设计模式六大原则之【单一职则原则】
一、什么是单一职责原则
首先, 我们来看单一职责的定义.
单一职责原则,全称Single Responsibility Principle, 简称SRP.
A class should have only one reason to change 类发生更改的原因应该只有一个
就一个类而言，应该仅有一个引起它变化的原因。应该只有一个职责。如果一个类有一个以上的职责，这些职责就耦合在了一起。一个职责的变化可能会削弱或者抑制这个类完成其他职责的能力。这会导致脆弱的设计。当一个职责发生变化时，可能会影响其它的职责。另外，多个职责耦合在一起，会影响复用性。想要避免这种现象的发生，就要尽可能的遵守单一职责原则。
单一职责原则的核心就是解耦和增强内聚性。
二、为什么要遵守单一职责原则？
通常 , 我们做事情都要知道为什么要这么做, 才回去做. 做的也有底气, 那么为什么我们要使用单一职责原则呢?
1、提高类的可维护性和可读写性
一个类的职责少了，复杂度降低了，代码就少了，可读性也就好了，可维护性自然就高了。
2、提高系统的可维护性
系统是由类组成的，每个类的可维护性高，相对来讲整个系统的可维护性就高。当然，前提是系统的架构没有问题。
3、降低变更的风险
一个类的职责越多，变更的可能性就越大，变更带来的风险也就越大
如果在一个类中可能会有多个发生变化的东西，这样的设计会带来风险, 我们尽量保证只有一个可以变化，其他变化的就放在其他类中，这样的好处就是 ** 提高内聚，降低耦合 **。
三. 单一职责原则应用的范围
单一职责原则适用的范围有接口、方法、类。按大家的说法，接口和方法必须保证单一职责，类就不必保证，只要符合业务就行。
3.1 【方法层面】单一职责原则的应用
现在有一个场景, 需要修改用户的用户名和密码. 就针对这个功能我们可以有多种实现.
第一种:
/**
* 操作的类型
*/
public enum OperateEnum {
UPDATE_USERNAME,
UPDATE_PASSWORD;
}
public interface UserOperate {
void updateUserInfo(OperateEnum type, UserInfo userInfo);
}
public class UserOperateImpl implements UserOperate{
@Override
public void updateUserInfo(OperateEnum type, UserInfo userInfo) {
if (type == OperateEnum.UPDATE_PASSWORD) {
// 修改密码
} else if(type == OperateEnum.UPDATE_USERNAME) {
// 修改用户名
}
}
}
第二种方法:
public interface UserOperate {
void updateUserName(UserInfo userInfo);
void updateUserPassword(UserInfo userInfo);
}
public class UserOperateImpl implements UserOperate {
@Override
public void updateUserName(UserInfo userInfo) {
// 修改用户名逻辑
}
@Override
public void updateUserPassword(UserInfo userInfo) {
// 修改密码逻辑
}
}
来看看这两种实现的区别:
第一种实现是根据操作类型进行区分, 不同类型执行不同的逻辑. 把修改用户名和修改密码这两件事耦合在一起了. 如果客户端在操作的时候传错了类型, 那么就会发生错误.
第二种实现是我们推荐的实现方式. 修改用户名和修改密码逻辑分开. 各自执行各自的职责, 互不干扰. 功能清晰明了.
由此可见, 第二种设计是符合单一职责原则的. 这是在方法层面实现单一职责原则.
3.2 【接口层面】单一职责原则的应用
我们假设一个场景, 大家一起做家务, 张三扫地, 李四买菜. 李四买完菜回来还得做饭. 这个逻辑怎么实现呢?
方式一
/**
* 做家务
*/
public interface HouseWork {
// 扫地
void sweepFloor();
// 购物
void shopping();
}
public class Zhangsan implements HouseWork{
@Override
public void sweepFloor() {
// 扫地
}
@Override
public void shopping() {
}
}
public class Lisi implements HouseWork{
@Override
public void sweepFloor() {
}
@Override
public void shopping() {
// 购物
}
}
首先定义了一个做家务的接口, 定义两个方法扫地和买菜. 张三扫地, 就实现扫地接口. 李四买菜, 就实现买菜接口. 然后李四买完菜回来还要做饭, 于是就要在接口类中增加一个方法cooking. 张三和李四都重写这个方法, 但只有李四有具体实现.
