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淺談C#六大設(shè)計(jì)原則

更新時(shí)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(jì)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(gè)類(lèi)中應(yīng)該只有一個(gè)原因引起類(lèi)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(wèn)題：

 // 假設(shè)此類(lèi)是數(shù)據(jù)庫(kù)上下文
 public class DatabaseContext { }

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

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

  // 用戶(hù)注銷(xiāo)
  public void UserLogout() { }

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

  // 修改一個(gè)用戶(hù)的信息
  public void UpdateUser() { }

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

Test 負(fù)責(zé) 職責(zé) P1(用戶(hù)登錄和退出)和 P2(用戶(hù)賬號(hào)管理) 兩個(gè)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(lèi)時(shí)，有可能會(huì)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(gè)職責(zé)被耦合起來(lái)，擔(dān)任了多種功能。

一個(gè)類(lèi)中應(yīng)該只有一個(gè)原因引起類(lèi)的變化，也就要求一個(gè)類(lèi)只應(yīng)該負(fù)責(zé)一個(gè)功能，類(lèi)中地代碼是緊密聯(lián)系的。

上面的示例代碼非常簡(jiǎn)單，我們可以很自然地將一個(gè)個(gè)類(lèi)分為兩個(gè)部分。

 // 假設(shè)此類(lèi)是數(shù)據(jù)庫(kù)上下文
 public class DatabaseContext { }

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

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

  // 用戶(hù)注銷(xiāo)
  public void UserLogout() { }

 }

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

  // 修改一個(gè)用戶(hù)的信息
  public void UpdateUser() { }

  // 刪除一個(gè)用戶(hù)
  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(lèi)或模塊中。

接口隔離原則

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

筆者查閱了國(guó)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(hù)依賴(lài)于它不使用的方法。

對(duì)于此原則的解釋?zhuān)@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(guò)將軟件分為多個(gè)獨(dú)立的部分來(lái)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(dòng)物時(shí)，我們可能會(huì)將不同種類(lèi)的動(dòng)物分類(lèi)。但是這還不夠，例如在鳥(niǎo)類(lèi)中，我們印象中鳥(niǎo)的特征是鳥(niǎo)會(huì)飛，但是企鵝不會(huì)飛~。

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

其二，我們可以通過(guò)下面代碼表達(dá)：

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

  // 注銷(xiāo)
  void Logout();
 }

 // 與用戶(hù)賬號(hào)有關(guān)
 public interface IUserInfo
 {
  // 新增一個(gè)用戶(hù)
  void AddUser();

  // 修改一個(gè)用戶(hù)的信息
  void UpdateUser();

  // 刪除一個(gè)用戶(hù)
  void DeleteUser();
 }

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

接下來(lái)我們看看兩個(gè)繼承了 IUserLogin 接口的代碼

 // 對(duì)用戶(hù)登錄注銷(xiāo)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(hù)未讀消息
  }

  public void Logout()
  {
  }
 }

對(duì)于 Test1 ，根據(jù)登錄和注銷(xiāo)兩個(gè)狀態(tài)，進(jìn)行不同操作。

但是，對(duì)于 Test2，它只需要登錄這個(gè)狀態(tài)，其它情況不關(guān)它事。那么 Logout() 對(duì)他來(lái)說(shuō)，完全沒(méi)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(gè)缺點(diǎn)，就是容易過(guò)多地將細(xì)分接口。一個(gè)項(xiàng)目中，出現(xiàn)成千上萬(wàn)個(gè)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(lái)說(shuō)，多繼承一個(gè)方法無(wú)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(jì)模式之禪》第四章中，作者對(duì)接口隔離原則總結(jié)了四個(gè)要求：

1 接口盡量小：不出現(xiàn)臃腫(Fat)的接口。

2 接口要高內(nèi)聚：提高接口、類(lèi)、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(jì)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(duì)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(gè)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(guò)多個(gè)接口靈活組成一個(gè)符合單一職責(zé)原則的類(lèi)。

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

開(kāi)閉原則

開(kāi)閉原則(Open/Closed Principle)規(guī)定：

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

--《Object-Oriented Software Construction》作者 Bertrand Meyer
開(kāi)閉原則意味著一個(gè)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(lèi)的改動(dòng)是通過(guò)增加代碼實(shí)現(xiàn)，而不是修改源代碼。

