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https://github.com/fengchuanfang/Single_Responsibility_Principle

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設(shè)計模式心法之單一職責(zé)原則

單一職責(zé)原則(Single Responsibility Principle,SRP）

——設(shè)計模式基本原則之一

定義:

應(yīng)該有且僅有一個原因引起類的變更（There should never be more than one reason for a class to change）

單一職責(zé)原則為我們提供了一個編寫程序的準(zhǔn)則，要求我們在編寫類，抽象類，接口時，要使其功能職責(zé)單一純碎，將導(dǎo)致其變更的因素縮減到最少。

如果一個類承擔(dān)的職責(zé)過多，就等于把這些職責(zé)耦合在一起。一個職責(zé)的變化可能會影響或損壞其他職責(zé)的功能。而且職責(zé)越多，這個類變化的幾率就會越大，類的穩(wěn)定性就會越低。

在軟件開發(fā)中，經(jīng)常會遇到一個功能類T負(fù)責(zé)兩個不同的職責(zé)：職責(zé)P1，職責(zé)P2?，F(xiàn)因需求變更需要更改職責(zé)P1來滿足新的業(yè)務(wù)需求，當(dāng)我們實現(xiàn)完成后，發(fā)現(xiàn)因更改職責(zé)P1竟導(dǎo)致原本能夠正常運行的職責(zé)P2發(fā)生故障。而修復(fù)職責(zé)P2又不得不更改職責(zé)P1的邏輯，這便是因為功能類T的職責(zé)不夠單一，職責(zé)P1與職責(zé)P2耦合在一起導(dǎo)致的。

例如下面的工廠類，負(fù)責(zé) 將原料進(jìn)行預(yù)處理然后加工成產(chǎn)品X和產(chǎn)品Y。

public class Factory {

    private String preProcess(String material){
        return "*"+material+"*";
    }
    public String processX(String material) {
        return preProcess(material) +"加工成：產(chǎn)品X";
    }

    public String processY(String material) {
        return preProcess(material) +"加工成：產(chǎn)品Y";
    }
}

現(xiàn)因市場需求，優(yōu)化產(chǎn)品X的生產(chǎn)方案，需要改變原料預(yù)處理的方式
將預(yù)處理方法

    private String preProcess(String material){
        return "*"+material+"*";
    }

改為

    private String preProcess(String material){
        return "#"+material+"#";
    }

在以下場景類中運行

public class Client {
public static void main(String args[]) {
Factory factory = new Factory();
System.out.println(factory.processX("原料"));
System.out.println(factory.processY("原料"));
}
}

運行結(jié)果如下：

修改前：
*原料*加工成：產(chǎn)品X
*原料*加工成：產(chǎn)品Y
修改后：
#原料#加工成：產(chǎn)品X
#原料#加工成：產(chǎn)品Y

從運行結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，在使產(chǎn)品X可以達(dá)到預(yù)期生產(chǎn)要求的同時，也導(dǎo)致了產(chǎn)品Y的變化，但是產(chǎn)品Y的變化并不在預(yù)期當(dāng)中，這便導(dǎo)致程序運行錯誤甚至崩潰。

為了避免這種問題的發(fā)生，我們在軟件開發(fā)中，應(yīng)當(dāng)注重各職責(zé)間的解耦和增強(qiáng)功能類的內(nèi)聚性，來實現(xiàn)類的職責(zé)的單一性。

切斷職責(zé)P1與職責(zé)P2之間的關(guān)聯(lián)（解耦），然后將職責(zé)P1封裝到功能類T1中，將職責(zé)P2封裝到功能類T2中，使職責(zé)P1與職責(zé)P2分別由各自的獨立的類來完成（內(nèi)聚）。

按照單一職責(zé)原則可以將上面的工廠類按照以下方式進(jìn)行分解

首先，定義一個抽象工廠類AFactory,有預(yù)加工preProcess和加工process方法，如下：

public abstract class AFactory {

    protected abstract String preProcess(String material);

    public abstract String process(String material);
}

由工廠類FactoryX繼承自AFactory,專門生產(chǎn)產(chǎn)品X，如下：

public class FactoryX extends AFactory{

    @Override
    protected String preProcess(String material) {
        return "*"+material+"*";
    }

    @Override
    public String process(String material) {
        return preProcess(material) +"加工成：產(chǎn)品X";
    }

}

由工廠類FactoryY繼承自AFactory,專門生產(chǎn)產(chǎn)品Y，如下：

public class FactoryY extends AFactory{

    @Override
    protected String preProcess(String material) {
        return "*"+material+"*";
    }

