C#中六大設計原則的介紹

這篇文章主要講解了C#中六大設計原則的介紹，內容清晰明了，對此有興趣的小伙伴可以學習一下，相信大家閱讀完之后會有幫助。

筆者作為一個菜鳥，會嘗試以簡單的代碼和容易理解的語句去解釋這幾種原則的特性和應用場景。

這六種原則分別為單一職責原則、接口隔離原則、里氏替換原則、迪米特法則、依賴倒置原則、開閉原則。

單一職責原則

單一職責原則(SRP：Single responsibility principle)，規定一個類中應該只有一個原因引起類的變化。

單一職責原則的核心就是解耦和增強內聚性。

問題：

 // 假設此類是數據庫上下文
 public class DatabaseContext { }

 public class Test
 {
  private readonly DatabaseContext _context;
  public Test(DatabaseContext context)
  {
   _context = context;
  }

  // 用戶登錄
  public void UserLogin() { }

  // 用戶注銷
  public void UserLogout() { }

  // 新增一個用戶
  public void AddUser() { }

  // 修改一個用戶的信息
  public void UpdateUser() { }

  // 刪除一個用戶
  public void DeleteUser() { }
 }

Test 負責 職責 P1(用戶登錄和退出)和 P2(用戶賬號管理) 兩個職責，當由于職責 P1 的需求發生變化而需要修改類時， 有可能會導致正常職責 P2 的功能發生故障。

上面的代碼中，兩個職責被耦合起來，擔任了多種功能。

一個類中應該只有一個原因引起類的變化，也就要求一個類只應該負責一個功能，類中地代碼是緊密聯系的。

上面的示例代碼非常簡單，我們可以很自然地將一個個類分為兩個部分。

 // 假設此類是數據庫上下文
 public class DatabaseContext { }

 public class Test1
 {
  private readonly DatabaseContext _context;
  public Test1(DatabaseContext context)
  {
   _context = context;
  }

  // 用戶登錄
  public void UserLogin() { }

  // 用戶注銷
  public void UserLogout() { }

 }

 public class Test2
 {
  private readonly DatabaseContext _context;
  public Test2(DatabaseContext context)
  {
   _context = context;
  }
  // 新增一個用戶
  public void AddUser() { }

  // 修改一個用戶的信息
  public void UpdateUser() { }

  // 刪除一個用戶
  public void DeleteUser() { }
 }

因此，單一職責原則的解決方法，是將不同職責封裝到不同的類或模塊中。

接口隔離原則

接口隔離原則(ISP：Interface Segregation Principle) 要求對接口進行細分，類的繼承建立在最小的粒度上，確保客戶端繼承的接口中，每一個方法都是它需要的。

筆者查閱了國外一些資料，大多將接口隔離原則定義為：

“Clients should not be forced to depend upon interfaces that they do not use.”

意思是不應強迫客戶依賴于它不使用的方法。

對于此原則的解釋，這篇文章講的非常透徹：

https://stackify.com/interface-segregation-principle/

這就要求我們拆分臃腫的接口成為更小的和更具體的接口，使得接口負責的功能更加單一。

目的：通過將軟件分為多個獨立的部分來減少所需更改的副作用和頻率。

筆者想到從兩方面論述：

其一，在描述多種動物時，我們可能會將不同種類的動物分類。但是這還不夠，例如在鳥類中，我們印象中鳥的特征是鳥會飛，但是企鵝不會飛~。

那么還要對物種的特征進行細分，例如血液是什么顏色的、有沒有脊椎等。

其二，我們可以通過下面代碼表達：

 // 與登錄有關
 public interface IUserLogin
 {
  // 登錄
  void Login();

  // 注銷
  void Logout();
 }

 // 與用戶賬號有關
 public interface IUserInfo
 {
  // 新增一個用戶
  void AddUser();

  // 修改一個用戶的信息
  void UpdateUser();

