SOLID 是一組基本原則，旨在增強(qiáng)物件導(dǎo)向程式設(shè)計(jì) (OOP) 中程式碼的可管理性和可擴(kuò)展性。它由五個(gè)關(guān)鍵原則組成：

1. S單一責(zé)任原則?—?SRP
2. O筆閉原則?—?OCP
3. L伊斯科夫替代原理?—?LSP
4. I介面隔離原則?—?ISP
5. D 依存倒置原理?—?DIP

這些原則是由 Robert C. Martin（也稱為 Uncle Bob）在 2000 年代初期提出的，此後已在軟體開發(fā)社群中廣泛採(cǎi)用。透過(guò)遵循 SOLID 原則，開發(fā)人員可以創(chuàng)建更易於理解、修改和擴(kuò)展的程式碼，從而形成更強(qiáng)壯和可維護(hù)的軟體系統(tǒng)。

單一職責(zé)原則（SRP）

單一職責(zé)原則是 OOP 和 SOLID 中第一個(gè)也是最基本的原則。顧名思義，這原則的意思是「一個(gè)類別應(yīng)該只負(fù)責(zé)一個(gè)特定的責(zé)任」。

假設(shè)我們有一個(gè)名為 Invoice 的類，其中包含 2 個(gè)方法generateInvoice() 和 saveToFiles() 。

public class Invoice {
  private Long InvoiceNo;

  public void generateInvoice() {
    // code to generate Invoice.
  }

  public void saveToFiles() {
    // code to save invoice as a file.
  }
}

這不是一個(gè)好的做法，因?yàn)?Invoice 類別有兩個(gè)職責(zé)。更好的方法是將這些功能分成專用的類別。

public class Invoice {
  private Long InvoiceNo;

  public void generateInvoice() {
    // code to generate Invoice.
  }
}

public class FileManager {
  public void saveToFiles(Invoice invoice) {
    // code to save invoice as a file.
  }
}

在這裡，我們可以看到我們有 2 個(gè)用於用例的類別：

• 產(chǎn)生發(fā)票
• 儲(chǔ)存到檔案

遵循 SRP 的好處

• 改進(jìn)的程式碼組織：透過(guò)將關(guān)注點(diǎn)分成不同的類，程式碼庫(kù)變得更有組織性並且更容易導(dǎo)航。
• 更好的可維護(hù)性：當(dāng)一個(gè)類別具有單一職責(zé)時(shí)，更容易理解其目的並進(jìn)行更改，而不會(huì)產(chǎn)生意想不到的副作用。
• 提高可重用性：具有單一職責(zé)的類別更有可能在應(yīng)用程式的不同部分甚至其他項(xiàng)目中重複使用。
• 更容易測(cè)試：具有單一職責(zé)的類別通常更小、更集中，使它們更容易單獨(dú)測(cè)試。

開閉原則（OCP）

開閉原則是SOLID的另一個(gè)核心原則。此原則由 Bertrand Meyer 於 1997 年提出。這個(gè)原則背後的想法是「軟體工件（類別、模組和函數(shù)）應(yīng)該對(duì)擴(kuò)展開放，但對(duì)修改關(guān)閉。」

例如；

比方說(shuō)，我們有一個(gè)名為 Shape 的類，我們可以用這個(gè)類來(lái)計(jì)算形狀的面積。

public class Invoice {
  private Long InvoiceNo;

  public void generateInvoice() {
    // code to generate Invoice.
  }

  public void saveToFiles() {
    // code to save invoice as a file.
  }
}

在上面的程式碼中，新增形狀需要修改現(xiàn)有的 Shape 類，這不是一個(gè)好的做法。

以下是一個(gè)程式碼範(fàn)例，示範(fàn)如何將開閉原則應(yīng)用於此場(chǎng)景。

public class Invoice {
  private Long InvoiceNo;

  public void generateInvoice() {
    // code to generate Invoice.
  }
}

public class FileManager {
  public void saveToFiles(Invoice invoice) {
    // code to save invoice as a file.
  }
}

透過(guò)OCP的應(yīng)用，我們可以在不修改目前實(shí)現(xiàn)的情況下添加許多我們想要的形狀。

注意：使用介面並不是實(shí)現(xiàn) OCP 的唯一方法。

遵循 OCP 的好處

• 降低錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)：透過(guò)不修改現(xiàn)有程式碼，可以最大限度地降低引入新錯(cuò)誤或破壞現(xiàn)有功能的風(fēng)險(xiǎn)。
• 提高可維護(hù)性：遵循 OCP 的程式碼更容易維護(hù)和擴(kuò)展，因?yàn)榭梢栽诓桓默F(xiàn)有程式碼庫(kù)的情況下添加新功能。
• 增強(qiáng)靈活性：抽象和多態(tài)性的使用允許更靈活和適應(yīng)性更強(qiáng)的設(shè)計(jì)，從而更容易適應(yīng)不斷變化的需求。