这样设计本身就是不合理的.
首先: 张三只扫地, 但是他需要重写买菜方法, 李四不需要扫地, 但是李四也要重写扫地方法.
第二: 这也不符合开闭原则. 增加一种类型做饭, 要修改3个类. 这样当逻辑很复杂的时候, 很容易引起意外错误.
上面这种设计不符合单一职责原则, 修改一个地方, 影响了其他不需要修改的地方.
###方法二
/**
* 做家务
*/
public interface Hoursework {
}
public interface Shopping extends Hoursework{
// 购物
void shopping();
}
public interface SweepFloor extends Hoursework{
// 扫地
void sweepFlooring();
}
public class Zhangsan implements SweepFloor{
@Override
public void sweepFlooring() {
// 张三扫地
}
}
public class Lisi implements Shopping{
@Override
public void shopping() {
// 李四购物
}
}
上面做家务不是定义成一个接口, 而是将扫地和做家务分开了. 张三扫地, 那么张三就实现扫地的接口. 李四购物, 李四就实现购物的接口. 后面李四要增加一个功能做饭. 那么就新增一个做饭接口, 这次只需要李四实现做饭接口就可以了.
public interface Cooking extends Hoursework{
void cooking();
}
public class Lisi implements Shopping, Cooking{
@Override
public void shopping() {
// 李四购物
}
@Override
public void cooking() {
// 李四做饭
}
}
如上, 我们看到张三没有实现多余的接口, 李四也没有. 而且当新增功能的时候, 只影响了李四, 并没有影响张三.
这就是符合单一职责原则. 一个类只做一件事. 并且他的修改不会带来其他的变化.
3.3 【类层面】单一职责原则的应用
从类的层面来讲, 没有办法完全按照单一职责原来来拆分. 换种说法, 类的职责可大可小, 不想接口那样可以很明确的按照单一职责原则拆分. 只要符合逻辑有道理即可.
比如, 我们在网站首页可以注册, 登录, 微信登录.注册登录等操作. 我们通常的做法是:
public interface UserOperate {
void login(UserInfo userInfo);
void register(UserInfo userInfo);
void logout(UserInfo userInfo);
}
public class UserOperateImpl implements UserOperate{
@Override
public void login(UserInfo userInfo) {
// 用户登录
}
@Override
public void register(UserInfo userInfo) {
// 用户注册
}
@Override
public void logout(UserInfo userInfo) {
// 用户登出
}
}
那如果按照单一职责原则拆分, 也可以拆分为下面的形式
public interface Register {
void register();
}
public interface Login {
void login();
}
public interface Logout {
void logout();
}
public class RegisterImpl implements Register{
@Override
public void register() {
}
}
public class LoginImpl implements Login{
@Override
public void login() {
// 用户登录
}
}
public class LogoutImpl implements Logout{
@Override
public void logout() {
}
}
像上面这样写可不可以呢? 其实也可以, 就是类很多. 如果登录、注册、注销操作代码很多, 那么可以这么写.
四、如何遵守单一职责原则
4.1 合理的职责分解
相同的职责放到一起，不同的职责分解到不同的接口和实现中去，这个是最容易也是最难运用的原则，关键还是要从业务出发，从需求出发，识别出同一种类型的职责。
例子：人的行为分析，包括了生活和工作等行为的分析，生活行为包括吃、跑、睡等行为，工作行为包括上下班，开会等行为，如下图所示：
人类的行为分成了两个接口：生活行为接口、工作行为接口，以及两个实现类。如果都用一个实现类来承担这两个接口的职责，就会导致代码臃肿，不易维护，如果以后再加上其他行为，例如学习行为接口，将会产生变更风险（这里还用到了组合模式）。
4.2 来看看简单的代码实现
第一步: 定义一个行为接口
/**
* 人的行为
* 人的行为包括两种: 生活行为, 工作行为
*/
public interface IBehavior {
}
这里面定义了一个空的接口, 行为接口. 具体这个行为接口下面有哪些接口呢?有生活和工作两方面的行为.
