淺談C#六大設(shè)計原則

更新時間：2020年06月10日 16:32:57 作者：癡者工良

這篇文章主要介紹了C#六大設(shè)計原則的相關(guān)內(nèi)容，文中代碼非常細(xì)致，供大家參考和學(xué)習(xí)，感興趣的朋友可以了解下

單一職責(zé)原則

單一職責(zé)原則(SRP：Single responsibility principle)，規(guī)定一個類中應(yīng)該只有一個原因引起類的變化。

單一職責(zé)原則的核心就是解耦和增強(qiáng)內(nèi)聚性。

問題：

 // 假設(shè)此類是數(shù)據(jù)庫上下文
 public class DatabaseContext { }

 public class Test
 {
  private readonly DatabaseContext _context;
  public Test(DatabaseContext context)
  {
   _context = context;
  }

  // 用戶登錄
  public void UserLogin() { }

  // 用戶注銷
  public void UserLogout() { }

  // 新增一個用戶
  public void AddUser() { }

  // 修改一個用戶的信息
  public void UpdateUser() { }

  // 刪除一個用戶
  public void DeleteUser() { }
 }

Test 負(fù)責(zé) 職責(zé) P1(用戶登錄和退出)和 P2(用戶賬號管理) 兩個職責(zé)，當(dāng)由于職責(zé) P1 的需求發(fā)生變化而需要修改類時，有可能會導(dǎo)致正常職責(zé) P2 的功能發(fā)生故障。

上面的代碼中，兩個職責(zé)被耦合起來，擔(dān)任了多種功能。

一個類中應(yīng)該只有一個原因引起類的變化，也就要求一個類只應(yīng)該負(fù)責(zé)一個功能，類中地代碼是緊密聯(lián)系的。

上面的示例代碼非常簡單，我們可以很自然地將一個個類分為兩個部分。

 // 假設(shè)此類是數(shù)據(jù)庫上下文
 public class DatabaseContext { }

 public class Test1
 {
  private readonly DatabaseContext _context;
  public Test1(DatabaseContext context)
  {
   _context = context;
  }

  // 用戶登錄
  public void UserLogin() { }

  // 用戶注銷
  public void UserLogout() { }

 }

 public class Test2
 {
  private readonly DatabaseContext _context;
  public Test2(DatabaseContext context)
  {
   _context = context;
  }
  // 新增一個用戶
  public void AddUser() { }

  // 修改一個用戶的信息
  public void UpdateUser() { }

  // 刪除一個用戶
  public void DeleteUser() { }
 }

因此，單一職責(zé)原則的解決方法，是將不同職責(zé)封裝到不同的類或模塊中。

接口隔離原則

接口隔離原則(ISP：Interface Segregation Principle) 要求對接口進(jìn)行細(xì)分，類的繼承建立在最小的粒度上，確保客戶端繼承的接口中，每一個方法都是它需要的。

筆者查閱了國外一些資料，大多將接口隔離原則定義為：

“Clients should not be forced to depend upon interfaces that they do not use.”

意思是不應(yīng)強(qiáng)迫客戶依賴于它不使用的方法。

對于此原則的解釋，這篇文章講的非常透徹：

https://stackify.com/interface-segregation-principle/

這就要求我們拆分臃腫的接口成為更小的和更具體的接口，使得接口負(fù)責(zé)的功能更加單一。

目的：通過將軟件分為多個獨(dú)立的部分來減少所需更改的副作用和頻率。

筆者想到從兩方面論述：

其一，在描述多種動物時，我們可能會將不同種類的動物分類。但是這還不夠，例如在鳥類中，我們印象中鳥的特征是鳥會飛，但是企鵝不會飛~。

那么還要對物種的特征進(jìn)行細(xì)分，例如血液是什么顏色的、有沒有脊椎等。

其二，我們可以通過下面代碼表達(dá)：

 // 與登錄有關(guān)
 public interface IUserLogin
 {
  // 登錄
  void Login();

  // 注銷
  void Logout();
 }

 // 與用戶賬號有關(guān)
 public interface IUserInfo
 {
  // 新增一個用戶
  void AddUser();

  // 修改一個用戶的信息
  void UpdateUser();

