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C#面向?qū)ο缶幊讨虚_閉原則的示例詳解

更新時(shí)間：2022年07月26日 11:38:56 作者：技術(shù)譯民

在面向?qū)ο缶幊讨?，SOLID?是五個(gè)設(shè)計(jì)原則的首字母縮寫，旨在使軟件設(shè)計(jì)更易于理解、靈活和可維護(hù)。本文將通過實(shí)例詳細(xì)講講C#面向?qū)ο缶幊讨虚_閉原則，需要的可以參考一下

在面向?qū)ο缶幊讨校?strong>SOLID 是五個(gè)設(shè)計(jì)原則的首字母縮寫，旨在使軟件設(shè)計(jì)更易于理解、靈活和可維護(hù)。這些原則是由美國軟件工程師和講師羅伯特·C·馬丁(Robert Cecil Martin)提出的許多原則的子集，在他2000年的論文《設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)模式》中首次提出。

SOLID 原則包含：

本文我們來介紹開閉原則。

開閉原則

在面向?qū)ο缶幊填I(lǐng)域中，開閉原則 (open-closed principle, OCP) 規(guī)定“軟件中的對(duì)象（類，模塊，函數(shù)等等）應(yīng)該對(duì)于擴(kuò)展是開放的，而對(duì)于修改是封閉的”，這意味著一個(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。該特性在產(chǎn)品化的環(huán)境中是特別有價(jià)值的，在這種環(huán)境中，改變?cè)创a需要代碼審查，單元測試以及諸如此類的用以確保產(chǎn)品使用品質(zhì)的過程。遵循開閉原則的代碼在擴(kuò)展時(shí)并不發(fā)生改變，因此無需這些過程。

具體到類，也就是說，在不修改類本身代碼的情況下，應(yīng)該是可以擴(kuò)展它的行為的。

C# 示例

讓我們回顧一下上一篇文章單一功能原則中提到的 AreaCalculator 類，

class AreaCalculator
{
    private List<object> _shapes;

    public AreaCalculator(List<object> shapes)
    {
        _shapes = shapes;
    }

    /// <summary>
    /// 計(jì)算所有形狀的面積總和
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public double Sum()
    {
        List<double> areas = new List<double>();

        foreach (var item in _shapes)
        {
            if (item is Square s)
            {
                areas.Add(Math.Pow(s.SideLength, 2));
            }
            else if (item is Circle c)
            {
                areas.Add(Math.PI * Math.Pow(c.Radius, 2));
            }
        }

        return areas.Sum();
    }
}

對(duì)于上面的計(jì)算方法，考慮這樣一種場景，用戶想要計(jì)算一些其它形狀的面積總和，比如三角形、矩形、五邊形等等…… 您將不得不反復(fù)編輯此類以添加更多的 if/else 塊，這就違反了開閉原則。

改進(jìn)

一個(gè)更好的做法是，將計(jì)算每個(gè)形狀的面積的邏輯從 AreaCalculator 類中移除，并將其添加到對(duì)應(yīng)每個(gè)形狀的類中。我們可以定義一個(gè)帶有 CalcArea 方法的接口 IShape，然后讓每個(gè)形狀都實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口。

接口 IShape：

interface IShape
{
    /// <summary>
    /// 計(jì)算面積
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    double CalcArea();
}

修改后的 Square 和 Circle 類：

/// <summary>
/// 正方形
/// </summary>
class Square : IShape
{
    public Square(double length)
    {
        SideLength = length;
    }
    public double SideLength { get; init; }

    public double CalcArea()
    {
        return Math.Pow(SideLength, 2);
    }
}

/// <summary>
/// 圓形
/// </summary>
class Circle : IShape
{
    public Circle(double radius)
    {
        Radius = radius;
    }

    public double Radius { get; init; }

    public double CalcArea()
    {
        return Math.PI * Math.Pow(Radius, 2);
    }
}

AreaCalculator 類也要對(duì)應(yīng)做一些修改：

class AreaCalculator
{
    private List<IShape> _shapes;

    public AreaCalculator(List<IShape> shapes)
    {
        _shapes = shapes;
    }

    /// <summary>
    /// 計(jì)算面積總和
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public double Sum()
    {
        List<double> areas = new List<double>();

        foreach (var item in _shapes)
        {
            areas.Add(item.CalcArea());
        }

        return areas.Sum();
    }
}

此時(shí)，如果我們有一個(gè)新的形狀需要進(jìn)行計(jì)算，我們可以直接添加一個(gè)實(shí)現(xiàn)了接口 IShape 的新類，而無需修改 AreaCalculator 類的代碼，比如添加一個(gè)長方形類：

/// <summary>
/// 長方形
/// </summary>
class Rectangle : IShape
{
    public Rectangle(double width, double height)
    {
        Width = width;
        Height = height;
    }

    public double Width { get; init; }
    public double Height { get; init; }

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

處理輸出格式的 SumCalculatorOutputter 類同樣無需修改：

class SumCalculatorOutputter
{
    protected AreaCalculator _calculator;

    public SumCalculatorOutputter(AreaCalculator calculator)
    {
        _calculator = calculator;
    }

    public string String()
    {
        return $"Sum of the areas of provided shapes: {_calculator.Sum()}";
    }

    public string JSON()
    {
        var data = new { Sum = _calculator.Sum() };
        return System.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(data);
    }
}

然后，我們修改 Main 方法中的代碼來測試一下：

static void Main(string[] args)
{
    var shapes = new List<IShape> {
            new Circle(2),
            new Square(5),
            new Rectangle(2,3)
    };

    var areaCalculator = new AreaCalculator(shapes);
    var outputer = new SumCalculatorOutputter(areaCalculator);
    Console.WriteLine(outputer.JSON());
    Console.WriteLine(outputer.String());
}

運(yùn)行一下，輸出結(jié)果為：