里氏替換原理 (LSP)

里氏替換原則是 OOP 中的另一個(gè)重要原則。它是由 Barbara Liskov 於 1987 年在一次關(guān)於資料抽象的會(huì)議演講中引入的。

該原則指出，「超類別的物件應(yīng)該可以用其子類別的物件替換，而不改變程式的正確性」。

例如，如果 Circle 和 Rectangle 是 Shape 的子類型，那麼我們應(yīng)該能夠用 Circle 或 Rectangle 物件取代 Shape 對(duì)象，不會(huì)有任何問(wèn)題。

public class Shape {
    private String shapeType;
    private double radius;
    private double length;
    private double width;

    public Shape(String shapeType, double radius, double length, double width) {
        this.shapeType = shapeType;
        this.radius = radius;
        this.length = length;
        this.width = width;
    }

    public double area() {
        if (shapeType.equals("circle")) {
            return Math.PI * (radius * radius);
        } else if (shapeType.equals("rectangle")) {
            return length * width;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Unknown shape type");
        }
    }
}

// Usage
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape circle = new Shape("circle", 5, 0, 0);
        Shape rectangle = new Shape("rectangle", 0, 4, 6);

        System.out.println(circle.area());
        System.out.println(rectangle.area());
    }
}

如本例所示，遵循里氏替換原則意味著我們應(yīng)該能夠無(wú)縫地用子類別實(shí)例取代超類別實(shí)例。

遵循 LSP 的好處

• 改進(jìn)的程式碼可重複使用性：透過(guò)確保子類型可以取代其基本類型，使用基本類型的程式碼也可以與其任何子類型一起使用，從而促進(jìn)程式碼重用。
• 增強(qiáng)的可維護(hù)性：遵循LSP的程式碼更容易維護(hù)，因?yàn)樗档土诵薷幕驍U(kuò)展程式碼庫(kù)時(shí)引入錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。
• 更好的可測(cè)試性：LSP 使為類別及其子類型編寫單元測(cè)試變得更加容易，因?yàn)闇y(cè)試可以針對(duì)基本類型編寫，並且應(yīng)該適用於所有子類型。

介面隔離原則（ISP）

介面隔離原則是 Robert C. Martin 提出的五個(gè) SOLID 原則之一。它指出：「不應(yīng)強(qiáng)迫客戶端依賴他們不使用的介面」。

換句話說(shuō)，使用多個(gè)特定於任務(wù)的介面比使用一個(gè)通用介面更好。

下面的範(fàn)例展示了通用介面的用法。

public class Invoice {
  private Long InvoiceNo;

  public void generateInvoice() {
    // code to generate Invoice.
  }

  public void saveToFiles() {
    // code to save invoice as a file.
  }
}

使用像 MultifunctionPrinter 這樣的通用介面迫使我們實(shí)作不必要的方法，這被認(rèn)為是不好的做法。讓我們探討一下如何將介面隔離原則套用到此場(chǎng)景。

介面

public class Invoice {
  private Long InvoiceNo;

  public void generateInvoice() {
    // code to generate Invoice.
  }
}

public class FileManager {
  public void saveToFiles(Invoice invoice) {
    // code to save invoice as a file.
  }
}

實(shí)施

public class Shape {
    private String shapeType;
    private double radius;
    private double length;
    private double width;

    public Shape(String shapeType, double radius, double length, double width) {
        this.shapeType = shapeType;
        this.radius = radius;
        this.length = length;
        this.width = width;
    }

    public double area() {
        if (shapeType.equals("circle")) {
            return Math.PI * (radius * radius);
        } else if (shapeType.equals("rectangle")) {
            return length * width;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Unknown shape type");
        }
    }
}

// Usage
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape circle = new Shape("circle", 5, 0, 0);
        Shape rectangle = new Shape("rectangle", 0, 4, 6);

        System.out.println(circle.area());
        System.out.println(rectangle.area());
    }
}

透過(guò)應(yīng)用ISP，我們將其分成更小的、特定於角色的介面?——例如印表機(jī)、掃描器和傳真。這允許每個(gè)類別（例如 BasicPrinter、AdvancedPrinter 或 FaxMachine）僅實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，從而促進(jìn)模組化並減少不必要的依賴關(guān)係。

