适用于Java开发人员的SOLID设计原则简介

看看这篇针对Java开发人员的SOLID设计原则简介。抽丝剥茧，细说架构那些事——【优锐课】

当你刚接触软件工程时，这些原理和设计模式不容易理解或习惯。我们都遇到了问题，很难理解SOLID + DP的思想，甚至很难正确实施它们。确实，“为什么要SOLID？”的整个概念，以及如何实施设计模式，这需要时间和大量实践。

我可以说实话，关于SOLID设计模式以及TDD等其他领域，从本质上讲，它们很难教。很难以正确的方式将所有这些知识和信息传授给年轻人。

让SOLID 变得容易

在本文中，我将以尽可能简单的术语，通过简单易懂的示例来教授SOLID的每个字母。

SOLID的“S”

S代表SRP（单一责任原则）。基本思想是应用关注点分离，这意味着你应尝试将关注点分离到不同的类中。一堂课应该专注于单个问题，逻辑或单个领域。当域，规范或逻辑发生变化时，它只影响一个类。

实施SRP之前

下面，我们违反了SRP。VehicleServiceResource类实现了两种不同的方法，并以两种角色结束。如我们所见，该类具有两个标记其用法的注释。

一种是向客户端公开和提供HTTP终结点服务的角色。

第二个是车辆服务的角色，该服务从存储getVehicles()中获取车辆并计算总值calculateTotalValue()：

@EndPoint("vehicles")
@Service
public class VehicleServiceResource {
     …
     @GET
     public List getVehicles(){
     }  
     public double calculateTotalValue(){}
     …  
}

 实现SRP的简单目标是将VehicleServiceResource分为两个不同的类：一个用于端点，另一个用于服务。

SRP实施后

我们要做的是获取VehicleServiceResource类，并将其分为两个不同的类。

VehicleResource类仅具有一项和一项工作。为了向客户端公开HTTP资源工具并向其提供服务，所有与业务逻辑相关的方法均导致VehicleService类。

@EndPoint("vehicles")
public class VehicleResource {
  @Service
  private VehicleService service;
  @GET
  public List getVehicles() {
      return this.service.getVehicles(); 
  }
  ...  
}

我们创建了一个名为 VehicleService的新类。此类实现所有与车辆有关的逻辑。

@Service
public class VehicleService {
    ...
    public List getVehciles() {} 
    public double calculateTotalValue(){}    
    ...
}

SOLID的“O”

O代表OCP（开闭原理）。开闭原则指出：

 " ... 软件实体（例如模块，类，功能等）应打开以进行扩展，但应关闭以进行修改。"

术语“开放扩展”是指我们可以在代码中扩展并包括额外的案例/功能，而不会更改或影响我们现有的实现。

术语“关闭以进行修改”表示在添加了附加功能之后，我们不应修改现有的实现。

一个简单的违反OCP的行为：

public class VehicleValueCalculator {
    // lets assume a simple method to calculate the total value of a vehicle
    // with extra cost depending the type.
    public double calculateVehicle(Vehicle v){
        double value = 0;
        if(v instanceof Car){
            value = v.getValue() + 2.0;
        } else if(v instanceof MotorBike) {
            value = v.getValue() + 0.4;
        } 
        return value;
    }
}

 当我们要包括一种新型车辆“卡车”时，就会违反OCP。需要对calculateVehicle方法进行重构和代码修改。

解决

public interface IVehicle {
      double calculateVehicle();
}
public class Car implements IVehicle {
    @Override
    public double calculateVehicle() {
        return this.getValue() + 2.0;
    }
}
public class MotorBike implements IVehicle {
    @Override
    public double calculateVehicle() {
        return this.getValue() + 0.4;
    }
}

我们的新卡车

public class Truck implements IVehicle {
    @Override
    public double calculateVehicle() {
        return this.getValue() + 3.4;
    }
}

这样，通过使用一种接受IVehicle的方法，以后在每次添加新型车辆时都无需进行重构/代码修改。

范例程式码

public class Main {
    public static void main(String[] args){
        IVehicle car = new Car();
        IVhecile motorBike = new MotorBike();
        //new addition
        IVhecile truck = new Truck();
        double carValue       = getVehicleValue(car);
        double motorBikeValue = getVehicleValue(motorBike);
        double truckValue     = getVehicleValue(truck);
    }
    public double getVehicleValue(IVehicle v) {
        return v.calculateVehicle();
    }
}

SOLID的“L”

