设计模式系列7——六大设计原则之接口隔离原则

1 接口隔离原则的定义

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。

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)。

以上两个定义的含义是:要为各个类建立它们需要的专用接口,而不要试图去建立一个很庞大的接口供所有依赖它的类去调用。

接口隔离原则和单一职责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,而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。

2 接口隔离原则的优点

在进行软件设计的时候,一个对象可能会依赖很多接口。例如一个饭馆老板的对象,他面对青年人的时候,有一种反应,老年人时又是另外一种反应。这样不同的反应在代码中就是用不同的接口来实现的。而接口隔离原则的目的是尽量建立细化的接口,意思就是老板面对青年人,和老年人的的反应应该是不同的。这样接口最大化的细分就会达到接口隔离原则的目的了。

image.png

接口隔离原则是为了约束接口、降低类对接口的依赖性,遵循接口隔离原则有以下 5 个优点。

  • 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。

3 使用案例

在具体应用接口隔离原则时,应该根据以下几个规则来衡量。

  • 接口尽量小,但是要有限度。一个接口只服务于一个子模块或业务逻辑。
  • 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。

3.1 例子1

举例来说明接口隔离原则:
image.png

这个图的意思是:类A依赖接口I中的方法1、方法2、方法3,类B是对类A依赖的实现。类C依赖接口I中的方法1、方法4、方法5,类D是对类C依赖的实现。对于类B和类D来说,虽然他们都存在着用不到的方法(也就是图中红色字体标记的方法),但由于实现了接口I,所以也必须要实现这些用不到的方法。对类图不熟悉的可以参照程序代码来理解,代码如下:

interface I {  
       public void method1();  
       public void method2();  
       public void method3();  
       public void method4();  
       public void method5();  
   }  
     
   class A{  
       public void depend1(I i){  
           i.method1();  
       }  
       public void depend2(I i){  
           i.method2();  
       }  
       public void depend3(I i){  
           i.method3();  
       }  
   }  
     
   class B implements I{  
       public void method1() {  
           System.out.println("类B实现接口I的方法1");  
       }  
       public void method2() {  
           System.out.println("类B实现接口I的方法2");  
       }  
       public void method3() {  
           System.out.println("类B实现接口I的方法3");  
       }  
       //对于类B来说,method4和method5不是必需的,但是由于接口A中有这两个方法,  
       //所以在实现过程中即使这两个方法的方法体为空,也要将这两个没有作用的方法进行实现。  
       public void method4() {}  
       public void method5() {}  
   }  
     
   class C{  
       public void depend1(I i){  
           i.method1();  
       }  
       public void depend2(I i){  
           i.method4();  
       }  
       public void depend3(I i){  
           i.method5();  
       }  
   }  
     
   class D implements I{  
       public void method1() {  
           System.out.println("类D实现接口I的方法1");  
       }  
       //对于类D来说,method2和method3不是必需的,但是由于接口A中有这两个方法,  
       //所以在实现过程中即使这两个方法的方法体为空,也要将这两个没有作用的方法进行实现。  
       public void method2() {}  
       public void method3() {}  
     
       public void method4() {  
           System.out.println("类D实现接口I的方法4");  
       }  
       public void method5() {  
           System.out.println("类D实现接口I的方法5");  
       }  
   }  
     
   public class Client{  
       public static void main(String[] args){  
           A a = new A();  
           a.depend1(new B());  
           a.depend2(new B());  
           a.depend3(new B());  
             
           C c = new C();  
           c.depend1(new D());  
           c.depend2(new D());  
           c.depend3(new D());  
       }  
   }

可以看到,如果接口过于臃肿,只要接口中出现的方法,不管对依赖于它的类有没有用处,实现类中都必须去实现这些方法,这显然不是好的设计。如果将这个设计修改为符合接口隔离原则,就必须对接口I进行拆分。