開(kāi)閉原則有梅耶開(kāi)閉原則、多態(tài)開(kāi)閉原則。

梅耶開(kāi)閉原則

代碼一旦完成，一個(gè)類(lèi)的實(shí)現(xiàn)只應(yīng)該因錯(cuò)誤而修改，新的或者改變的特性應(yīng)該通過(guò)新建不同的類(lèi)實(shí)現(xiàn)。

特點(diǎn)：繼承，子類(lèi)繼承父類(lèi)，擁有其所有的方法，并且拓展。

多態(tài)開(kāi)閉原則

此原則使用接口而不是父類(lèi)來(lái)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(kāi)閉原則指的是多態(tài)開(kāi)閉原則。

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

問(wèn)：面向?qū)ο蟮娜筇匦允鞘裁矗看穑悍庋b、繼承、多態(tài)。

對(duì)，多態(tài)開(kāi)閉原則就是指這個(gè)多態(tài)。不過(guò)，原則要求不應(yīng)對(duì)方法進(jìn)行重載(重寫(xiě))、隱藏。

這是一個(gè)示例：

 // 實(shí)現(xiàn)登錄注銷(xiāo)
 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(duì)父類(lèi)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(kāi)閉原則的好處是，引入了抽象，使得兩個(gè)類(lèi)松耦合，而且可以使得在不修改代碼的前提下，使用子類(lèi)替換父類(lèi)(里氏替換原則)。

有時(shí)，會(huì)看到這樣的題目：接口和抽象類(lèi)的區(qū)別？

筆者隱約記得有過(guò)一條這樣的解釋?zhuān)航涌谑菫榱藢?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(guò)開(kāi)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(chǎng)景。

還有一個(gè)問(wèn)題是，開(kāi)閉原則要求是要修改或添加功能時(shí)，通過(guò)子類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不是修改原有代碼。那么是否可以和應(yīng)該對(duì)父類(lèi)的代碼進(jìn)行重載和隱藏？

而開(kāi)閉原則的核心是構(gòu)造抽象，從而通過(guò)子類(lèi)派生來(lái)實(shí)現(xiàn)拓展。貌似沒(méi)有說(shuō)到這方面。

筆者覺(jué)得不太應(yīng)該。。。

先結(jié)合下面的里氏替換原則，我們?cè)儆懻撨@個(gè)問(wèn)題？

里氏替換原則

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

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

里氏替換原則的約束：

1 子類(lèi)必須實(shí)現(xiàn)父類(lèi)的抽象方法，但不能重寫(xiě)父類(lèi)中已實(shí)現(xiàn)的方法。

2 子類(lèi)中可以增加方法拓展功能。

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

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

實(shí)現(xiàn)了開(kāi)閉原則，自然可以使用里氏替換原則。

依賴(lài)倒置原則

依賴(lài)倒置原則（Dependence Inversion Principle）要求程序要依賴(lài)于抽象接口，不要依賴(lài)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(xiāo)
 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(lài) UserLogin 。先不說(shuō)上面代碼有什么毛病，根據(jù)依賴(lài)倒置原則，應(yīng)該是這樣編寫(xiě)代碼的

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

 // 實(shí)現(xiàn)登錄注銷(xiāo)
 public class UserLogin1 : IUserLogin
 {
  public void Login(){}
  public void Logout(){}
 }
 
 // 實(shí)現(xiàn)登錄注銷(xiāo)
 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(lài)倒置原則，在于引入一種抽象，這種抽象將高級(jí)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(dòng)不需要高層模塊也要變動(dòng)。

依賴(lài)導(dǎo)致原則有兩個(gè)思想：

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

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

因?yàn)橐蕾?lài)于抽象，底層模塊可以任意替換一個(gè)實(shí)現(xiàn)了抽象的模塊。

里氏替換原則是要求子類(lèi)父類(lèi)行為一致，子類(lèi)可以替換父類(lèi)。

依賴(lài)倒置原則，每個(gè)方法的行為是可以完全不一樣的。