L代表LSP（Liskov替代原理）：

为了使这篇文章成为SOLID的介绍，而不会引起混淆，我将尝试使LSP尽可能简单，并排除很多具体的细节，因为LSP又是另一天的讨论和辩论。

LSP指出，当我们用任何子类型替换父类型时，该软件不应改变期望的结果。

LSP不仅仅是一个设计模式，更是一个问题定义，而我们可以做的是防止不良影响。

为了更清楚地说明这一点，我们将检查以下简单示例：

/**
 * The Base Rectangle class
 * This class defines the structure and properties of all types of rectangles
 */
public class Rectangle {
    private int width;
    private int height;
    public Rectangle(){}
    public Rectangle(int w,int h) {
        this.width = w;
        this.height = h;
    }
    public int getWidth() {
        return width;
    }
    public void setWidth(int width) {
        this.width = width;
    }
    public int getHeight() {
        return height;
    }
    public void setHeight(int height) {
        this.height = height;
    }
    public int getArea() {
        return this.height * this.width;
    }
    /**
     * LSP violation is case of a Square reference.
     */
    public final static void setDimensions(Rectangle r,int w,int h) {
          r.setWidth(w);
          r.setHeight(h);
          //assert r.getArea() == w * h
    }
}

/**
 * A Special kind of Rectangle
 */
public class Square extends Rectangle {
    @Override
    public void setHeight(int h){
        super.setHeight(h);
        super.setWidth(h);
    }
    @Override
    public void setWidth(int w) {
        super.setWidth(w);
        super.setHeight(w);
    }
}

 在谈论LSP时，我们在Rectangle类中有setDimensions方法，该方法接受Rectangle对象的类型并设置宽度和高度。这是违规的，因为行为发生了变化，并且在传递方形引用时我们的数据不一致。

有很多解决方案。其中一些将应用“开放式封闭原则”和通过“合同”模式进行设计。

还有许多其他解决LSP违规问题的方法，但是在此不做解释，因为它不在本文讨论范围之内。

 

SOLID的“I”

I代表ISP（接口隔离原理）。接口隔离原则是由Robert C. Martin在为Xerox咨询时定义的。他将其定义为：

“不应强迫客户依赖他们不使用的接口。”

ISP指出，我们应该将接口拆分为更小，更具体的接口。

以下是代表两个不同角色的界面示例。一个角色是处理打开和关闭之类的连接，另一个角色是发送和接收数据。

public interface Connection {
    void open();
    void close();
    byte[] receive();
    void send(byte[] data);  
}

 在应用ISP之后，我们得到了两个不同的接口，每个接口代表一个确切的角色。

public interface Channel {
    byte[] receive();
    void send(byte[] data);  
}
public interface Connection {
    void open();
    void close();  
}

SOLID的“D”

D代表DIP（依赖性反转原理）。DIP声明我们应该依赖抽象（接口和抽象类），而不是具体的实现（类）。

接下来是违反DIP。我们有一个Emailer类，具体取决于直接的SpellChecker类：

public class Emailer{
    private SpellChecker spellChecker;    
    public Emailer(SpellChecker sc) {
        this.spellChecker = sc;  
    }
    public void checkEmail() {
        this.spellChecker.check();
    }
}

Spellchecker类:

public class SpellChecker {
    public void check() throws SpellFormatException {
    }  
}

目前可能可以使用，但是过了一会儿，我们要包含两种不同的SpellChecker实现。我们有默认的SpellChecker和新greek spellchecker。

在当前的实现中，需要重构，因为Emailer类仅使用SpellChecker类。

一个简单的解决方案是为不同的SpellChecker创建要实现的接口。

// The interface to be implemented by any new spell checker.
public interface ISpellChecker {
    void check() throws SpellFormatException; 
}

 现在，Emailer类在构造函数上仅接受ISpellChecker引用。下面，我们将Emailer类更改为不关心/不依赖于实现（具体的类），而是依赖于接口（ISpellChecker）

public class Emailer{
    private ISpellChecker spellChecker;    
    public Emailer(ISpellChecker sc) {
        this.spellChecker = sc;  
    }
    public void checkEmail() {
        this.spellChecker.check();
    }
}

我们为ISpellChecker提供了许多实现：

public class SpellChecker implements ISpellChecker {
    @Override
    public void check() throws SpellFormatException {
    }  
}
public class GreekSpellChecker implements ISpellChecker {
    @Override
    public void check() throws SpellFormatException {
    }  
}

 这是另一个代码示例。无论实现是什么，我们都将ISpellChecker类型传递给Emailer构造函数。

public static class Main{
    public static void main(String[] a) {
        ISpellChecker defaultChecker = new SpellChecker();
        ISpellChecker greekChecker = new GreekSpellChecker();
        new Emailer(defaultChecker).checkEmail();
        new Emailer(greekChecker).checkEmail();
    }
}

 就是这样！希望你喜欢Java代码中SOLID设计原理的简单概述。