在这里我们将原有的接口I拆分为三个接口,拆分后的设计如图2所示:
image.png

照例贴出程序的代码,供不熟悉类图的朋友参考:

interface I1 {  
       public void method1();  
   }  
     
   interface I2 {  
       public void method2();  
       public void method3();  
   }  
     
   interface I3 {  
       public void method4();  
       public void method5();  
   }  
     
   class A{  
       public void depend1(I1 i){  
           i.method1();  
       }  
       public void depend2(I2 i){  
           i.method2();  
       }  
       public void depend3(I2 i){  
           i.method3();  
       }  
   }  
     
   class B implements I1, I2{  
       public void method1() {  
           System.out.println("类B实现接口I1的方法1");  
       }  
       public void method2() {  
           System.out.println("类B实现接口I2的方法2");  
       }  
       public void method3() {  
           System.out.println("类B实现接口I2的方法3");  
       }  
   }  
     
   class C{  
       public void depend1(I1 i){  
           i.method1();  
       }  
       public void depend2(I3 i){  
           i.method4();  
       }  
       public void depend3(I3 i){  
           i.method5();  
       }  
   }  
     
   class D implements I1, I3{  
       public void method1() {  
           System.out.println("类D实现接口I1的方法1");  
       }  
       public void method4() {  
           System.out.println("类D实现接口I3的方法4");  
       }  
       public void method5() {  
           System.out.println("类D实现接口I3的方法5");  
       }  
   }

接口隔离原则的含义是:建立单一接口,不要建立庞大臃肿的接口,尽量细化接口,接口中的方法尽量少。也就是说,我们要为各个类建立专用的接口,而不要试图去建立一个很庞大的接口供所有依赖它的类去调用。

本文例子中,将一个庞大的接口变更为3个专用的接口所采用的就是接口隔离原则。在程序设计中,依赖几个专用的接口要比依赖一个综合的接口更灵活。接口是设计时对外部设定的“契约”,通过分散定义多个接口,可以预防外来变更的扩散,提高系统的灵活性和可维护性。

说到这里,很多人会觉的接口隔离原则跟之前的单一职责原则很相似,其实不然。

  • 其一,单一职责原则原注重的是职责;而接口隔离原则注重对接口依赖的隔离。
  • 其二,单一职责原则主要是约束类,其次才是接口和方法,它针对的是程序中的实现和细节;而接口隔离原则主要约束接口接口,主要针对抽象,针对程序整体框架的构建。

3.2 例子2

学生成绩管理程序一般包含插入成绩、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,其类图如图所示:

image.png

public class ISPtest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        InputModule input =StuScoreList.getInputModule();
        CountModule count =StuScoreList.getCountModule();
        PrintModule print =StuScoreList.getPrintModule();
        input.insert();
        count.countTotalScore();
        print.printStuInfo();
        //print.delete();
    }
}
//输入模块接口
interface InputModule
{
    void insert();
    void delete();
    void modify();
}
//统计模块接口
interface CountModule
{
    void countTotalScore();
    void countAverage();
}
//打印模块接口
interface PrintModule
{
    void printStuInfo();
    void queryStuInfo();
}
//实现类
class StuScoreList implements InputModule,CountModule,PrintModule
{
    private StuScoreList(){}
    public static InputModule getInputModule()
    {
        return (InputModule)new StuScoreList();
    }
    public static CountModule getCountModule()
    {
        return (CountModule)new StuScoreList();
    }
    public static PrintModule getPrintModule()
    {
        return (PrintModule)new StuScoreList();
    }
    public void insert()
    {
        System.out.println("输入模块的insert()方法被调用!");
    }
    public void delete()
    {
        System.out.println("输入模块的delete()方法被调用!");
    }
    public void modify()
    {
        System.out.println("输入模块的modify()方法被调用!");
    }
    public void countTotalScore()
    {
        System.out.println("统计模块的countTotalScore()方法被调用!");
    }
    public void countAverage()
    {
        System.out.println("统计模块的countAverage()方法被调用!");
    }
    public void printStuInfo()
    {
        System.out.println("打印模块的printStuInfo()方法被调用!");
    }
    public void queryStuInfo()
    {
        System.out.println("打印模块的queryStuInfo()方法被调用!");
    }
}

程序的运行结果如下:

输入模块的insert()方法被调用!
统计模块的countTotalScore()方法被调用!
打印模块的printStuInfo()方法被调用!
更新时间:2020-08-21 09:09:48

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最后更新:2020-08-21 09:09:48

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