  // 刪除一個用戶
  void DeleteUser();
 }

上面的兩個接口，各種實現不同的功能，彼此沒有交叉，完美。

接下來我們看看兩個繼承了 IUserLogin 接口的代碼

 // 對用戶登錄注銷進行管理，資源準備和釋放
 public class Test1 : IUserLogin
 {
  public void Login(){}

  public void Logout(){}
 }

 public class Test2 : IUserLogin
 {
  public void Login()
  {
   // 獲取用戶未讀消息
  }

  public void Logout()
  {
  }
 }

對于 Test1 ，根據登錄和注銷兩個狀態，進行不同操作。

但是，對于 Test2，它只需要登錄這個狀態，其它情況不關它事。那么 Logout() 對他來說，完全沒有用，這就是接口污染。

上面的代碼就違法了接口隔離原則。

但是，接口隔離原則有個缺點，就是容易過多地將細分接口。一個項目中，出現成千上萬個接口，將是維護地災難。

因此接口隔離原則要靈活使用，就 Test2 來說，多繼承一個方法無傷大礙，不用就是了。ASP.NET Core 中就存在很多這樣的實現。

  public void Function()
  {
   throw new NotImplementedException();
  }

《設計模式之禪》第四章中，作者對接口隔離原則總結了四個要求：

1  接口盡量小：不出現臃腫(Fat)的接口。

2  接口要高內聚：提高接口、類、模塊的處理能力。

3  定制服務：小粒度的接口可以組成大接口，靈活定制新的功能。

4  接口的設計有限度：難以有固定的標準去衡量接口的粒度是否合理。

另外還有關于單一職責原則和接口隔離原則的關系和對比。

單一職責原則是從服務提供者的角度去看，提供一個高內聚的、單一職責的功能；

接口隔離原則是從使用者角度去看，也是實現高內聚和低耦合。

接口隔離原則的粒度可能更小，通過多個接口靈活組成一個符合單一職責原則的類。

我們也看到了，單一職責原則更多是圍繞類來討論；接口隔離原則是對接口來討論，即對抽象進行討論。

開閉原則

開閉原則(Open/Closed Principle)規定 ：

“軟件中的對象（類，模塊，函數等等）應該對于擴展是開放的，但是對于修改是封閉的”

--《Object-Oriented Software Construction》作者 Bertrand Meyer
開閉原則意味著一個實體是允許在不改變它的源代碼的前提下變更它的行為。類的改動是通過增加代碼實現，而不是修改源代碼。

開閉原則 有 梅耶開閉原則、多態開閉原則。

梅耶開閉原則

​       代碼一旦完成，一個類的實現只應該因錯誤而修改，新的或者改變的特性應該通過新建不同的類實現。

​       特點：繼承，子類繼承父類，擁有其所有的方法，并且拓展。

多態開閉原則

​       此原則使用接口而不是父類來允許不同的實現，您可以在不更改它們的代碼的情況下輕松替換它們。

現在大多數情況下，開閉原則指的是多態開閉原則。

多態開閉原則筆者在查閱資料是，發現這個接口指的不是 Interface ，指的是抽象方法、虛方法。

問：面向對象的三大特性是什么？答：封裝、繼承、多態。

對，多態開閉原則就是指這個多態。不過，原則要求不應對方法進行重載(重寫)、隱藏。

這是一個示例：

 // 實現登錄注銷
 public class UserLogin
 {
  public void Login() { }
  public void Logout() { }
  public virtual void A() {/* 做了一些事*/}
  public virtual void B() {/* 也做了一些事*/ }
 }
 public class UserLogin1 : UserLogin
 {
  public void Login(string userName) { }  // 應不應該對父類的方法進行重載？
  public override void A() { }    // √
  public override void B() { }    // √
  public new void Logout() { }    // 也許行？
 }

