Java设计模式 七大原则（一）：单一职责原则

单一职责原则定义（Single Responsibility Principle，SRP）

单一职责原则海报

它说："并不是因为你能，你就应该做"。为什么？因为长远来看它会带来很多管理问题。

从面向对象角度解释为："引起类变化的因素永远不要多于一个。"

或者说"一个类有且只有一个职责"。

Farhana：能解释一下吗？

Shubho:当然，这个原则是说，如果你的类有多于一个原因会导致它变化(或者多于一个职责)，你需要一句它们的职责把这个类拆分为多个类。

Farhana:嗯...这是不是意味着在一个类里不能有多个方法？

Shubho:不。你当然可以在一个类中包含多个方法。问题是，他们都是为了一个目的。如今为什么拆分是重要的？

那是因为：

每个职责是轴向变化的；

如果类包含多个职责，代码会变得耦合；

Farhana:能给我一个例子吗？

Shubho:当然，看一下下面的类层次。当然这个例子是从Uncle Bob那里得来，再谢谢他。

违反单一职责原则的类结构图

这里，Rectangle类做了下面两件事：

计算矩形面积；

在界面上绘制矩形；

并且，有两个应用使用了Rectangle类：

计算几何应用程序用这个类计算面积；

图形程序用这个类在界面上绘制矩形；

这违反了SRP(单一职责原则);

Farhana:如何违反的？

Shubho:你看，Rectangle类做了两件事。在一个方法里它计算了面积，在另外一个方法了它返回一个表示矩形的GUI。这会带来一些有趣的问题：

在计算几何应用程序中我们必须包含GUI。也就是在开发几何应用时，我们必须引用GUI库；

图形应用中Rectangle类的变化可能导致计算几何应用变化，编译和测试，反之亦然；

Farhana:有点意思。那么我猜我们应该依据职责拆分这个类，对吗？

Shubho:非常对，你猜我们应该做些什么？

Farhana:当然，我试试。下面是我们可能要做的：

拆分职责到两个不同的类中，如：

Rectangle:这个类应该定义Area()方法；

RectangleUI:这个类应继承Rectangle类，并定义Draw()方法。

Shubho:非常好。在这里，Rectangle类被计算几何应用使用，而RectangleUI被图形应用使用。我们甚至可以分离这些类到两个独立的DLL中，那会允许我们在变化时不需要关心另一个就可以实现它。

Farhana:谢谢，我想我明白SRP了。SRP看起来是把事物分离成分子部分，以便于能被复用和集中管理。我们也不能把SRP用到方法级别吗？我的意思是，我们可以写一些方法，它们包含做很多事的代码。这些方法可能违反SRP，对吗？

Shubho:你理解了。你应当分解你的方法，让每个方法只做某一项工作。那样允许你复用方法，并且一旦出现变化，你能购以修改最少的代码满足变化。

Every  Object should have  a single responsibility, and that responsibility should be entirely encapsulated by the class..

每一个对象应该只包含 单一的职责，并且该职责被完整地封装在一个类中。

 There should never be more than one reason for a class to change.

就一个类而言，应该仅有一个引起它变化的原因。

单一职责原则分析

一个类（或者 大到模块，小到方法）承担的职责越多，它被复用的可能性就越小，而且如果一个类承担的职责过多，就相当于将这些职责耦合在一起，当其中一个职责变化时，可能会影响其他职责的运作。

类的职责主要包括两个方面：数据职责和行为职责，数据职责通过其属性来体现，而行为职责通过其方法来体现。

单一职责原则是实现 高内聚、低耦合 的指导方针，在很多代码重构手法中都能找到它的存在，它是最简单但又最难运用的原则，需要设计人员发现类的不同职责并将其分离，而发现类的多重职责需要设计人员具有较强的分析设计能力和相关重构经验。

应用实例

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使用单一职责原则对其进行重构：

参考：https://blog.csdn.net/fatherican/article/details/44966891

参考：https://www.cnblogs.com/silent2012/archive/2011/09/07/2169946.html

问题由来：类T负责两个不同的职责：职责P1，职责P2。当由于职责P1需求发生改变而需要修改类T时，有可能会导致原本运行正常的职责P2功能发生故障。

解决方案：遵循单一职责原则。分别建立两个类T1、T2，使T1完成职责P1功能，T2完成职责P2功能。这样，当修改类T1时，不会使职责P2发生故障风险；同理，当修改T2时，也不会使职责P1发生故障风险。

         说到单一职责原则，很多人都会不屑一顾。因为它太简单了。稍有经验的程序员即使从来没有读过设计模式、从来没有听说过单一职责原则，在设计软件时也会自觉的遵守这一重要原则，因为这是常识。在软件编程中，谁也不希望因为修改了一个功能导致其他的功能发生故障。而避免出现这一问题的方法便是遵循单一职责原则。虽然单一职责原则如此简单，并且被认为是常识，但是即便是经验丰富的程序员写出的程序，也会有违背这一原则的代码存在。为什么会出现这种现象呢？因为有职责扩散。所谓职责扩散，就是因为某种原因，职责P被分化为粒度更细的职责P1和P2。

