设计模式—接口隔离原则(ISP)

1.背景

2002 年罗伯特·C.马丁给"接口隔离原则"的定义是:客户端不应该被迫依赖于它不使用的方法(Clients should not be forced to depend on methods they do not use)。该原则还有另外一个定义:一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上(The dependency of one class to another one should depend on the smallest possible interface)。

2.概念

接口隔离原则(Interface Segregation Principle,ISP)要求程序员尽量将臃肿庞大的接口拆分成更小的和更具体的接口,让接口中只包含客户感兴趣的方法。

通俗的讲:

  • 一个类对另外一个类的依赖性应当是建立在最小的接口上的;

  • 一个接口代表一个角色,不应当将不同的角色都交给一个接口。没有关系的接口合并在一起,形成一个臃肿的大接口,这是对角色和接口的污染;

  • 使用多个专门的接口比使用单一的总接口要好;

  • 不要强迫客户使用它们不用的方法,如果强迫用户使用它们不使用的方法,那么这些客户就会面临由于这些不使用的方法的改变所带来的改变;

接口隔离原则和单一职责原则很像,都是为了提高类的内聚性、降低它们之间的耦合性,体现了封装的思想,但两者是不同的:

  • 单一职责原则注重的是职责,而接口隔离原则注重的是对接口依赖的隔离。

  • 单一职责原则主要是约束类,它针对的是程序中的实现和细节;接口隔离原则主要约束接口,主要针对抽象和程序整体框架的构建。

应用接口隔离原则的建议:

  • 接口尽量小,但是要有限度,既不能是大而全的接口也不能是一个方法一个接口,这样就失去了面向抽象的意义,应该按照功能的密不可分来定义接口,而且应该是动态的,因为随着业务发展功能需求是有变化的,所以我们在设计的时候要考虑留好提前量,避免抽象的变化;

  • 为依赖接口的类定制服务,只提供调用者需要的方法,屏蔽不需要的方法;

  • 了解环境,拒绝盲从,每个项目或产品都有选定的环境因素,环境不同,接口拆分的标准就不同深入了解业务逻辑;

  • 提高内聚,减少对外交互,使接口用最少的方法去完成最多的事情;

3.案例分析

需求:我们要开发一个学生成绩管理项目,包含插入成绩、删除成绩、修改成绩、计算总分、计算均分、打印成绩信息、査询成绩信息等功能;如果将这些功能全部放到一个接口中显然不太合理,正确的做法是将它们分别放在输入模块、统计模块和打印模块等 3 个模块中。

cs 复制代码
/// <summary>
    /// 输入模块
    /// </summary>
    public interface IInputModule
    {
        /// <summary>
        /// 添加成绩
        /// </summary>
        void Insert();

        /// <summary>
        /// 删除成绩
        /// </summary>
        void Delete();

        /// <summary>
        /// 修改成绩
        /// </summary>
        void Modify();
    }

/// <summary>
    /// 统计模块
    /// </summary>
    public interface ICountModule
    {
        /// <summary>
        /// 计算总分
        /// </summary>
        void CountTotalScore();

        /// <summary>
        /// 计算平均分
        /// </summary>
        void CountAverage();
    }

/// <summary>
   /// 打印模块
   /// </summary>
    public interface IPrintModule
    {
        /// <summary>
        /// 打印学生信息
        /// </summary>
        void PrintStudentInfo();
        
        /// <summary>
        /// 查询学生信息
        /// </summary>
        void QueryStudentInfo();
    }

/// <summary>
    /// 实现类
    /// </summary>
    public class StudentSoreList : IInputModule, ICountModule, IPrintModule
    {
        private StudentSoreList()
        {
        }
        public static IInputModule GetInputModule()
        {
            return (IInputModule)new StudentSoreList();
        }
        public static ICountModule GetCountModule()
        {
            return (ICountModule)new StudentSoreList();
        }
        public static IPrintModule GetPrintModule()
        {
            return (IPrintModule)new StudentSoreList();
        }
        public void Insert()
        {
            Console.WriteLine("输入模块的Insert()方法被调用!");
        }
        public void Delete()
        {
             Console.WriteLine("输入模块的Delete()方法被调用!");
        }
        public void Modify()
        {
             Console.WriteLine("输入模块的Modify()方法被调用!");
        }
        public void CountTotalScore()
        {
             Console.WriteLine("统计模块的CountTotalScore()方法被调用!");
        }
        public void CountAverage()
        {
             Console.WriteLine("统计模块的CountAverage()方法被调用!");
        }
        public void PrintStudentInfo()
        {
             Console.WriteLine("打印模块的PrintStudentInfo()方法被调用!");
        }
        public void QueryStudentInfo()
        {
             Console.WriteLine("打印模块的QueryStudentInfo()方法被调用!");
        }
    }

{
        //ISP:接口隔离原则
        IInputModule inputModule = StudentSoreList.GetInputModule();
        inputModule.Insert();
        ICountModule countModule = StudentSoreList.GetCountModule();
        countModule.CountTotalScore();
        IPrintModule printModule = StudentSoreList.GetPrintModule();
        printModule.PrintStudentInfo();
    }

4.优缺点

优点:

  • 将臃肿庞大的接口分解为多个粒度小的接口,可以预防外来变更的扩散,提高系统的灵活性和可维护性;

  • 接口隔离提高了系统的内聚性,减少了对外交互,降低了系统的耦合性;

  • 如果接口的粒度大小定义合理,能够保证系统的稳定性;但是,如果定义过小,则会造成接口数量过多,使设计复杂化;如果定义太大,灵活性降低,无法提供定制服务,给整体项目带来无法预料的风险;

  • 使用多个专门的接口还能够体现对象的层次,因为可以通过接口的继承,实现对总接口的定义;

  • 能减少项目工程中的代码冗余。过大的大接口里面通常放置许多不用的方法,当实现这个接口的时候,被迫设计冗余的代码;

缺点:

  • 需要掌握接口细分的程度,如果太细,会造成接口膨胀,增加系统的复杂性;
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