单一职责原则【 Single Responsibility Principle】

前言

最近学习设计模式,看着设计模式的例子很经典,至少自己觉得大部分人都可以理解,在这里分享一下

我是“牛”类,我可以担任多职吗?

单一职责原则简称是 SRP,就是三个开通字母的缩写,这个设计原则备受争议的一个原则,只要你想和
人争执、怄气或者是吵架,这个原则是屡试不爽的,如果你是老大,看到一个接口或类是这样…那样…设
计的,你就问一句“你设计的类符合 SRP 原则吗?”,保准立马萎缩掉,而且还一脸崇拜的看着你“老大确
实英明”,这个原则争论在什么地方呢?就是职责的定义,什么是类的职责,怎么划分类的职责。我们先讲
个例子来说明什么是单一职责原则。
要做过项目,肯定要接触到用户、机构、角色管理这个模块,基本使用都是 RBAC 这个模型,确实是
很好的一个解决办法,我们今天要讲的是用户管理,管理用户的信息,增加机构(一个人属于多个机构),
增加角色等,用户有这么的信息和行为要维护,我们就把这些写到一个接口中,都是用户管理类嘛,我们
先来看类图:

太 easy 的类图了,我相信即使一个初级的程序员也可以看出这个接口设计的有问题,用户属性
(Properties)和用户的行为(Behavior)没有分开,这是一个严重的错误!非常正确,确实是这个接口
设计的一团糟,应该把用户的信息抽取成一个业务对象(Bussiness Object,简称 BO),把行为抽取成另外一
个接口中,我们把这个类图重新画一下:

负责用户属性 负责用户的行为
重新拆封成两个接口,IUserBO 负责用户属性,简单的说就是 IUserBO 的职责是收集和反馈用户的属
性信息;IUserBiz 负责用户的行为,完成用户的信息的维护和变更。各位可能要问了,这个和我实际的工
作中用到的 User 类还是有差别的呀,别着急,我们先来想一想分拆成两个接口怎么使用,想清楚了,我们
看是面向的接口编程,所有呀你产生了这个 UserInfo 对象之后,你当然可以把它当 IUserBO 接口使用,当
然也可以当 IUserBiz 接口使用,这要看你在怎么地方使用了,你要获得用户想信息,你就当时 IUserBO 的
实现类;你要是想维护用户的信息,就当是 IUserBiz 的实现类就成了,类似于如下代码

....... IUserBiz 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,问题也解决掉了,但是我们来回想一下我们刚刚的动作,为什么要把一个接口拆分成
两个?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,一个就是 IUserBO, 一个是 IUserBiz,
类图应该如如下图:

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:应该有且仅有一个原因引起类的变更

— 绝杀技,打破你的传统思维

我解释到这里估计你现在很不屑了,“切!这么简单的东西还要讲?!弱智!”,好,我们来讲点复杂的。
SRP 的原话解释是:There should never be more than one reason for a class to change。这句话初中
生都能看懂,不多说,但是看懂是一回事,实施就是另外一回事了,上面我说的例子很好理解,大家已经
都是这么做了,那我再举个例子来看看是否好理解。举个电话的例子,电话通话的时候有四过程发生:拨
号、通话、回应、挂机,那我们写一个接口应该如下这个类图:

我不是有意要冒犯 IPhone 的,同名纯属巧合,我们来看一个接口程序:

package com.cbf4life.advance;
/** * * I'm glad to share my kNowledge with you all. * 电话的接口 */
public interface IPhone {
//拨通电话
public void dial(String phoneNumber);
//通话
public void chat(Object o);
//回应,只有自己说话而没有回应,那算啥?!
public void answer(Object o);
//通话完毕,挂电话
public void huangup();
}

实现类我就不再写了,大家看看这个接口有没有问题?我相信大部分的读者都会说这个没有问题呀,
以前我就是这么做的呀,XXX 这本书上也是这么写的呀,还有什么什么的源码也是这么写的,是的,这个接
口接近于完美,看清楚了是“接近于”。单一职责要求一个接口或类只有一个原因引起变化,也就是一个
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,它是由两个职责:一个是协议管理,一个是数据传送,diag()
和 huangup()两个方法实现的是协议管理,拨号接通和关闭;chat()和 answer()是数据的传送,把我们说
的话转换成模拟信号或者是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的懂人话。
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,电话不仅仅可以通电话,还可以上网,Modem 拨号上网呀)的变化会引起这个接口或者实现类的变化
吗?会的!那就很简单了,这里有两个原因都引起了类的变化,而且这两个职责会相互影响吗?电话通话,
我只要能接通就成,甭管是 2G 还是 3G 的协议;电话连接后还关心传递的是什么数据吗?不关心,你要是
乐意使用 56K 的小猫传递一个高清的片子,那也没有问题(顶多有人说你 13 了),也就说我们现在提供的
这个 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,那就考虑拆开成两个接口:

这个类图看这有点复杂了,完全满足了类和接口的单一职责要求,非常符合标准,但是我相信你在设
计的时候肯定不会采用这种方式,一个手机类要把把两个 ConnectionManager 和 DataTransfer 组合在一块
才能使用,组合是一种强耦合关系,你和我都是有共同的生命期,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,多了两个类呀,好,我们修改一下类图:

这样的设计才是完美的,一个手机实现了两个接口,把两个职责融合一个类中,你会觉得这个 Phone
有两个原因引起变化了呀,是的是的,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的话,这个就必须使用了上面组合的方式了,那这个会引起类间
耦合过重的问题(我们等会再说明这个问题,继续往下看)。那使用了单一职责原则有什么好处呢?
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,那当然了,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,接口的单一职责做的好的话,一个接口修改只对相应的实
现类有影响,与其他的接口无影响,这个是对项目有非常大的帮助。
讲过这个例子后是不是有点凡反思了,我以前的设计是不是有点的问题了?是的,单一职责原则最难
划分的就是职责,一个职责一个接口,但是问题是“职责”是一个没有量化的标准,一个类到底要负责那
些职责?这些职责怎么细化?细化后是否都要有一个接口或类?这个都是需要从实际的项目区考虑的,从
功能上来说,定义一个 IPhone 接口也没有错,实现了电话的功能呀,而且设计还很简单,就一个接口一个
实现类,真正的项目我想大家一般都是会这么设计的,从设计原则上来看就有问题了,有两个可以变化的
原因放到了一个接口中了,这就为以后的变化带来了风险,我从 2G 通讯协议修改到 3G 通讯,你看看你提
供出的接口 IPhone 是不是要修改了?接口修改对其他的 Invoker 是不是有很大影响?!

— 我单纯,所有我快乐

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;而且过分的细分类的职责也为人为的制造系统的负
责性,本来一个类可以实现的行为非要拆成两个,然后使用聚合或组合的方式再耦合在一起,这个是人为
制造了系统的复杂性,所以原则是死的,人是活的,这句话是非常好的。
单一职责原则很难在项目中得到体现,非常难,为什么?考虑项目环境,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,最终融合的结果是经常违背这一单一原则。而且我们中华文明就有很
多属于混合型的产物,比如筷子,我们使用筷子可以当做刀来使用,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,
分工很明晰,刀就是切割食物,叉就是固定食物或者移动食物,这个中国的文化有非常大的关系,中国文
化就是一个综合性的文化,要求一个人或是一个事物能够满足多个用途,一个人既要求你会技术还要会管
理,还要会财务,要计算成本呀,这个是从小兵就开始要求了,哎,比较悲哀!我相信如果电脑是中国发
明的话,肯定是这个样子:cpu、内存、主板、电源全部融合在一起,什么逻辑运算,数据处理,图像显示
全部放一块,呵呵,有点愤青的成分在里面了。但是我相信随着技术的深入,单一职责原则必然会深入到
项目的设计中去,而且这个原则是那么的简单,简单的我都不知道该怎么更加详细的去描述,单从字面上
大家都应该知道是什么意思,单一职责嘛!
单一职责使用于接口、类,同时也使用方法,什么意思呢?一个方法尽可能做一件事情,比如一个
修改用户密码,别把这个方法放到“修改用户信息”方法中,这个方法的颗粒度很粗,比如这个一个
法:

在 IUserManager 中定义了一个方法叫 changeUser,根据传递的 type 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,我不管他写了多上程序化了多少工夫,一律重写!原因是:方法职责不清晰,不单
一,一般方法设计成这样的:

你要修改用户名称,就调用 changeUserName 方法,你要修改家庭地址就调用 changeHomeAddress,你
修改单位单户就调用 changeOfficeTel 方法,每个方法的职责就非常清晰,这也是一个良好的设计习惯。
所以,不管是对接口、类、方法使用了单一规则原则,那么快乐的就不仅仅是你了,还有你项目的成
员,你的板,减少了因为变更引起的工作量呀,加官进爵等着你幺!
你看到这里,就会问我,你写是类的设计原则吗?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,发觉才不是这么回事,翻看了以前一些设计和代码,基本上拿的出手的类设计都是和单
一职责向违背的,静下心来回忆,发觉每一个类这样设计都是有原因的。这几天我查阅了 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
的因素制约,纯理论的来讲,这个原则是非常优秀的,但是现实有现实难处,你必须去考虑项目工期、成
本、人员技术水平、硬件情况、网络情况甚至有时候还要考虑政府政策、垄断协议等等原因,比如 04 年就
做过一个项目,做加密处理的,甲方就甩过来一句话,你什么都不用管,就调用这个 API 就可以了,不用
考虑什么传输协议、异常处理、安全连接等等,所以我们就直接使用了 JNI 与加密厂商提供的 API 通信,
什么单一职责原则,根本就不用考虑,因为人家不公布通信接口、异常处理。
对于单一职责原则,我的建议是接口一定要做到单一职责,类设计尽量只有一个原因引起变化。

引用

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