单一职责原则

1.1 我是“牛”类，我可以担任多职吗

     单一职责原则的英文名称是Single Responsibility Principle，简称是SRP。这个设计原则备受争议，只要你想和别人争执、怄气或者是吵架，这个原则是屡试不爽的。如果你是老大，看到一个接口或类是这样或那样设计的，你就问一句：“你设计的类符合SRP原则吗？”，保准对方立马“萎缩”掉，而且还一脸崇拜地看着你，心想：“老大确实英明”。这个原则存在争议之处在哪里呢？就是对职责的定义，什么是类的职责，以及怎么划分类的职责。我们先举个例子来说明什么是单一职责原则。

     只要做过项目，肯定要接触到用户、机构、角色管理这些模块，基本上使用的都是RBAC模型，确实是很好的一个解决办法。我们今天要讲的是用户管理、修改用户的信息、增加机构（一个人属于多个机构）、增加角色等，用户有这么的信息和行为要维护，我们就把这些写到一个接口中，都是用户管理类嘛，我们先来看它的类图，如1-1所示。

图1-1 用户信息维护类图

     太Easy的类图了，我相信，即使是一个初级的程序员也可以看出这个接口设计得有问题，用户的属性（Property）和用户的行为（Behavior）没有分开，这是一个严重的错误！非常正确，这个接口确实设计得一团糟，应该把用户的信息抽取成一个BO（Bussiness Object，业务对象），把行为抽取成一个BIZ(Business Logic，业务逻辑)，按照这个思路对类图进行修正，如图1-2所示。

图1-2 职责划分后的类图

     重新拆封成两个接口，IUserBO负责用户的属性，简单地说，IUserBO的职责就是收集和反馈用户的属性信息；IUserBiz负责用户的行为，完成用户信息的维护和变更。各位可能要说了，这个与我实际工作中用到的User类还是有差别的呀！别着急，我们先来看一看分拆成两个接口怎么使用。OK，我们现在是面向接口编程，所以产生了这个UserInfo对象之后，当然可以把它当IUserBO接口使用。当然，也可以当IUserBiz接口使用，这要看你在什么地方使用了。要获得用户信息，就当是IUserBO的实现类；要是希望维护用户的信息，就把它当作IUserBiz的实现类就成了，如代码清单1-1所示。

代码清单1-1 分清职责后的代码示例

.......

IUserBiz userInfo = new UserInfo();

//我要赋值了，我就认为它是一个纯粹的BO

IUserBO userBO = (IUserBO)userInfo;

userBO.setPassword("abc");

//我要执行动作了，我就认为是一个业务逻辑类

IUserBiz userBiz = (IUserBiz)userInfo;

userBiz.deleteUser();

.......

     确实可以如此，问题也解决了，但是我们来回想一下我们刚才的动作，为什么要把一个接口拆分成两个呢？其实，在实际的使用中，我们更倾向于使用两个不同的类或接口：一个是IUserBO， 一个是IUserBiz，类图应该如图1-3所示。

图1-3 项目中经常采用的SRP类图

     以上我们把一个接口拆分成两个接口的动作，就是依赖了单一职责原则，那什么是单一职责原则呢？单一职责原则的定义是：应该有且仅有一个原因引起类的变更。

1.2 绝杀技，打破你的传统思维

     解释到这里，估计你已经很不屑了，“切！这么简单的东西还要讲？！弱智!”好，我们来讲点复杂的。SRP的原话解释是：There should never be more than one reason for a class to change。这句话初中生都能看懂，不多说，但是看懂是一码事，实施就是另外一码事了。上面讲的例子很好理解，在实际项目中大家已经都是这么做了，那我们再来看下面这个例子是否好理解。电话这玩意，是现代人都离不了，电话通话的时候有四个过程发生：拨号、通话、回应、挂机，那我们写一个接口，其类图应该如图1-4所示。

图1-4 电话类图

     我不是有意要冒犯IPhone的，同名纯属巧合，我们来看一个这个过程的代码，如代码清单1-2所示。

代码清单1-2 电话过程

public interface IPhone {

//拨通电话

public void dial(String phoneNumber);

//通话

public void chat(Object o);

//回应，只有自己说话而没有回应，那算啥？！

public void answer(Object o);

//通话完毕，挂电话

public void huangup();

