一味堆砌 ifelse 添加鸟类,结合该业务逻辑,考虑分别实现类职责,即根据单一原则创建两种鸟类即可。

2.2 课程案例

  • 最初的课程接口有两个职责,耦合过大
  • 按职责拆分

3 终极实例

3.1 单一!!!

只要做过项目,肯定要接触到用户、机构、角色管理这些模块,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),确实是一个很好的解决办法。 我们这里要讲的是用户管理、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,我们就把这些写到一个接口中,都是用户管理类

  • 用户信息维护类图

得有问题,用户的属性和用户的行为没有分开,这是一个严重的错误! 这个接口确实设计得一团糟

  • 应该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)
  • 职责划分后的类图

重新拆封成两个接口

  • IUserBO负责用户的属性,简单地说,IUserBO的职责就是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

看一看分拆成两个接口怎么使用。我们现在是面向接口编程,所以产生了这个UserInfo对象之后,当然可以把它当IUserBO接口使用。也可以当IUserBiz接口使用,这要看你在什么地方使用了。

  • 要获得用户信息,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的实现类就成
代码语言:javascript复制
IUserInfo userInfo = new UserInfo();
//我要赋值了,我就认为它是一个纯粹的BO
IUserBO userBO = (IUserBO)userInfo;
userBO.setPassword("abc");
//我要执行动作了,我就认为是一个业务逻辑类
IUserBiz userBiz = (IUserBiz)userInfo;
userBiz.deleteUser();

确实可以如此,问题也解决了,但是我们来分析一下刚才的动作,为什么要把一个接口拆分成两个呢? 其实,在实际的使用中,我们更倾向于使用两个不同的类或接口:一个是IUserBO,一个是IUserBiz

以上我们把一个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?单一职责原则的定义是:应该有且仅有一个原因引起类的变更。

3.2 打破你的传统思维

  • SRP There should never be more than one reason for a class to change.

再来看看下面这个例子是否好理解。电话通话的时候有4个过程发生:拨号、通话、回应、挂机 那我们写一个接口

  • 电话过程
代码语言:javascript复制
public interface IPhone {
     //拨通电话
     public void dial(String phoneNumber);
     //通话
     public void chat(Object o);
     //通话完毕,挂电话
     public void hangup();
}

实现类也比较简单,就不再写了,大家看看这个接口有没有问题?我相信大部分的读者都会说这个没有问题呀,以前我就是这么做的呀,某某书上也是这么写的呀,还有什么什么的源码也是这么写的!是的,这个接口接近于完美,看清楚了,是“接近”! 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,看看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:

  • 协议管理 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
  • 数据传送 chat()实现的是数据的传送,把我们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(想想看,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?会的!那就很简单了,这里有两个原因都引起了类的变化。这两个职责会相互影响吗?电话拨号,我只要能接通就成,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,而且这两个职责的变化不相互影响,那就考虑拆分成两个接口

这个类图看上去有点复杂了,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,但是我相信你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。 经过这样的思考后,我们再修改一下类图

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。你会觉得这个Phone有两个原因引起变化了呀,是的,但是别忘记了我们是面向接口编程,我们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,这会引起类间耦合过重、类的数量增加等问题,人为地增加了设计的复杂性。

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,那当然可读性提高了 ● 可维护性提高,可读性提高,那当然更容易维护了 ● 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,对其他的接口无影响,这对系统的扩展性、维护性都有非常大的帮助。

其实单一职责原则最难划分的就是职责。 一个职责一个接口,但问题是“职责”没有一个量化的标准,一个类到底要负责那些职责?这些职责该怎么细化?细化后是否都要有一个接口或类? 这些都需要从实际的项目去考虑,从功能上来说,定义一个IPhone接口也没有错,实现了电话的功能,而且设计还很简单,仅仅一个接口一个实现类,实际的项目我想大家都会这么设计。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。如果以后模拟电话升级到数字电话,我们提供的接口IPhone是不是要修改了?接口修改对其他的Invoker类是不是有很大影响?

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得是否优良,但是“职责”和“变化原因”都是不可度量的,因项目而异,因环境而异。

4 我单纯,所以我快乐

对于接口,设计时一定要单一,但是对于实现类就需要多方面考虑。 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,然后再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,这句话很有道理。

单一职责原则很难在项目中得到体现,非常难,为什么? 在国内,技术人员的地位和话语权都比较低,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,最终妥协的结果是经常违背单一职责原则。而且,我们中华文明就有很多属于混合型的产物,比如筷子,我们可以把筷子当做刀来使用,分割食物;还可以当叉使用,把食物从盘子中移动到口中。而在西方的文化中,刀就是刀,叉就是叉,你去吃西餐的时候这两样肯定都是有的,刀就是切割食物,叉就是固定食物或者移动食物,分工很明晰。这种文化的差异很难一步改造过来,但是我相信随着技术的深入,单一职责原则必然会深入到项目的设计中,而且这个原则是那么的简单,简单得不需要我们更加深入地思考,单从字面上大家都应该知道是什么意思,单一职责嘛!

单一职责适用于接口、类,同时也适用于方法。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

  • 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userBO这个对象上,并调用持久层的方法保存到数据库中。 在我的项目组中,如果有人写了这样一个方法,我不管他写了多少程序,花了多少工夫,一律重写! 原因很简单: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的。比较好的设计如下

  • 一个方法承担一个职责

通过类图可知,如果要修改用户名称,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方法 每个方法的职责非常清晰明确,不仅开发简单,而且日后的维护也非常容易,大家可以逐渐养成这样的习惯。

5 最佳实践

是的,类的单一职责确实受非常多因素的制约,纯理论地来讲,这个原则是非常优秀的,但是现实有现实的难处,你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要考虑政府政策、垄断协议等因素。 对于单一职责原则,建议是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。

参考

  • 《设计模式之蝉》

0 人点赞