    @Override
    public String process(String material) {
        return preProcess(material) +"加工成：產(chǎn)品Y";
    }

}

場景類中調(diào)用如下：

public class Client {
    public static void main(String args[]) {
        produce(new FactoryX());
        produce(new FactoryY());
    }

    private static void produce(AFactory factory) {
        System.out.println(factory.process("原料"));
    }

}

現(xiàn)在優(yōu)化產(chǎn)品X的生產(chǎn)方案，像之前那樣改變原料預(yù)處理的方式，只需要改變類FactoryX中preProcess方法，對比修改前與修改后運行如下：

修改前：
*原料*加工成：產(chǎn)品X
*原料*加工成：產(chǎn)品Y
修改后：
#原料#加工成：產(chǎn)品X
*原料*加工成：產(chǎn)品Y

由結(jié)果可知，優(yōu)化產(chǎn)品X的生產(chǎn)方案，不會再影響產(chǎn)品Y。

盡管我們在開發(fā)設(shè)計程序時，總想著要使類的職責(zé)單一，保證類的高內(nèi)聚低耦合，但是很多耦合往往發(fā)生在不經(jīng)意間，其原因為：類的職責(zé)擴(kuò)散。
由于軟件的迭代升級，類的某一職責(zé)會被分化為顆粒度更細(xì)的多個職責(zé)。這種分化分為橫向細(xì)分和縱向細(xì)分兩種形式。

例如下面的工廠類負(fù)責(zé)將原料多次加工處理后生產(chǎn)產(chǎn)品X

public class Factory {

    private String preProcess(String material) {
        return "*" + material + "——>";
    }

    private String process(String material) {
        return preProcess(material) + "加工——>";
    }

    private String packaging(String material) {
        return process(material) + "包裝——>";
    }

    public String processX(String material) {
        return packaging(material) + "產(chǎn)品X";
    }
}

場景類中調(diào)用

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Factory factory = new Factory();
        System.out.println(factory.processX("原料"));
    }

}

運行結(jié)果如下：

*原料——>加工——>包裝——>產(chǎn)品X

橫向細(xì)分

現(xiàn)因業(yè)務(wù)拓展，工廠增加生產(chǎn)產(chǎn)品Y，產(chǎn)品Y與產(chǎn)品X除了包裝不同之外，其它都一樣，換湯不換藥。

秉著代碼復(fù)用，少敲鍵盤，高效完成工作的原則，對工廠類Factory進(jìn)行拓展，如下：

public class Factory {

    private String preProcess(String material) {
        return "*" + material + "——>";
    }

    private String process(String material) {
        return preProcess(material) + "加工——>";
    }

    private String packaging(String material) {
        return process(material) + "包裝——>";
    }

    public String processX(String material) {
        return packaging(material) + "產(chǎn)品X";
    }

    public String processY(String material) {
        return packaging(material) + "產(chǎn)品Y";
    }

}

場景類Client中，對代碼進(jìn)行調(diào)用，如下：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Factory factory = new Factory();
        System.out.println(factory.processX("原料"));
        System.out.println(factory.processY("原料"));
    }

}

運行結(jié)果如下:

*原料——>加工——>包裝——>產(chǎn)品X
*原料——>加工——>包裝——>產(chǎn)品Y

縱向細(xì)分
因業(yè)務(wù)拓展，工廠除了生產(chǎn)產(chǎn)品X，還生產(chǎn)半成品，簡單包裝一下就可以了，不需要貼上產(chǎn)品X的商標(biāo)。

因為有現(xiàn)有的預(yù)處理，加工，包裝方法，為了方便起見，直接將類Factory中的packaging方法，有private改為public,然后由不同的場景類調(diào)用，代碼如下：

public class Factory {

    private String preProcess(String material) {
        return "*" + material + "——>";
    }

    private String process(String material) {
        return preProcess(material) + "加工——>";
    }

    public String packaging(String material) {
        return process(material) + "包裝——>";
    }

    public String processX(String material) {
        return packaging(material) + "產(chǎn)品X";
    }
}

public class Client1 {

    public static void main(String[] args) {
        Factory factory = new Factory();
        System.out.println(factory.processX("原料"));
    }

}

public class Client2 {

    public static void main(String[] args) {
        Factory factory = new Factory();
        System.out.println(factory.packaging("原料"));
    }

}

運行Client1與Client2后，結(jié)果如下：

*原料——>加工——>包裝——>產(chǎn)品X
*原料——>加工——>包裝——>

這樣之前的問題又出現(xiàn)了，如果優(yōu)化產(chǎn)品X的生產(chǎn)方案，需要改變原料預(yù)處理的方式，同樣也會牽連到其他生產(chǎn)過程的變化，無論是縱向的還是橫向的。
所以，如果更改了原料預(yù)處理的方法，牽一發(fā)動全身的問題依然存在。