}

     实现类也比较简单，我就不再写了，大家看看这个接口有没有问题？我相信大部分的读者都会说这个没有问题呀，以前我就是这么做的呀，某某书上也是这么写的呀，还有什么什么的源码也是这么写的！是的，这个接口接近于完美，看清楚了，是“接近”！单一职责原则要求一个接口或类只有一个原因引起变化，也就是一个接口或类只有一个职责，它就负责一件事情，看看上面的接口只负责一件事情吗？是只有一个原因引起变化吗？好像不是！

     IPhone这个接口可不是只有一个职责，它包含了两个职责：一个是协议管理，一个是数据传送。diag()和huangup()两个方法实现的是协议管理，分别负责拨号接通和挂机；chat()和answer()是数据的传送，把我们说的话转换成模拟信号或数字信号传递到对方，然后再把对方传递过来的信号还原成我们听得懂语言。我们可以这样考虑这个问题，协议接通的变化会引起这个接口或实现类的变化吗？会的！那数据传送（想想看，电话不仅仅可以通话，还可以上网）的变化会引起这个接口或实现类的变化吗？会的！那就很简单了，这里有两个原因都引起了类的变化，而且这两个职责会相互影响吗？电话拨号，我只要能接通就成，甭管是电信的还是网通的协议；电话连接后还关心传递的是什么数据吗？不关心，你要是乐意使用56K的小猫传递一个高清的片子，那也没有问题（顶多有人说你13了）。通过这样的分析，我们发现类图上的IPhone接口包含了两个职责，而且这两个职责的变化不相互影响，那就考虑拆开成两个接口，其类图如图1-5所示。

图1-5 职责分明的电话类图

     这个类图看着有点复杂了，完全满足了单一职责原则的要求，每个接口职责分明，结构清晰，但是我相信你在设计的时候肯定不会采用这种方式，一个手机类要把ConnectionManager和DataTransfer组合在一块才能使用。组合是一种强耦合关系，你和我都有共同的生命期，这样的强耦合关系还不如使用接口实现的方式呢，而且还增加了类的复杂性，多了两个类。经过这样的思考后，我们再修改一下类图，如图1-6所示。

图1-6 简洁清晰、职责分明的电话类图

     这样的设计才是完美的，一个类实现了两个接口，把两个职责融合在一个类中。你会觉得这个Phone有两个原因引起变化了呀，是的是的，但是别忘记了我们是面向接口编程，我们对外公布的是接口而不是实现类。而且，如果真要实现类的单一职责，这个就必须使用上面的组合模式了，这会引起类间耦合过重、类的数量增加等问题，人为的增加了设计的复杂性。

     通过上面的例子，我们来总结一下单一职责原则有什么好处：

• 类的复杂性降低，实现什么职责都有清晰明确的定义；
• 可读性提高，复杂性降低，那当然可读性提高了；
• 可维护性提高，那当然了，可读性提高，那当然更容易维护了；
• 变更引起的风险降低，变更是必不可少的，如果接口的单一职责做得好，一个接口修改只对相应的实现类有影响，对其他的接口无影响，这对系统的扩展性、维护性都有非常大帮助。

     看过电话这个例子后，是不是有点反思了，我以前的设计是不是有点的问题了？不，不是的，不要怀疑自己的技术能力，单一职责原则最难划分的就是职责。一个职责一个接口，但问题是“职责”是一个没有量化的标准，一个类到底要负责那些职责？这些职责该怎么细化？细化后是否都要有一个接口或类？这些都需要从实际的项目去考虑，从功能上来说，定义一个IPhone接口也没有错，实现了电话的功能，而且设计还很简单，仅仅一个接口一个实现类，实际的项目我想大家都会这么设计。项目要考虑可变因素和不可变因素，以及相关的收益成本比率，因此设计一个IPhone接口也可能是没有错的。但是，如果纯从“学究”理论上分析就有问题了，有两个可以变化的原因放到了一个接口中，这就为以后的变化带来了风险。如果以后模拟电话升级到数字电话，我们提供的接口IPhone是不是要修改了？接口修改对其他的Invoker类是不是有很大影响？！

     注意 单一职责原则提出了一个编写程序的标准，用“职责”或“变化原因”来衡量接口或类设计得是否有优良，但是“职责”和“变化原因”都是不可度量的，因项目而异，因环境而异。

