Java开发人员的SOLID设计原则简介

四合院设计 2019-11-12

当你是软件工程的新手时,S.O.L.I.D.原则和设计模式是不容易理解或习惯的。我们都有问题,很难掌握SOLID+DP的思想,更难以正确实施。事实上,如何实现设计模式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。以正确的方式把这些知识和信息传授给年轻人是非常困难的。

在这篇文章中,我将以尽可能简单的方式,用简单易懂的例子来教授每SOLID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,这意味着您应该尝试将关注点分离到不同的类中。一个类应该关注一个问题、一段逻辑或一个域。当域、规范或逻辑更改时,它应该只影响一个类。

实施SRP前

下面,我们违反了SRP。这堂课 VehicleServiceResource 实现了两种不同的事物,并以两种角色结束。如我们所见,这个类有两个注释来标记它的用法。

一个是向客户端公开和服务HTTP端点车辆的角色。

第二个是车辆服务的角色,它从存储区getVehicles()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。

实施SRP后

我们所做的是将VehicleServiceResource类分成两个不同的类。

VehiclerResource类只有一个,和一个作业。为了向客户机公开和服务HTTP资源载体,所有与业务逻辑相关的方法都指向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。这个类实现所有与车辆相关的逻辑。

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

SOLID的O

O代表OCP(开闭原理)。开闭原则规定:

“…软件实体,如模块、类、函数等,应为扩展而打开,但为修改而关闭。”

术语“开放式扩展”意味着我们可以在代码中扩展和添加额外的案例/功能,而不改变或影响我们现有的实现。

术语“修改关闭”意味着在添加额外的功能之后,我们不应该修改现有的实现。

先试试对OCP的简单违反操作:

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CalculateHicle方法进行重构和代码修改。

解决方案

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;
 }
}

我们的新车

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

这样,通过具有接受的方法,IVehicle以后在每次添加新型车辆时都无需进行重构/代码修改。

示例代码

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(里氏替换原则):

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。

LSP声明,当我们用任何子类型替换父类型时,软件不应更改所需的结果。

LSP更多的是一个问题定义,而不是一个设计模式,以及我们可以做些什么来防止不良影响。

为了更清楚地说明这一点,我们将查看下面的简单示例:

/**
 * 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);
 }
}

在谈到LSP时,我们在Rectangle类中有setDimensions方法,它接受一种矩形对象并设置宽度和高度。这是一种违规行为,因为行为发生了变化,并且在传递平方引用时数据不一致。

有很多解决办法。其中有些是采用开闭原则,通过合同模式进行设计。

还有很多其他的解决LSP冲突的方法,但是我不打算在这里解释,因为这超出了本文的范围。

SOLID的I

I代表ISP(接口隔离原则)。界面分离原则由罗伯特C马丁在为施乐咨询时定义。他将其定义为:

“不应强迫客户端依赖于它们不使用的接口。”

ISP说我们应该把我们的接口分成更小更具体的接口。

下面是表示两个不同角色的接口的示例。一个是处理连接的角色,比如打开和关闭,另一个是发送和接收数据。

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

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(依赖倒置原则)。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。我们有一个电子邮件类,具体取决于一个直接拼写检查器类:

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

拼写检查器类:

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

它现在可能可以工作,但是过了一段时间,我们有两个不同的拼写检查实现,我们想包括在内。我们有默认的拼写检查器和一个新的希腊拼写检查器。

对于当前的实现,需要重构,因为Emailer类只使用SpellChecker类。

一个简单的解决方案是为要实现的不同的拼写检查器创建接口。

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

现在,Emailer类只接受构造函数上的ISpellChecker引用。下面,我们将Emailer类更改为不关心/依赖实现(具体类),而是依赖接口(ISpellChecker)

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

实现方面:

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

下面是另一个代码示例。我们正在将ISpellChecker类型传递给Emailer构造函数-不管实现是什么。

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();
 }
}

就这样!给你!我们希望您喜欢Java代码中SOLID设计原则的简单概述。

关注一下吧,给你更多惊喜。

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