對于這個問題該怎么解決呢？

有很多人為了省事方便可能會采用下面的方法

對于橫向細(xì)分的情況，可以用CP大法將類Factory進(jìn)行拆分，分成FactoryX和FactoryY兩個類，如下：

public class FactoryX {
    private String preProcess(String material) {
        return "*" + material + "——>";
    }

    private String process(String material) {
        return preProcess(material) + "加工——>";
    }

    private String packaging(String material) {
        return process(material) + "包裝——>";
    }

    public String processX(String material) {
        return packaging(material) + "產(chǎn)品X";
    }

}

public class FactoryY {
    private String preProcess(String material) {
        return "*" + material + "——>";
    }

    private String process(String material) {
        return preProcess(material) + "加工——>";
    }

    private String packaging(String material) {
        return process(material) + "包裝——>";
    }

    public String processY(String material) {
        return packaging(material) + "產(chǎn)品Y";
    }

}

縱向細(xì)分的情況可以再拆出一個類

public class SubFactory {
    private String preProcess(String material) {
        return "*" + material + "——>";
    }

    private String process(String material) {
        return preProcess(material) + "加工——>";
    }

    public String packaging(String material) {
        return process(material) + "包裝——>";
    }
}

這樣雖然解決了因職責(zé)橫向細(xì)分或縱向細(xì)分導(dǎo)致的牽一發(fā)動全身的問題，但是這樣就使代碼完全失去復(fù)用性了，而且FactoryX,FactoryY的職責(zé)真正單一了嗎？
從橫向上看，F(xiàn)actoryX只生產(chǎn)產(chǎn)品X，F(xiàn)actoryY只生產(chǎn)產(chǎn)品Y來看，類的職責(zé)是單一了，
但是從縱向上看，兩個類都有顆粒度更小的四個職責(zé)，原料預(yù)處理，加工，包裝，產(chǎn)出成品，
SubFactory也有顆粒度更小的三個職責(zé)，原料預(yù)處理，加工，包裝。

單一職責(zé)要求我們在編寫類，抽象類，接口時，要使其功能職責(zé)單一純碎，將導(dǎo)致其變更的因素縮減到最少。
按照這個原則對于工廠類Factory我們重新調(diào)整一下實現(xiàn)方案
首先，將四個職責(zé)抽取成以下四個接口

//預(yù)處理接口
public interface IPreProcess {
    String preProcess(String material);
}

//加工接口
public interface IProcess {
    String process(String material);
}

//包裝接口
public interface IPackaging {
    String packaging(String semiProduct);
}

//產(chǎn)出成品接口
public interface IFactory {
    String process(String product);
}

然后，有四個職責(zé)類分別實現(xiàn)這四個接口，如下

//原料預(yù)處理類
public class PreProcess implements IPreProcess{

    @Override
    public String preProcess(String material) {
        return "*" + material + "——>";
    }

}

//加工類
public class Process implements IProcess {
    private IPreProcess preProcess;

    public Process(IPreProcess preProcess) {
        this.preProcess = preProcess;
    }

    @Override
    public String process(String material) {
        return this.preProcess.preProcess(material) + "加工——>";
    }

}

//包裝類
public class Packaging implements IPackaging {
    private IProcess process;

    public Packaging(IProcess process) {
        this.process = process;
    }

    @Override
    public String packaging(String material) {
        return this.process.process(material) + "包裝——>";
    }

}

//產(chǎn)出成品類
public class FactoryX implements IFactory{
    private Packaging packaging;

    public FactoryX(Packaging packaging) {
        this.packaging = packaging;
    }

    @Override
    public String process(String material) {
        return this.packaging.packaging(material)+ "產(chǎn)品X";
    }

}

場景類中調(diào)用代碼如下：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        IFactory factory = new FactoryX(new Packaging(new Process(new PreProcess())));
        System.out.println(factory.process("原料"));
    }
}

如果增加產(chǎn)品Y的生產(chǎn)（產(chǎn)品Y與產(chǎn)品X除了包裝不同之外，其它都一樣）

可以增加一個IFactory的實現(xiàn)類FactoryY

//產(chǎn)出成品類
public class FactoryY implements IFactory{
    private Packaging packaging;

    public FactoryY(Packaging packaging) {
        this.packaging = packaging;
    }

    @Override
    public String process(String material) {
        return this.packaging.packaging(material)+ "產(chǎn)品Y";
    }

