北风设计模式课程---单一职责原则（Single Responsibility Principle）

北风设计模式课程---单一职责原则（Single Responsibility Principle）

一、总结

一句话总结：

一个类应该有且只有一个变化的原因：单一职责原则（SRP：Single Responsibility Principle）可表述为 "一个类应该有且只有一个变化的原因（There should never be more than one reason for a class to change.）"。单一职责原则是一个非常简单的原则，但通常也是最难做的正确的一个原则。职责的联合是在实践中经常碰到的事情，从这些各不相同的职责中发现并隔离职责就是软件设计的真谛所在。我们所讨论的其他设计原则最终也会回归到这个原则上来。

1、为什么将不同的职责分离到单独的类中是如此的重要呢？

1、职责为变化中心：因为每一个职责都是一个变化的中心。当需求变化时，这个变化将通过更改职责相关的类来体现。

2、变化对耦合伤害很大：如果一个类拥有多于一个的职责，则这些职责就耦合到在了一起，那么就会有多于一个原因来导致这个类的变化。对于某一职责的更改可能会损害类满足其他耦合职责的能力。这样职责的耦合会导致设计的脆弱，以至于当职责发生更改时产生无法预期的破坏。

2、违反单一职责实例？

|||-begin

public class Rectangle
  {
    public int Height { get; set; }
    public int Width { get; set; }

    public double Area()
    {
      return Width * Height;
    }

    public void Draw(Form form)
    {
      SolidBrush brush = new SolidBrush(Color.Red);
      Graphics formGraphics = form.CreateGraphics();
      formGraphics.FillRectangle(brush,
        new System.Drawing.Rectangle(
          new Point(0, 0), new Size(Width, Height)));
    }
  }

|||-end

Rectangle 类包含了两个职责。第一个职责是提供矩形几何计算的数学模型，第二个职责是在 GUI 上渲染矩形。

3、违反单一职责实例2？

|||-begin

public interface Camera
  {
    void Connect(string host);
    void Disconnect();
    void Send(byte[] data);
    byte[] Receive();
  }

|||-end

它确实耦合了 2 个职责。第一个职责是连接管理，第二个职责是数据通信。Connect 和 Disconnect 方法负责管理 Camera 与管理端 Host 的连接，而 Send 和 Receive 方法则负责收发通信数据。

4、单一职责表示一个类中只能有一个核心方法么？

错误：比如手机的连接功能，里面就包含连接和断开连接两个方法，但是是单一的连接这个职责。

二、单一职责原则（Single Responsibility Principle）

转自或参考：单一职责原则（Single Responsibility Principle）
https://www.cnblogs.com/gaochundong/p/single_responsibility_principle.html">单一职责原则（Single Responsibility Principle）

 

单一职责原则（SRP：The Single Responsibility Principle）

一个类应该有且只有一个变化的原因。

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

为什么将不同的职责分离到单独的类中是如此的重要呢？

因为每一个职责都是一个变化的中心。当需求变化时，这个变化将通过更改职责相关的类来体现。

如果一个类拥有多于一个的职责，则这些职责就耦合到在了一起，那么就会有多于一个原因来导致这个类的变化。对于某一职责的更改可能会损害类满足其他耦合职责的能力。这样职责的耦合会导致设计的脆弱，以至于当职责发生更改时产生无法预期的破坏。

例如，考虑下图中的设计。类图中显示 Rectangle 类包含两个方法，一个方法（Draw）负责在显示屏幕上绘制矩形，另一个方法（Area）负责计算矩形图形面积。

有两个不同的应用程序均使用了 Rectangle 类。一个应用为计算几何程序，它使用了 Rectangle 中的数学几何模型，但不会在显示屏幕上绘制矩形。另一个应用是一个图形界面程序（GUI），它可能会做一些计算几何方面的工作，但主要功能是在屏幕上绘制矩形。

  public class Rectangle
  {
    public int Height { get; set; }
    public int Width { get; set; }

    public double Area()
    {
      return Width * Height;
    }

    public void Draw(Form form)
    {
      SolidBrush brush = new SolidBrush(Color.Red);
      Graphics formGraphics = form.CreateGraphics();
      formGraphics.FillRectangle(brush,
        new System.Drawing.Rectangle(
          new Point(0, 0), new Size(Width, Height)));
    }
  }