         比如：类T只负责一个职责P，这样设计是符合单一职责原则的。后来由于某种原因，也许是需求变更了，也许是程序的设计者境界提高了，需要将职责P细分为粒度更细的职责P1，P2，这时如果要使程序遵循单一职责原则，需要将类T也分解为两个类T1和T2，分别负责P1、P2两个职责。但是在程序已经写好的情况下，这样做简直太费时间了。所以，简单的修改类T，用它来负责两个职责是一个比较不错的选择，虽然这样做有悖于单一职责原则。（这样做的风险在于职责扩散的不确定性，因为我们不会想到这个职责P，在未来可能会扩散为P1，P2，P3，P4……Pn。所以记住，在职责扩散到我们无法控制的程度之前，立刻对代码进行重构。）

举例说明，用一个类描述动物呼吸这个场景：

1. class Animal{  
2.     public void breathe(String animal){  
3.         System.out.println(animal+"呼吸空气");  
4.     }  
5. }  
6. public class Client{  
7.     public static void main(String[] args){  
8.         Animal animal = new Animal();  
9.         animal.breathe("牛");  
10.         animal.breathe("羊");  
11.         animal.breathe("猪");  
12.     }  
13. }  

运行结果：

牛呼吸空气
羊呼吸空气
猪呼吸空气

        程序上线后，发现问题了，并不是所有的动物都呼吸空气的，比如鱼就是呼吸水的。修改时如果遵循单一职责原则，需要将Animal类细分为陆生动物类Terrestrial，水生动物Aquatic，代码如下：

1. class Terrestrial{  
2.     public void breathe(String animal){  
3.         System.out.println(animal+"呼吸空气");  
4.     }  
5. }  
6. class Aquatic{  
7.     public void breathe(String animal){  
8.         System.out.println(animal+"呼吸水");  
9.     }  
10. }  
11.   
12. public class Client{  
13.     public static void main(String[] args){  
14.         Terrestrial terrestrial = new Terrestrial();  

        terrestrial.breathe("牛");  

1.         terrestrial.breathe("羊");  
2.         terrestrial.breathe("猪");  
3.           
4.         Aquatic aquatic = new Aquatic();  
5.         aquatic.breathe("鱼");  
6.     }  
7. }  

运行结果：

   牛呼吸空气

  羊呼吸空气

  猪呼吸空气

  鱼呼吸水 

我们会发现如果这样修改花销是很大的，除了将原来的类分解之外，还需要修改客户端。而直接修改类Animal来达成目的虽然违背了单一职责原则，但花销却小的多，代码如下：

1. class Animal{  
2.     public void breathe(String animal){  
3.         if("鱼".equals(animal)){  
4.             System.out.println(animal+"呼吸水");  
5.         }else{  
6.             System.out.println(animal+"呼吸空气");  
7.         }  
8.     }  
9. }  
10.   
11. public class Client{  
12.     public static void main(String[] args){  
13.         Animal animal = new Animal();  
14.         animal.breathe("牛");  
15.         animal.breathe("羊");  
16.         animal.breathe("猪");  
17.         animal.breathe("鱼");  
18.     }  
19. }  

        可以看到，这种修改方式要简单的多。但是却存在着隐患：有一天需要将鱼分为呼吸淡水的鱼和呼吸海水的鱼，则又需要修改Animal类的breathe方法，而对原有代码的修改会对调用“猪”“牛”“羊”等相关功能带来风险，也许某一天你会发现程序运行的结果变为“牛呼吸水”了。这种修改方式直接在代码级别上违背了单一职责原则，虽然修改起来最简单，但隐患却是最大的。还有一种修改方式：

1. class Animal{  
2.     public void breathe(String animal){  
3.         System.out.println(animal+"呼吸空气");  
4.     }  
5.   
6.     public void breathe2(String animal){  
7.         System.out.println(animal+"呼吸水");  
8.     }  
9. }  
10.   
11. public class Client{  
12.     public static void main(String[] args){  
13.         Animal animal = new Animal();  
14.         animal.breathe("牛");  
15.         animal.breathe("羊");  
16.         animal.breathe("猪");  
17.         animal.breathe2("鱼");  
18.     }  
19. }  

        可以看到，这种修改方式没有改动原来的方法，而是在类中新加了一个方法，这样虽然也违背了单一职责原则，但在方法级别上却是符合单一职责原则的，因为它并没有动原来方法的代码。这三种方式各有优缺点，那么在实际编程中，采用哪一中呢？其实这真的比较难说，需要根据实际情况来确定。我的原则是：只有逻辑足够简单，才可以在代码级别上违反单一职责原则；只有类中方法数量足够少，才可以在方法级别上违反单一职责原则；

        例如本文所举的这个例子，它太简单了，它只有一个方法，所以，无论是在代码级别上违反单一职责原则，还是在方法级别上违反，都不会造成太大的影响。实际应用中的类都要复杂的多，一旦发生职责扩散而需要修改类时，除非这个类本身非常简单，否则还是遵循单一职责原则的好。

遵循单一职责原的优点有：

• 可以降低类的复杂度，一个类只负责一项职责，其逻辑肯定要比负责多项职责简单的多；
• 提高类的可读性，提高系统的可维护性；
• 变更引起的风险降低，变更是必然的，如果单一职责原则遵守的好，当修改一个功能时，可以显著降低对其他功能的影响。

      需要说明的一点是单一职责原则不只是面向对象编程思想所特有的，只要是模块化的程序设计，都适用单一职责原则。

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