• [设计模式]<<设计模式之禅>>之关于单一职责原则


    单一职责原则的英文名称是Single Responsibility Principle,简称是SRP.

    这个原则存在争议之处在哪里呢?就是对职责的定义,什么是类的职责,以及怎么划分类的职责。我们先举个例子来说明什么是单一职责原则。

    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.

    一开始设计的类的结构关系可能是这样:

    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),按照这个思路对类图进行修正.

    如下图:

    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.

    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的实现类就成了.

    ......
    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.

    如下图:

    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。

    SRP的原话解释是:

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

    上面讲
    的例子很好理解,在实际项目中大家都已经这么做了,那我们再来看看下面这个例子是否好理解。电话这玩意,是现代人都离不了,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,如下图:

    用代码表示打电话的过程:

    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();
    }

    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:一个是协议管理,一个是数据传送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。我们可以这样考虑这个问题,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,类图如下:

    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,如下图所示:

    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。

    通过上面的例子,我们来总结一下单一职责原则有什么好处:
    ● 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。

    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。

    对于接口,我们在设计的时候一定要做到单一,但是对于实现类就需要多方面考虑了。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,什么意思呢?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,比如下图所示的方法。

    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.

    阅读到这里,可能有人会问我,你写的是类的设计原则吗?你通篇都在说接口的单一职责,类的单一职责你都违背了呀!呵呵,这个还真是的,我的本意是想把这个原则讲清楚,
    类的单一职责嘛,这个很简单,但当我回头写的时候,发觉并不是这么回事,翻看了以前的一些设计和代码,基本上拿得出手的类设计都是与单一职责相违背的。静下心来回忆,发觉
    每一个类这样设计都是有原因的。我查阅了Wikipedia、OODesign等几个网站,专家和我也有类似的经验,基本上类的单一职责都用了类似的一句话来说"This is sometimes hard to
    see",这句话翻译过来就是“这个有时候很难说”。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.

    对于单一职责原则,我的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。

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