第二步: 定义生活和工作接口, 并且他们都是行为接口的子类
生活行为接口:
public interface LivingBehavior extends IBehavior{
/** 吃饭 */
void eat();
/** 跑步 */
void running();
/** 睡觉 */
void sleeping();
}
工作行为接口:
public interface WorkingBehavior extends IBehavior{
/** 上班 */
void goToWork();
/** 下班 */
void goOffWork();
/** 开会 */
void meeting();
}
第三步: 定义工作行为接口和生活行为接口的实现类
生活行为接口实现类:
public class LivingBehaviorImpl implements LivingBehavior{
@Override
public void eat() {
System.out.println("吃饭");
}
@Override
public void running() {
System.out.println("跑步");
}
@Override
public void sleeping() {
System.out.println("睡觉");
}
}
工作行为接口实现类:
public class WorkingBehaviorImpl implements WorkingBehavior{
@Override
public void goToWork() {
System.out.println("上班");
}
@Override
public void goOffWork() {
System.out.println("下班");
}
@Override
public void meeting() {
System.out.println("开会");
}
}
第四步: 行为组合调用.
行为接口定义好了. 接下来会定义一个行为集合. 不同的用户拥有的行为是不一样 , 有的用户只用生活行为, 有的用户既有生活行为又有工作行为
我们并不知道具体用户到底会有哪些行为, 所以,通常使用一个集合来接收用户的行为. 用户有哪些行为, 就往里面添加哪些行为.
- 行为组合接口BehaviorComposer
public interface BehaviorComposer {
void add(IBehavior behavior);
}
- 行为组合接口实现类IBehaviorComposerImpl
public class IBehaviorComposerImpl implements BehaviorComposer {
private List<IBehavior> behaviors = new ArrayList<>();
@Override
public void add(IBehavior behavior) {
System.out.println("添加行为");
behaviors.add(behavior);
}
public void doSomeThing() {
behaviors.forEach(b->{
if(b instanceof LivingBehavior) {
LivingBehavior li = (LivingBehavior)b;
// 处理生活行为
} else if(b instanceof WorkingBehavior) {
WorkingBehavior wb = (WorkingBehavior) b;
// 处理工作行为
}
});
}
}
第五步: 客户端调用
用户在调用的时候, 根据实际情况调用就可以了, 比如下面的代码: 张三是全职妈妈, 只有生活行为, 李四是职场妈妈, 既有生活行为又有工作行为.
public static void main(String[] args) {
// 张三--全职妈妈
LivingBehavior zslivingBehavior = new LivingBehaviorImpl();
BehaviorComposer zsBehaviorComposer = new IBehaviorComposerImpl();
zsBehaviorComposer.add(zslivingBehavior);
// 李四--职场妈妈
LivingBehavior lsLivingBehavior = new LivingBehaviorImpl();
WorkingBehavior lsWorkingBehavior = new WorkingBehaviorImpl();
BehaviorComposer lsBehaviorComposer = new IBehaviorComposerImpl();
lsBehaviorComposer.add(lsLivingBehavior);
lsBehaviorComposer.add(lsWorkingBehavior);
}
可以看出单一职责的好处.
五、单一职责原则的优缺点
类的复杂性降低: 一个类实现什么职责都有清晰明确的定义了, 复杂性自然就降低了
可读性提高: 复杂性降低了，可读性自然就提高了
可维护性提高: 可读性提高了，代码就更容易维护了
变更引起的风险降低: 变更是必不可少的，如果接口的单一职责做得好，一个接口修改只对相应的实现类有影响，对其他的接口和类无影响，这对系统的扩展性、维护性都有非常大的帮助