C实例解释面向对象编程中的单一功能原

在面向对象编程中，SOLID是五个设计原则的首字母缩写，旨在使软件设计更易于理解、灵活和可维护。这些原则是由美国软件工程师和讲师罗伯特·C·马丁(RobertCecilMartin)提出的许多原则的子集，在他年的论文《设计原则与设计模式》中首次提出。

SOLID原则包含：

S：单一功能原则（single-responsibilityprinciple）

O：开闭原则（open-closedprinciple）

L：里氏替换原则（Liskovsubstitutionprinciple）

I：接口隔离原则（Interfacesegregationprinciple）

D：依赖反转原则（Dependencyinversionprinciple）

本文我们来介绍单一功能原则。

在面向对象编程领域中，单一功能原则（Singleresponsibilityprinciple）规定每个类都应该有且仅有一个单一的功能，并且该功能应该由这个类完全封装起来。所有它的（这个类的）服务都应该严密的和该功能平行（功能平行，意味着没有依赖）。

这个术语由罗伯特·C·马丁（RobertCecilMartin）在他的《敏捷软件开发，原则，模式和实践》一书中的一篇名为『面向对象设计原则』的文章中提出。马丁表述该原则是基于《结构化分析和系统规格》一书中的内聚原则（Cohesion）之上的。

马丁把功能（职责）定义为：“改变的原因”，并总结出一个类或者模块应该有且只有一个改变的原因。一个具体的例子就是，想象有一个用于编辑和打印报表的模块。这样的一个模块存在两个改变的原因。第一，报表的内容可以改变（编辑）。第二，报表的格式可以改变（打印）。这两方面的改变会因为完全不同的起因而发生：一个是本质的修改，一个是表面的修改。单一功能原则认为这两方面的问题事实上是两个分离的功能，因此他们应该分离在不同的类或者模块里。把具有不同的改变原因的事物耦合在一起的设计是糟糕的。

保持一个类专注于单一功能点的一个重要的原因是，它可以使类更加的健壮。回顾上面的例子，如果有一个对于报表“编辑”流程的修改，那么将存在极大的危险性，因为假设这两个功能存在于同一个类中，修改报表的“编辑”流程会导致公共状态或者依赖关系的改变，从而可能使“打印”功能的代码无法正常运行。

例如，考虑这样一个应用程序，它接受一组形状（圆形和正方形），并计算该列表中所有形状的面积之和。

首先，创建形状类，并通过构造函数设置所需的参数。

对于正方形，需要知道它的边长：

///summary///正方形////summaryclassSquare{publicSquare(doublelength){SideLength=length;}publicdoubleSideLength{get;init;}}

对于圆形，需要它的半径：

///summary///圆形////summaryclassCircle{publicCircle(doubleradius){Radius=radius;}publicdoubleRadius{get;init;}}

接下来，创建AreaCalculator类，然后编写逻辑以计算所有提供的形状的面积。正方形的面积是用边长的平方计算的，圆的面积由π乘以半径的平方来计算的。

classAreaCalculator{privateListobject_shapes;publicAreaCalculator(Listobjectshapes){_shapes=shapes;}///summary///计算所有形状的面积总和////summary///returns/returnspublicdoubleSum(){Listdoubleareas=newListdouble();foreach(varitemin_shapes){if(itemisSquares){areas.Add(Math.Pow(s.SideLength,2));}elseif(itemisCirclec){areas.Add(Math.PI*Math.Pow(c.Radius,2));}}returnareas.Sum();}publicstringOutput(){return"Sumoftheareasofprovidedshapes:{Sum()}";}}

要使用AreaCalculator类，您需要实例化这个类，并传入一个形状列表，并显示其输出。

在此，我们传入一个三个形状的列表：一个半径为2的圆，一个边长为5的正方形，一个边长为6的正方形。

staticvoidMain(string[]args){varshapes=newListobject{newCircle(2),newSquare(5),newSquare(6)};varareas=newAreaCalculator(shapes);Console.WriteLine(areas.Output());}

运行程序，您会看到如下的输出：

Sumoftheareasofprovidedshapes:73.17

输出正常，但这并不符合单一功能原则。因为AreaCalculator类既计算了所有形状的面积之和，又处理了输出数据的格式。

考虑这样一个场景，假如想要输出转换为另一种格式呢，如JSON。我们就需要去修改AreaCalculator类，这样本来是为了修改输出数据的格式，却可能会影响到计算的逻辑，这明显违反了单一功能原则。

AreaCalculator类应该只关心计算提供的形状的面积之和，不应该关心输出什么格式。

下面我们来做一些修改，删除AreaCalculator类中的Output方法：

classAreaCalculator{privateListobject_shapes;publicAreaCalculator(Listobjectshapes){_shapes=shapes;}///summary///计算所有形状的面积总和////summary///returns/returnspublicdoubleSum(){Listdoubleareas=newListdouble();foreach(varitemin_shapes){if(itemisSquares){areas.Add(Math.Pow(s.SideLength,2));}elseif(itemisCirclec){areas.Add(Math.PI*Math.Pow(c.Radius,2));}}returnareas.Sum();}}

并新增一个SumCalculatorOutputter类来专门处理输出格式的逻辑：

classSumCalculatorOutputter{protectedAreaCalculator_calculator;publicSumCalculatorOutputter(AreaCalculatorcalculator){_calculator=calculator;}publicstringString(){return"Sumoftheareasofprovidedshapes:{_calculator.Sum()}";}publicstringJSON(){vardata=new{Sum=_calculator.Sum()};returnSystem.Text.Json.JsonSerializer.Serialize(data);}}

此时我们再来修改一下Main中的调用：

staticvoidMain(string[]args){varshapes=newListobject{newCircle(2),newSquare(5),newSquare(6)};varareaCalculator=newAreaCalculator(shapes);varoutputer=newSumCalculatorOutputter(areaCalculator);Console.WriteLine(outputer.JSON());Console.WriteLine(outputer.String());}

运行程序，输出结果如下：

{"Sum":73.17}Sumoftheareasofprovidedshapes:73.17

现在，AreaCalculator类处理计算逻辑，SumCalculatorOutputter类处理输出格式，它们各司其职，遵循了单一功能原则。

本文我介绍了SOLID原则中的单一功能原则（single-responsibilityprinciple），并通过C#代码示例简明地诠释了它的含意和实现，希望对您有所帮助。

作者：技术译民出品：技术译站

参考文档：

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