  // 刪除一個用戶
  void DeleteUser();
 }

上面的兩個接口，各種實(shí)現(xiàn)不同的功能，彼此沒有交叉，完美。

接下來我們看看兩個繼承了 IUserLogin 接口的代碼

 // 對用戶登錄注銷進(jìn)行管理，資源準(zhǔn)備和釋放
 public class Test1 : IUserLogin
 {
  public void Login(){}

  public void Logout(){}
 }

 public class Test2 : IUserLogin
 {
  public void Login()
  {
   // 獲取用戶未讀消息
  }

  public void Logout()
  {
  }
 }

對于 Test1 ，根據(jù)登錄和注銷兩個狀態(tài)，進(jìn)行不同操作。

但是，對于 Test2，它只需要登錄這個狀態(tài)，其它情況不關(guān)它事。那么 Logout() 對他來說，完全沒有用，這就是接口污染。

上面的代碼就違法了接口隔離原則。

但是，接口隔離原則有個缺點(diǎn)，就是容易過多地將細(xì)分接口。一個項目中，出現(xiàn)成千上萬個接口，將是維護(hù)地災(zāi)難。

因此接口隔離原則要靈活使用，就 Test2 來說，多繼承一個方法無傷大礙，不用就是了。ASP.NET Core 中就存在很多這樣的實(shí)現(xiàn)。

  public void Function()
  {
   throw new NotImplementedException();
  }

《設(shè)計模式之禪》第四章中，作者對接口隔離原則總結(jié)了四個要求：

1 接口盡量?。翰怀霈F(xiàn)臃腫(Fat)的接口。

2 接口要高內(nèi)聚：提高接口、類、模塊的處理能力。

3 定制服務(wù)：小粒度的接口可以組成大接口，靈活定制新的功能。

4 接口的設(shè)計有限度：難以有固定的標(biāo)準(zhǔn)去衡量接口的粒度是否合理。

另外還有關(guān)于單一職責(zé)原則和接口隔離原則的關(guān)系和對比。

單一職責(zé)原則是從服務(wù)提供者的角度去看，提供一個高內(nèi)聚的、單一職責(zé)的功能；

接口隔離原則是從使用者角度去看，也是實(shí)現(xiàn)高內(nèi)聚和低耦合。

接口隔離原則的粒度可能更小，通過多個接口靈活組成一個符合單一職責(zé)原則的類。

我們也看到了，單一職責(zé)原則更多是圍繞類來討論；接口隔離原則是對接口來討論，即對抽象進(jìn)行討論。

開閉原則

開閉原則(Open/Closed Principle)規(guī)定：

“軟件中的對象（類，模塊，函數(shù)等等）應(yīng)該對于擴(kuò)展是開放的，但是對于修改是封閉的”

--《Object-Oriented Software Construction》作者 Bertrand Meyer
開閉原則意味著一個實(shí)體是允許在不改變它的源代碼的前提下變更它的行為。類的改動是通過增加代碼實(shí)現(xiàn)，而不是修改源代碼。

開閉原則有梅耶開閉原則、多態(tài)開閉原則。

梅耶開閉原則

代碼一旦完成，一個類的實(shí)現(xiàn)只應(yīng)該因錯誤而修改，新的或者改變的特性應(yīng)該通過新建不同的類實(shí)現(xiàn)。

特點(diǎn)：繼承，子類繼承父類，擁有其所有的方法，并且拓展。

多態(tài)開閉原則

此原則使用接口而不是父類來允許不同的實(shí)現(xiàn)，您可以在不更改它們的代碼的情況下輕松替換它們。

現(xiàn)在大多數(shù)情況下，開閉原則指的是多態(tài)開閉原則。

多態(tài)開閉原則筆者在查閱資料是，發(fā)現(xiàn)這個接口指的不是 Interface ，指的是抽象方法、虛方法。

問：面向?qū)ο蟮娜筇匦允鞘裁?？答：封裝、繼承、多態(tài)。

對，多態(tài)開閉原則就是指這個多態(tài)。不過，原則要求不應(yīng)對方法進(jìn)行重載(重寫)、隱藏。

這是一個示例：

 // 實(shí)現(xiàn)登錄注銷
 public class UserLogin
 {
  public void Login() { }
  public void Logout() { }
  public virtual void A() {/* 做了一些事*/}
  public virtual void B() {/* 也做了一些事*/ }
 }
 public class UserLogin1 : UserLogin
 {
  public void Login(string userName) { }  // 應(yīng)不應(yīng)該對父類的方法進(jìn)行重載？
  public override void A() { }    // √
  public override void B() { }    // √
  public new void Logout() { }    // 也許行？
 }

