C++ 全栈知识体系

架构设计原则 - SOLID 原则

SOLID 是面向对象设计5大重要原则的首字母缩写，当我们设计类和模块时，遵守 SOLID 原则可以让软件更加健壮和稳定。

DANGER

待补充 SOLID 原则 的具体样例。

参考资料

SOLID 原则

SOLID 原则的对应五种设计原则，每个首字母对应一种

  1. S：单一职责原则
  2. O：开闭原则
  3. L：里氏替换原则
  4. I：接口隔离原则
  5. D：依赖反转原则

SRP 单一职责原则

单一职责原则(Single Responsibility Principle)：一个类或者模块只负责完成一个职责（或者功能）

A class or module should have a single responsibility

对类和模块的理解：

  • 第一种理解是：把模块看做比类更抽象的概念，类也可以看做模块
  • 第二种理解是：把模块看做比类更加粗粒度的代码块，模块中包含了多个类，多个类组成一个模块。

除了类和模块，在编写方法的时候，也应该考虑单一职责原则，因为函数才是功能执行的最小单元，细微处做好单一职责。

在写代码的过程中，需要注意：

  • 一个类只负责完成一个职责或者功能
  • 不要设计大而全的类，要设计粒度小、功能单一的类
  • 作用是为了实现代码高内聚、低耦合，提高代码的复用性、可读性、可维护。

如何判断类的职责是否足够单一？

不同的应用场景、不同阶段的需求背景、不同的业务层面，对同一个类的职责是否单一，可能会有不同的判定结果。实际上，一些侧面的判断指标更具有指导意义和可执行性，比如，出现下面这些情况就有可能说明这类的设计不满足单一职责原则：

  • 类中的代码行数、函数或者属性过多。(该考虑做拆分）
  • 类依赖的其他类过多。或者依赖类的其他类过多；（耦合度过高）
  • 私有方法过多
  • 比较难给类起一个合适的名字；（类可能大而杂）
  • 类中大量方法都是集中操作类中的某几个属性；
  • 类的职责也不是越单一越好

单一职责原则通过避免设计大而全的类，避免将不相关的功能耦合在一起，来提高类的内聚性。同时，类职责单一，类依赖的和被依赖的其他类也会变少，减少了代码的耦合性，以此来实现代码的高内聚、低耦合。但是，如果拆分得过细，实际上会适得其反，反倒会降低内聚性，也会影响代码的可维护性。

举例:

Rectangle类，该类包含两个方法，一个用于把矩形绘制在屏幕上，一个方法用于计算矩形的面积。
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OCP 开闭原则

开闭原则（Open Closed Principle）：软件实体（模块、类、方法等）应该“对扩展开放、对修改关闭”

software entities (modules, classes, functions, etc.) should be open for extension , but closed for modification.

在后期维护代码或者实现新需求的时候，尽可能在原有的基础上添加代码，而不是去修改已有代码来实现需求。因为这样不会影响之前的程序的正确性，可在最小改动下完成需求。

目的：对拓展开放是为了应对变化(需求)，对修改关闭是为了保证已有代码的稳定性；最终结果是为了让系统更有弹性！最终提高代码的可维护性、可扩展性。

注意：修改代码并不意味着违背开闭原则

开闭原则的初衷：只要它没有破坏原有的代码的正常运行，没有破坏原有的单元测试，就是一个合格的代码改动。

软件实体（模块、类、方法等）应该“对扩展开放、对修改关闭”。从定义中，可以看出开闭原则可以应用在不同粒度的代码中，可以是模块，也可以类，还可以是方法（及其属性）。同样一个代码改动，在粗代码粒度下，被认定为“修改”，在细代码粒度下，又可以被认定为“扩展”。

如何做到对扩展开放、对修改关闭？

  • 时刻具备扩展意识、抽象意识、封装意识。在写代码的时候，多花点时间思考一下，这段代码未来可能有哪些需求，如何设计代码结构，实现留好扩展点，以便在未来需求变更的时候，在不改动代码整体结构、做到最小代码改动的情况下，将新的代码灵活地插入到扩展点上。

很多设计原则、设计思想、设计模式，都是以提高代码的扩展性为最终目的的。特别是 23 种经典设计模式，大部分都是为了解决代码的扩展性问题而总结出来的，都是以开闭原则为指导原则的。最常用来提高代码扩展性的方法有：多态、依赖注入、基于接口而非实现编程，以及大部分的设计模式（比如，装饰、策略、模板、职责链、状态）。

举例：

//计算航运的费用
Shipping的getCost(order)
可以通过Ground和Air
各自的类都可以继承Shipping —— getCost(order)，有各自的计算方式
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LSP 里式替换原则

里式替换原则（Liskov Substitution Principle）：子类对象（object of subtype/derived class）能够替换程序（program）中父类对象（object of base/parent class）出现的任何地方，并且保证原来程序的逻辑行为（behavior）不变（正确性不被破坏）。

If S is a subtype of T, then objects of type T may be replaced with objects of type S, without breaking the program。

里式替换原则是用来指导，继承关系中子类该如何设计的一个原则。

理解里式替换原则，最核心的就是理解“design by contract，按照契约来设计”这几个字。

父类定义了函数的“约定”（或者叫协议），那子类可以改变函数的内部实现逻辑，但不能改变函数原有的“约定”,因为如果违反父类的约点，在用子类替换父类的时候程序可能会出错。

拿父类的单元测试来测试子类

这里的约定包括：

  • 函数声明要实现的功能；
  • 对输入、输出、异常的约定；
  • 甚至包括注释中所罗列的任何特殊说明。

ISP 接口隔离原则

接口隔离原则(Interface Segregation Principle)：客户端不应该强迫依赖它不需要的接口。客户端可以理解为接口的调用者。

Clients should not be forced to depend upon interfaces that they do not use。

对于“接口”，可以理解为三种东西：

  • 一组 API 接口集合
  • 单个 API 接口或函数
  • OOP 中接口的概念

如果把接口理解为 一组 API 接口集合：ISP 代表，我们在设计微服务接口或 类库时，如果部分接口只被部分调用者使用，那就需要将这部分接口隔离出来，单独给对应的调用者使用，而不是强迫其他调用者也依赖这部分不会被使用的接口。

把接口理解为 单个 API 接口或函数：ISP 代表 函数的设计功能要单一，不要将多个不同的功能逻辑在一个一函数中实现。

把接口理解OOP 中的接口：ISP 则也可以理解为面向对象编程语言中的接口语法。那接口的设计要尽量单一，不要让接口的实现类和调用者，依赖不需要的接口函数。

DIP 依赖反转原则

依赖反转原则(Dependency Inversion Principle)：高层模块（high-level modules）不要依赖低层模块（low-level）。高层模块和低层模块应该通过抽象（abstractions）来互相依赖。除此之外，抽象（abstractions）不要依赖具体实现细节（details），具体实现细节（details）依赖抽象（abstractions）。

High-level modules shouldn’t depend on low-level modules. Both modules should depend on abstractions. In addition, abstractions shouldn’t depend on details. Details depend on abstractions.

所谓高层模块和底层模块是指**：在调用链上，调用者属于高层，被调用者属于底层。**

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