跟隨 ISP 的好處

• 模組化和可重複使用程式碼：透過(guò)將大型介面分解為更小、更具體的接口，程式碼變得更加模組化和可重用。類別或模組可以僅實(shí)現(xiàn)它們需要的接口，從而減少不必要的依賴關(guān)係，並使在系統(tǒng)的不同部分之間重複使用程式碼變得更容易。
• 降低程式碼複雜度：當(dāng)類別或模組僅依賴它們所需的介面時(shí)，程式碼變得不那麼複雜且更容易理解。這是因?yàn)殚_發(fā)人員不必處理不必要的方法或依賴項(xiàng)。這些與其特定用例無(wú)關(guān)。
• 提高可維護(hù)性：透過(guò)更小、更集中的介面，可以更輕鬆地維護(hù)程式碼。對(duì)一個(gè)介面的變更不太可能影響系統(tǒng)的其他部分，從而降低了引入錯(cuò)誤或破壞現(xiàn)有功能的風(fēng)險(xiǎn)。
• 更好的可測(cè)試性：更小、更集中的介面使得為各個(gè)組件編寫單元測(cè)試變得更容易。這是因?yàn)闇y(cè)試可以專注於特定的行為，而不會(huì)受到不相關(guān)的方法或依賴項(xiàng)的影響。
• 增加靈活性：透過(guò)遵守ISP，系統(tǒng)變得更加靈活並且更容易擴(kuò)展或修改?？梢酝高^(guò)建立新介面或修改現(xiàn)有介面來(lái)新增功能或要求，而不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)。

依賴倒置原則（DIP）

依賴倒置原則是SOLID的最終原則。這也是由 Robert C. Martin 介紹的。這促進(jìn)了鬆散耦合的程式碼。

DIP說(shuō)明了幾點(diǎn)：

• 高層模組不應(yīng)該依賴低層模組。
• 兩者都應(yīng)該依賴抽象。
• 抽像不應(yīng)該依賴細(xì)節(jié)。
• 細(xì)節(jié)應(yīng)該取決於抽象。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，一個(gè)類別不應(yīng)該直接依賴其他特定類別（具體實(shí)作），而應(yīng)該依賴介面或抽象類別。這使得程式碼更加靈活且更易於維護(hù)，因?yàn)槟梢栽诓桓囊蕾囶悇e的情況下更換實(shí)作。

緊耦合代碼（無(wú) DIP）

public class Invoice {
  private Long InvoiceNo;

  public void generateInvoice() {
    // code to generate Invoice.
  }

  public void saveToFiles() {
    // code to save invoice as a file.
  }
}

如上例所示，Computer 類別直接依賴 Keyboard 類別。

松耦合代碼（帶 DIP）

public class Invoice {
  private Long InvoiceNo;

  public void generateInvoice() {
    // code to generate Invoice.
  }
}

public class FileManager {
  public void saveToFiles(Invoice invoice) {
    // code to save invoice as a file.
  }
}

現(xiàn)在，Computer 依賴 InputDevice 接口，而不是特定的 Keyboard。這樣可以輕鬆切換到另一個(gè)輸入設(shè)備，例如 WirelessKeyboard，而無(wú)需修改 Computer 類別。

遵循 DIP 的好處

• 鬆散耦合：透過(guò)依賴抽象而不是具體實(shí)現(xiàn)，程式碼的耦合變得不那麼緊密，使得更容易更改系統(tǒng)的一個(gè)部分而不影響其他部分。
• 提高可維護(hù)性：低層模組的變化不會(huì)影響高層模組，使系統(tǒng)更容易維護(hù)和擴(kuò)展。
• 增強(qiáng)的可測(cè)試性：可以使用低階模組的模擬實(shí)作來(lái)測(cè)試高階模組，使測(cè)試更快、更可靠。
• 提高可重複使用性：高層模組可以在不同的上下文中重複使用，而不需要更改它們所依賴的低層模組。

結(jié)論

總而言之，SOLID 原則：?jiǎn)我宦氊?zé)、開閉、里氏替換、介面隔離和依賴倒置為在物件導(dǎo)向程式設(shè)計(jì)中編寫乾淨(jìng)、可維護(hù)和可擴(kuò)展的程式碼提供了基本準(zhǔn)則。

透過(guò)遵守這些原則，開發(fā)人員可以創(chuàng)建更易於理解、修改和擴(kuò)展的系統(tǒng)，最終帶來(lái)更高品質(zhì)的軟體和更有效率的開發(fā)流程。

概括

感謝您閱讀這篇文章！我希望您現(xiàn)在對(duì) SOLID 原則以及如何應(yīng)用它們來(lái)增強(qiáng)您的專案有了深入的了解。

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—薩迪莎·尼薩拉

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