多態(tài)開閉原則的好處是，引入了抽象，使得兩個類松耦合，而且可以使得在不修改代碼的前提下，使用子類替換父類(里氏替換原則)。

有時，會看到這樣的題目：接口和抽象類的區(qū)別？

筆者隱約記得有過一條這樣的解釋：接口是為了實(shí)現(xiàn)共同的標(biāo)準(zhǔn)；抽象是為了代碼的復(fù)用。

當(dāng)然，接口和抽象，都可以實(shí)現(xiàn)里氏替換。

通過開閉原則，我們可以了解到多態(tài)，也了解接口和抽象的應(yīng)用場景。

還有一個問題是，開閉原則要求是要修改或添加功能時，通過子類來實(shí)現(xiàn)，而不是修改原有代碼。那么是否可以和應(yīng)該對父類的代碼進(jìn)行重載和隱藏？

而開閉原則的核心是構(gòu)造抽象，從而通過子類派生來實(shí)現(xiàn)拓展。貌似沒有說到這方面。

筆者覺得不太應(yīng)該。。。

先結(jié)合下面的里氏替換原則，我們再討論這個問題？

里氏替換原則

里氏替換原則(LSP：Liskov Substitution Principle)要求：凡是父類出現(xiàn)的地方，子類都可以出現(xiàn)。

這就要求了子類必須與父類具有相同的行為。只有當(dāng)子類能夠替換任何父類的實(shí)例時，才會符合里氏替換原則。

里氏替換原則的約束：

1 子類必須實(shí)現(xiàn)父類的抽象方法，但不能重寫父類中已實(shí)現(xiàn)的方法。

2 子類中可以增加方法拓展功能。

3 當(dāng)子類覆蓋或?qū)崿F(xiàn)(虛擬方法/抽象方法)父類的方法時，方法的輸入?yún)?shù)限制更加寬松并且返回值要比父類方法更加嚴(yán)格。

所以，我們看到開閉原則中的示例，子類應(yīng)不應(yīng)該重載父類的方法？應(yīng)不應(yīng)該使用 new 關(guān)鍵字隱藏父類的方法？為了確保子類繼承后，還具有跟父類一致的特性，不建議這樣做呢，親。

實(shí)現(xiàn)了開閉原則，自然可以使用里氏替換原則。

依賴倒置原則

依賴倒置原則（Dependence Inversion Principle）要求程序要依賴于抽象接口，不要依賴于具體實(shí)現(xiàn)。

我們可以從代碼中，慢慢演進(jìn)和推導(dǎo)理論。

 // 實(shí)現(xiàn)登錄注銷
 public class UserLogin
 {
  public void Login(){}
  public void Logout(){}
 }

 public class Test1 : UserLogin { }

 public class Test2
 {
  private readonly UserLogin userLogin = new UserLogin();
 }

 public class Test3
 {
  private readonly UserLogin _userLogin;
  public Test3(UserLogin userLogin)
  {
   _userLogin = userLogin;
  }
 }

上面代碼中，Test1、Test2、Test3 都依賴 UserLogin 。先不說上面代碼有什么毛病，根據(jù)依賴倒置原則，應(yīng)該是這樣編寫代碼的

 // 與登錄有關(guān)
 public interface IUserLogin
 {
  void Login();  // 登錄
  void Logout();  // 注銷
 }

 // 實(shí)現(xiàn)登錄注銷
 public class UserLogin1 : IUserLogin
 {
  public void Login(){}
  public void Logout(){}
 }
 
 // 實(shí)現(xiàn)登錄注銷
 public class UserLogin2 : IUserLogin
 {
  public void Login(){}
  public void Logout(){}
 }

 public class Test4
 {
  private readonly IUserLogin _userLogin;
  public Test4(IUserLogin userLogin)
  {
   _userLogin = userLogin;
  }
 }

依賴倒置原則，在于引入一種抽象，這種抽象將高級模塊和底層模塊彼此分離。高層模塊和底層模塊松耦合，底層模塊的變動不需要高層模塊也要變動。

依賴導(dǎo)致原則有兩個思想：

1 高層模塊不應(yīng)該依賴于底層模塊，兩者都應(yīng)該依賴于抽象。

2 抽象不應(yīng)該依賴細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)應(yīng)該依賴于抽象。

因?yàn)橐蕾囉诔橄?，底層模塊可以任意替換一個實(shí)現(xiàn)了抽象的模塊。

里氏替換原則是要求子類父類行為一致，子類可以替換父類。

依賴倒置原則，每個方法的行為是可以完全不一樣的。