}

場景類中調(diào)用如下:

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        IFactory factoryX = new FactoryX(new Packaging(new Process(new PreProcess())));
        System.out.println(factoryX.process("原料"));
        IFactory factoryY = new FactoryY(new Packaging(new Process(new PreProcess())));
        System.out.println(factoryY.process("原料"));
    }
}

運行結(jié)果如下：

*原料——>加工——>包裝——>產(chǎn)品X
*原料——>加工——>包裝——>產(chǎn)品Y

如果因市場需求，優(yōu)化產(chǎn)品X的生產(chǎn)方案，改變原料預(yù)處理的方式
將

 "*" + material + "——>";

改成

 "#" + material + "——>";

可以增加一個原料預(yù)處理接口IPreProcess的實現(xiàn)類PreProcessA，如下

//原料預(yù)處理類
public class PreProcessA implements IPreProcess{

    @Override
    public String preProcess(String material) {
        return "#" + material + "——>";
    }

}

場景類更改如下（不仔細(xì)看可能找不到改的哪）：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        IFactory factoryX = new FactoryX(new Packaging(new Process(new PreProcessA())));
        System.out.println(factoryX.process("原料"));
        IFactory factoryY = new FactoryY(new Packaging(new Process(new PreProcess())));
        System.out.println(factoryY.process("原料"));
    }
}

運行結(jié)果如下：

#原料——>加工——>包裝——>產(chǎn)品X
*原料——>加工——>包裝——>產(chǎn)品Y

可以看到，在優(yōu)化產(chǎn)品X的生產(chǎn)方案，改變原料預(yù)處理的方式的過程中，并沒有改變產(chǎn)品Y的正常生產(chǎn)。

如果想生產(chǎn)產(chǎn)品X的半成品的話，不需更改生產(chǎn)代碼，只需在場景類中直接調(diào)用即可，如下

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        IFactory factoryX = new FactoryX(new Packaging(new Process(new PreProcessA())));
        System.out.println(factoryX.process("原料"));
        IFactory factoryY = new FactoryY(new Packaging(new Process(new PreProcess())));
        System.out.println(factoryY.process("原料"));
        IPackaging packagingX = new Packaging(new Process(new PreProcess()));
        System.out.println(packagingX.packaging("原料"));
    }
}

運行結(jié)果如下：

#原料——>加工——>包裝——>產(chǎn)品X
*原料——>加工——>包裝——>產(chǎn)品Y
#原料——>加工——>包裝——>

即使哪天市場需求再變化，再優(yōu)化產(chǎn)品X的生產(chǎn)方案，改變原料預(yù)處理的方式

只需再添加個類，實現(xiàn)預(yù)處理接口IPreProcess即可，如下

//原料預(yù)處理類
public class PreProcessB implements IPreProcess{

    @Override
    public String preProcess(String material) {
        return "%" + material + "——>";
    }

}

場景類更改如下：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        IFactory factoryX = new FactoryX(new Packaging(new Process(new PreProcessB())));
        System.out.println(factoryX.process("原料"));
        IFactory factoryY = new FactoryY(new Packaging(new Process(new PreProcess())));
        System.out.println(factoryY.process("原料"));
        IPackaging packagingX = new Packaging(new Process(new PreProcessA()));
        System.out.println(packagingX.packaging("原料"));
    }
}

運行結(jié)果如下：

%原料——>加工——>包裝——>產(chǎn)品X
*原料——>加工——>包裝——>產(chǎn)品Y
#原料——>加工——>包裝——>

依然不會對其他邏輯造成影響

單一職責(zé)原則不是單單的將類的功能進(jìn)行顆?；鸱?，拆分的越細(xì)越好，這樣雖然可以保證類的功能職責(zé)的單一性，但是也會導(dǎo)致類的數(shù)量暴增，功能實現(xiàn)復(fù)雜，一個功能需要多個功能細(xì)分后的類來完成，會造成類的調(diào)用繁瑣，類間關(guān)系交織混亂，后期維護(hù)困難。所以單一職責(zé)原則并不是要求類的功能拆分的越細(xì)越好，對類的功能細(xì)分需要有個度，細(xì)分到什么程度才是最合適呢，細(xì)分到在應(yīng)對未來的拓展時，有且僅有一個因素導(dǎo)致其變更。

在一個項目中，類不是孤立存在的，是需要與其他類相互配合實現(xiàn)復(fù)雜功能的。所以類的職責(zé)和變更因素都是難以衡量的，會因所屬項目的不同而不同。需要在長期的開發(fā)經(jīng)驗中慢慢摸索。