S.O.L.I.D：面向对象设计的头 5 大原则

S.O.L.I.D| 2015-06-25

S.O.L.I.D 是面向对象设计（OOD）的头五大基本原则的首字母缩写，由俗称「鲍勃大叔」的 Robert C. Martin 提出。

这些原则，结合在一起能够方便程序员开发易于维护和扩展的软件，也让开发人员轻松避免代码异味，易于重构代码，也是敏捷或自适应软件开发的一部分。

注意：这只是一篇“欢迎来到S.O.L.I.D”的简单介绍文章，它只是揭示了S.O.L.I.D是什么。

S.O.L.I.D 代表什么:

虽然缩略词展开后看似复杂，但其实非常容易掌握。

S – 单一职责原则
O – 开放封闭原则
L – 里氏替换原则
I – 接口隔离原则
D – 依赖倒置原则

让我们来单独看看每个原则，来理解为什么 S.O.L.I.D 能帮助我们成为更优秀的开发人员。

单一职责原则

（伯乐在线配图）

S.R.P（简称）原则指出：

一个类应该有且只有一个去改变它的理由，这意味着一个类应该只有一项工作。

例如，假设我们有一些shape（形状），并且我们想求所有shape的面积的和。这很简单对吗?

class Circle {

public $radius;

public function __construct($radius) {

$this->radius = $radius;

}

class Square {

public $length;

public function __construct($length) {

$this->length = $length;

}

首先，我们创建shape类，让构造函数设置需要的参数。接下来，我们继续通过创建AreaCalculator类，然后编写求取所提供的shape面积之和的逻辑。

class AreaCalculator {

protected $shapes;

public function __construct($shapes = array()) {

$this->shapes = $shapes;

}

public function sum() {

// logic to sum the areas

}

public function output() {

return implode('', array(

"<h1>",

"Sum of the areas of provided shapes: ",

$this->sum(),

"</h1>"

));

}

使用AreaCalculator类，我们简单地实例化类，同时传入一个shape数组，并在页面的底部显示输出。

$shapes = array(

new Circle(2),

new Square(5),

new Square(6)

);

$areas = new AreaCalculator($shapes);

echo $areas->output();

输出方法的问题在于，AreaCalculator处理了输出数据的逻辑。因此，如果用户想要以json或其他方式输出数据该怎么办?

所有的逻辑将由AreaCalculator类处理，这是违反单一职责原则（SRP）的；AreaCalculator类应该只对提供的shape进行面积求和，它不应该关心用户是需要json还是HTML。

因此，为了解决这个问题，你可以创建一个SumCalculatorOutputter类，使用这个来处理你所需要的逻辑，即对所提供的shape进行面积求和后如何显示。

SumCalculatorOutputter类按如下方式工作:

$shapes = array(

new Circle(2),

new Square(5),

new Square(6)

);

$areas = new AreaCalculator($shapes);

$output = new SumCalculatorOutputter($areas);

echo $output->JSON();

echo $output->HAML();

echo $output->HTML();

echo $output->JADE();

现在，不管你需要何种逻辑来输出数据给用户，皆由SumCalculatorOutputter类处理。

开放封闭原则

对象或实体应该对扩展开放，对修改封闭。

这就意味着一个类应该无需修改类本身但却容易扩展。让我们看看AreaCalculator类，尤其是它的sum方法。

public function sum() {

foreach($this->shapes as $shape) {

if(is_a($shape, 'Square')) {

$area[] = pow($shape->length, 2);

} else if(is_a($shape, 'Circle')) {

$area[] = pi() * pow($shape->radius, 2);

}

return array_sum($area);

}

如果我们希望sum方法能够对更多的shape进行面积求和，我们会添加更多的If / else块，这违背了开放封闭原则。

能让这个sum方法做的更好的一种方式是，将计算每个shape面积的逻辑从sum方法中移出，将它附加到shape类上。

class Square {

public $length;

public function __construct($length) {

$this->length = $length;

}

public function area() {

return pow($this->length, 2);

}

对Circle类应该做同样的事情，area方法应该添加。现在，计算任何所提的shape的面积的和的方法应该和如下简单：

public function sum() {

foreach($this->shapes as $shape) {

$area[] = $shape->area;

}

return array_sum($area);

}

现在我们可以创建另一个shape类，并在计算和时将其传递进来，这不会破坏我们的代码。然而，现在另一个问题出现了，我们怎么知道传递到AreaCalculator上的对象确实是一个shape，或者这个shape具有一个叫做area的方法?