这个设计侵犯了 SRP 原则。Rectangle 类包含了两个职责。第一个职责是提供矩形几何计算的数学模型，第二个职责是在 GUI 上渲染矩形。

对 SRP 原则的侵犯会导致诸多难以解决的问题：

首先，我们必须在计算几何应用中包含对 GUI 库的引用。这导致应用程序无谓的消耗了链接时间、编译时间、内存空间和存储空间等。

再者，如果因为某些原因对 GraphicalApplication 的一个更改导致 Rectangle 类也相应做了更改，这将强制我们对 ComputationalGeometryApplication 进行重新编译、重新测试和重新部署等。如果我们忘了做这些事情，那么应用程序可能以无法预期的方式而崩溃。

  public class ComputationalGeometryApplication
  {
    public double CalculateArea(Rectangle rectangle)
    {
      double area = rectangle.Area();
      return area;
    }
  }

  public class GraphicalApplication
  {
    public Form form { get; set; }

    public void DrawOnScreen(Rectangle rectangle)
    {
      rectangle.Draw(form);
    }
  }

一个较好的设计是将这两个职责完全地隔离到不同的类当中，如下图所示。这个设计将 Rectangle 中关于几何计算的职责移到了 GeometricRectangle 类中，而 Rectangle 类中仅保留矩形渲染职责。

  public class GeometricRectangle
  {
    public int Height { get; set; }
    public int Width { get; set; }

    public double Area()
    {
      return Width * Height;
    }
  }

  public class Rectangle
  {
    public void Draw(Form form, GeometricRectangle geometric)
    {
      SolidBrush brush = new SolidBrush(Color.Red);
      Graphics formGraphics = form.CreateGraphics();
      formGraphics.FillRectangle(brush,
        new System.Drawing.Rectangle(
          new Point(0, 0),
          new Size(geometric.Width, geometric.Height)));
    }
  }

然后，如果我们再对 Rectangle 中渲染职责进行更改时将不会再影响到 ComputationalGeometryApplication 了。

  public class ComputationalGeometryApplication
  {
    public double CalculateArea(GeometricRectangle geometric)
    {
      double area = geometric.Area();
      return area;
    }
  }

  public class GraphicalApplication
  {
    public Form form { get; set; }

    public void DrawOnScreen(Rectangle rectangleDraw, GeometricRectangle rectangleShape)
    {
      rectangleDraw.Draw(form, rectangleShape);
    }
  }

那么，职责（Responsibility）到底是什么？

在单一职责原则（SRP：Single Responsibility Principle）的概念中，我们将职责（Responsibility）定义为 "一个变化的原因（a reason for change）"。如果你能想出多于一种动机来更改一个类，则这个类就包含多于一个职责。

职责的耦合有时很难被发现，因为我们习惯于将多个职责一起来考虑。例如，我们考虑下面定义的 Camera 接口，可能会认为这个接口看起来是非常合理的。接口中声明的 4 个方法从属于一个 Camera 接口定义。

  public interface Camera
  {
    void Connect(string host);
    void Disconnect();
    void Send(byte[] data);
    byte[] Receive();
  }

然而，它确实耦合了 2 个职责。第一个职责是连接管理，第二个职责是数据通信。Connect 和 Disconnect 方法负责管理 Camera 与管理端 Host 的连接，而 Send 和 Receive 方法则负责收发通信数据。

这两个职责应该被分离吗？答案基本上是肯定的。这两组方法基本上没有任何交集，它们都可以依据不同的原因而变化。进一步说，它们将在应用程序中完全不同的位置被调用，而那些不同的位置将同样会因不同的原因而变化。

因此，下图中的设计可能会好一些。它将这两个职责分别隔离到不同的接口定义中，这至少使应用程序从两个职责中解耦。

然而，我们注意到这两个职责又重新被耦合进了一个 CameraImplementation 类中。这可能不是我们想要的，但却有可能是必须的。通常有很多原因会强制我们将一些职责耦合在一起。尽管如此，我们使得应用程序的其他部分得益于这个接口的隔离。

CameraImplementation 类在我们看来是一个组合出来的但确实包含一些缺点的类。但需要注意到的是，所有其他需要使用 CameraImplementation 类的地方已经可以被接口进行隔离，我们仅需依赖所定义的单一职责的接口。而 CameraImplementation 仅在被实例化的位置才会出现。我们将丑陋的代码限制在一定的范围内，而不会泄露或污染应用程序的其他部分。

总结

单一职责原则（SRP：Single Responsibility Principle）可表述为 "一个类应该有且只有一个变化的原因（There should never be more than one reason for a class to change.）"。单一职责原则是一个非常简单的原则，但通常也是最难做的正确的一个原则。职责的联合是在实践中经常碰到的事情，从这些各不相同的职责中发现并隔离职责就是软件设计的真谛所在。我们所讨论的其他设计原则最终也会回归到这个原则上来。

面向对象设计的原则

参考资料

• SRP：The Single Responsibility Principle by Robert C. Martin “Uncle Bob”
• The SOLID Principles, Explained with Motivational Posters
• Dangers of Violating SOLID Principles in C#
• An introduction to the SOLID principles of OO design
• 10 Golden Rules Of Good OOP
• 10 Object Oriented Design principles Java programmer should know
• SOLID Principles: Single Responsibility Principle
• Object Oriented Design Principles