1.3 我单纯，所以我快乐

     对于接口，我们在设计的时候一定要做到单一，但是对于实现类就需要多方面考虑了。生搬硬套单一职责原则会引起类的剧增，给维护带来非常多的麻烦，而且过分的细分类的职责也会人为地制造系统的复杂性，本来一个类可以实现的行为硬要拆成两个类，然后使用聚合或组合的方式再耦合在一起，这个是人为制造了系统的复杂性，所以原则是死的，人是活的，这句话是非常好的。

     单一职责原则很难在项目中得到体现，非常难，为什么？在国内，技术人员的地位和话语权都比较低，因此在项目中需要考虑环境，考虑工作量，考虑人员的技术水平，考虑硬件的资源情况，等等，最终妥协的结果是经常违背单一原则。而且，我们中华文明就有很多属于混合型的产物，比如筷子，我们可以把筷子当做刀来使用，分割食物；还可以当叉使用，把食物从盘子中移动到口中。而在西方的文化中，刀就是刀，叉就是叉，你去吃西餐的时候这两样肯定都是有的，刀就是切割食物，叉就是固定食物或者移动食物，分工很明晰。这种文化的差异是很难一步改造过来，但是我相信随着技术的深入，单一职责原则必然会深入到项目的设计中去，而且这个原则是那么的简单，简单得不需要我们更加深入地思考，单从字面上大家都应该知道是什么意思，单一职责嘛！

     单一职责适用于接口、类，同时也适用于方法，什么意思呢？一个方法尽可能做一件事情，比如一个方法修改用户密码，不要把这个方法放到“修改用户信息”方法中，这个方法的颗粒度很粗，比如图1-7中所示的方法。

图1-7 一个方法承担多个职责

     在IUserManager中定义了一个方法changeUser，根据传递的类型不同，把可变长度参数changeOptions修改到userBo这个对象上，并调用持久层的方法保存到数据库中。在我的项目组中，如果有人写了这样一个方法，我不管他写了多少程序，花了多少工夫，一律重写！原因很简单：方法职责不清晰，不单一，不要让别人猜测这个方法可能是用来处理什么逻辑。比较好的设计如图1-8所示。

图1-8 一个方法承担一个职责

     通过上面的类图，如果要修改用户名称，就调用changeUserName方法；要修改家庭地址，就调用changeHomeAddress方法；要修改单位电话，就调用changeOfficeTel方法。每个方法的职责非常清晰明确，不仅开发简单，而且日后的维护也非常容易，大家可以逐渐养成这样的习惯。

     所以，如果对接口、类、方法使用了单一职责原则，那么快乐的就不仅仅是你了，还有你的项目组成员，大家可以轻松而又愉快地进行开发；还有你的老板，减少了因为变更引起的工作量，减少了无为人员和资金消耗。当然，最快乐的也许就是你了，因为加官进爵可能等着你哟！

1.4 最佳实践

     你阅读到这里，可能就会问我，你写的是类的设计原则吗？你通篇都在说接口的单一职责，类的单一职责你都违背了呀！呵呵，这个还真是的，我的本意是想把这个原则讲清楚，类的单一职责嘛，这个很简单，但当我回头写的时候，发觉并不是这么回事，翻看了以前的一些设计和代码，基本上拿得出手的类设计都是与单一职责相违背的。静下心来回忆，发觉每一个类这样设计都是有原因的。这几天我查阅了Wikipedia、OODesign等几个网站，专家和我也有类似的经验，基本上类的单一职责都用了类似的一句话来说“This is sometimes hard to see”，这句话翻译过来就是“这个有时候很难说”。是的，类的单一职责确实受非常多因素的制约，纯理论地来讲，这个原则是非常优秀的，但是现实有现实的难处，你必须去考虑项目工期、成本、人员技术水平、硬件情况、网络情况甚至有时候还要考虑政府政策、垄断协议等原因。比如，2004年我就做过一个项目，做加密处理的，甲方就甩过来一句话，你什么都不用管，调用这个API就可以了，不用考虑什么传输协议、异常处理、安全连接等。所以，我们就直接使用了JNI与加密厂商提供的API通信，什么单一职责原则，根本就不用考虑，因为对方不公布通信接口、异常判断。

     对于单一职责原则，我的建议是接口一定要做到单一职责，类的设计尽量做到只有一个原因引起变化。