多態開閉原則的好處是，引入了抽象，使得兩個類松耦合，而且可以使得在不修改代碼的前提下，使用子類替換父類(里氏替換原則)。

有時，會看到這樣的題目：接口和抽象類的區別？

筆者隱約記得有過一條這樣的解釋：接口是為了實現共同的標準；抽象是為了代碼的復用。

當然，接口和抽象，都可以實現里氏替換。

通過開閉原則，我們可以了解到多態，也了解接口和抽象的應用場景。

還有一個問題是，開閉原則要求是要修改或添加功能時，通過子類來實現，而不是修改原有代碼。那么是否可以和應該對父類的代碼進行重載和隱藏？

而開閉原則的核心是構造抽象，從而通過子類派生來實現拓展。貌似沒有說到這方面。

筆者覺得不太應該。。。

先結合下面的里氏替換原則，我們再討論這個問題？

里氏替換原則

里氏替換原則(LSP：Liskov Substitution Principle)要求：凡是父類出現的地方，子類都可以出現。

這就要求了子類必須與父類具有相同的行為。只有當子類能夠替換任何父類的實例時，才會符合里氏替換原則。

里氏替換原則的約束：

1  子類必須實現父類的抽象方法，但不能重寫父類中已實現的方法。

2  子類中可以增加方法拓展功能。

3  當子類覆蓋或實現(虛擬方法/抽象方法)父類的方法時，方法的輸入參數限制更加寬松并且返回值要比父類方法更加嚴格。

所以，我們看到開閉原則中的示例，子類應不應該重載父類的方法？應不應該使用 new 關鍵字隱藏父類的方法？為了確保子類繼承后，還具有跟父類一致的特性，不建議這樣做呢，親。

實現了開閉原則，自然可以使用里氏替換原則。

依賴倒置原則

依賴倒置原則（Dependence Inversion Principle）要求程序要依賴于抽象接口，不要依賴于具體實現。

我們可以從代碼中，慢慢演進和推導理論。

 // 實現登錄注銷
 public class UserLogin
 {
  public void Login(){}
  public void Logout(){}
 }

 public class Test1 : UserLogin { }

 public class Test2
 {
  private readonly UserLogin userLogin = new UserLogin();
 }

 public class Test3
 {
  private readonly UserLogin _userLogin;
  public Test3(UserLogin userLogin)
  {
   _userLogin = userLogin;
  }
 }

上面代碼中，Test1、Test2、Test3 都依賴 UserLogin 。先不說上面代碼有什么毛病，根據依賴倒置原則，應該是這樣編寫代碼的

 // 與登錄有關
 public interface IUserLogin
 {
  void Login();  // 登錄
  void Logout();  // 注銷
 }

 // 實現登錄注銷
 public class UserLogin1 : IUserLogin
 {
  public void Login(){}
  public void Logout(){}
 }
 
 // 實現登錄注銷
 public class UserLogin2 : IUserLogin
 {
  public void Login(){}
  public void Logout(){}
 }

 public class Test4
 {
  private readonly IUserLogin _userLogin;
  public Test4(IUserLogin userLogin)
  {
   _userLogin = userLogin;
  }
 }

依賴倒置原則，在于引入一種抽象，這種抽象將高級模塊和底層模塊彼此分離。高層模塊和底層模塊松耦合，底層模塊的變動不需要高層模塊也要變動。

依賴導致原則有兩個思想：

1  高層模塊不應該依賴于底層模塊，兩者都應該依賴于抽象。

2  抽象不應該依賴細節，細節應該依賴于抽象。

因為依賴于抽象，底層模塊可以任意替換一個實現了抽象的模塊。

里氏替換原則是要求子類父類行為一致，子類可以替換父類。

依賴倒置原則，每個方法的行為是可以完全不一樣的。

迪米特法則

迪米特法則(Law of Demeter)要求兩個類之間盡可能保持最小的聯系。

例如 對象A 不應該直接調用 對象B，而是應該通過 中間對象C 來保持通訊。

請參考 https://en.wikipedia.org/wiki/Law_of_Demeter

優勢：松耦合，較少了依賴。

缺點：要編寫許多包裝代碼，增加復雜讀，模塊之間的通訊效率變低。

筆者找了很多資料，發現都是 java 的。。。

一般來說，較少會提到迪米特原則，代碼符合依賴倒置原則和里氏替換原則等，也就算是符合迪米特法則了。

看完上述內容，是不是對C#中六大設計原則的介紹有進一步的了解，如果還想學習更多內容，歡迎關注億速云行業資訊頻道。