对接口编程是S.O.L.I.D不可或缺的一部分，一个快速的例子是我们创建一个接口，让每个shape实现它:

interface ShapeInterface {

public function area();

}

class Circle implements ShapeInterface {

public $radius;

public function __construct($radius) {

$this->radius = $radius;

}

public function area() {

return pi() * pow($this->radius, 2);

}

在我们AreaCalculator的求和中，我们可以检查所提供的shape确实是ShapeInterface的实例，否则我们抛出一个异常:

public function sum() {

foreach($this->shapes as $shape) {

if(is_a($shape, 'ShapeInterface')) {

$area[] = $shape->area();

continue;

}

throw new AreaCalculatorInvalidShapeException;

}

return array_sum($area);

}

里氏替换原则

（伯乐在线配图）

在对象 x 为类型 T 时 q(x) 成立，那么当 S 是 T 的子类时，对象 y 为类型 S 时 q(y) 也应成立。（即对父类的调用同样适用于子类）

这一切说明的是，每一个子类或派生类应该可以替换它们基类或父类。

还利用AreaCalculator类，我们有一个VolumeCalculator类，它扩展了AreaCalculator类:

class VolumeCalculator extends AreaCalulator {

public function __construct($shapes = array()) {

parent::__construct($shapes);

}

public function sum() {

// logic to calculate the volumes and then return and array of output

return array($summedData);

}

In the SumCalculatorOutputter class:

在SumCalculatorOutputter类中:

class SumCalculatorOutputter {

protected $calculator;

public function __constructor(AreaCalculator $calculator) {

$this->calculator = $calculator;

}

public function JSON() {

$data = array(

'sum' => $this->calculator->sum();

);

return json_encode($data);

}

public function HTML() {

return implode('', array(

'<h1>',

'Sum of the areas of provided shapes: ',

$this->calculator->sum(),

'</h1>'

));

}

如果我们试图这样来运行一个例子:

$areas = new AreaCalculator($shapes);

$volumes = new AreaCalculator($solidShapes);

$output = new SumCalculatorOutputter($areas);

$output2 = new SumCalculatorOutputter($volumes);

程序可以运行，但是当我们在$output2对象调用HTML方法，我们得到一个E_NOTICE错误，提示数组到字符串的转换。

为了解决这个问题，不要从VolumeCalculator类的sum方法返回一个数组，你应该:

public function sum() {

// logic to calculate the volumes and then return and array of output

return $summedData;

}

求和的结果作为一个浮点数，双精度或整数。

接口隔离原则

不应强迫客户端实现一个它用不上的接口，或是说客户端不应该被迫依赖它们不使用的方法。

仍然以shape为例，我们知道也有立体shape，如果我们也想计算shape的体积，我们可以添加另一个合约到ShapeInterface:

interface ShapeInterface {

public function area();

public function volume();

}

任何我们创建的shape必须实现volume的方法，但是我们知道正方形是平面形状没有体积，所以这个接口将迫使正方形类实现一个它没有使用的方法。

接口隔离原则（ISP）不允许这样，你可以创建另一个名为SolidShapeInterface的接口，它有一个volume合约，对于立体形状比如立方体等等，可以实现这个接口:

interface ShapeInterface {

public function area();

}

interface SolidShapeInterface {

public function volume();

}

class Cuboid implements ShapeInterface, SolidShapeInterface {

public function area() {

// calculate the surface area of the cuboid

}

public function volume() {

// calculate the volume of the cuboid

}

这是一个更好的方法，但小心一个陷阱，当这些接口做类型提示时，不要使用ShapeInterface或SolidShapeInterface。

你可以创建另一个接口，可以是ManageShapeInterface，平面和立体shape都可用，这样你可以很容易地看到它有一个管理shape的单一API。例如:

interface ManageShapeInterface {

public function calculate();

}

class Square implements ShapeInterface, ManageShapeInterface {

public function area() { /*Do stuff here*/ }

public function calculate() {

return $this->area();

}

class Cuboid implements ShapeInterface, SolidShapeInterface, ManageShapeInterface {

public function area() { /*Do stuff here*/ }

public function volume() { /*Do stuff here*/ }

public function calculate() {

return $this->area() + $this->volume();

}

现在AreaCalculator类中，我们可以轻易用calculate替代area调用，同时可以检查一个对象是ManageShapeInterface而不是ShapeInterface的实例。

依赖反转原则

最后一条，但肯定不是最无足轻重的一条：

实体必须依靠抽象而不是具体实现。它表示高层次的模块不应该依赖于低层次的模块，它们都应该依赖于抽象。

这听起来可能有点绕，但它很容易理解。这一原则允许解耦，这似乎是用来解释这一原则最好的例子：

class PasswordReminder {

private $dbConnection;

public function __construct(MySQLConnection $dbConnection) {

$this->dbConnection = $dbConnection;

}

首先MySQLConnection是低层次模块，而PasswordReminder处于高层次，但根据S.O.L.I.D.中D的定义，即依赖抽象而不是具体实现，上面这段代码违反这一原则，PasswordReminder类被迫依赖于MySQLConnection类。

以后如果你改变数据库引擎，你还必须编辑PasswordReminder类，因此违反了开闭原则。

PasswordReminder类不应该关心你的应用程序使用什么数据库，为了解决这个问题我们又一次“对接口编程”，因为高层次和低层次模块应该依赖于抽象，我们可以创建一个接口:

interface DBConnectionInterface {

public function connect();

}

接口有一个connect方法，MySQLConnection类实现该接口，在PasswordReminder类的构造函数不使用MySQLConnection类，而是使用接口替换，不用管你的应用程序使用的是什么类型的数据库，PasswordReminder类可以很容易地连接到数据库，没有任何问题，且不违反OCP。