C# 实例解释面向对象编程中的单一功能原则(示例代码)

更新时间:2023-04-04 22:45:13 阅读：评论：0

在面向对象编程领域中，单一功能原则（single responsibility principle）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。

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(robert cecil martin)提出的许多原则的子集，在他2000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-responsibility principle）o：开闭原则（open-clod p广西师范大学在哪rinciple）l：里氏替换原则（liskov substitution principle）i：接口隔离原则（interface gregation principle）d：依赖反转原则（dependency inversion principle）

本文我们来介绍单一功能原则。

单一功能原则

在面向对象编程领域中，单一功能原则（single responsibility principle）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（robert cecil martin）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。

c# 示例

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/// </summary>class square{    public square(double length)    {        sidelength = length;    }    public double sidelength { get; init; }}

对于圆形，需要它的半径：

/// <summary>/// 圆形/// </summary>class circle{    public circle(double radius)    {        radius = radius;    }    public double radius { 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守望先锋世界杯2017。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。

糟糕的示范

class areacalculator{    private list<object> _shapes;    public areaca母lculator(list<object> shapes)    {        _shapes = shapes;    }    /// <summary>    /// 计算所有形状的面积总和    /// </summary>    /// <returns></returns>    public double sum()        list<double> areas = new lis胃胀的原因t<double>();        foreach (var item in _shapes)        {            if (item is square s)            {                areas.add(math.pow(s.sidelength, 2));            }            el if (item is circle c)                areas.add(math.pi * math.pow(c.radius, 2));        }        return areas.sum();    public string output()        return $"sum of the areas of provided shapes: {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。

static void main(string[] args){    var shapes = new list<object> {            new circle(2),            new square(5),            new square(6)    };    var areas = new areacalculator(shapes);    console.writeline(areas.output());}

运行程序，您会看到如下的输出：

sum of the areas of provided shapes: 73.56637061435917

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。

正确的示范

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：

class areacalculator{    private list<object> _shapes;    public areacalculator(list<object> shapes)    {        _shapes = shapes;    }    /// <summary>    /// 计算所有形状的面积总和    /// </summary>    /// <returns></returns>    public double sum()        list<double> areas = new list<double>();        foreach (var item in _shapes)        {            if (item is square s)            {                areas.add(math.pow(s.sidelength, 2));            }            el if (item is circle c)                areas.add(math.pi * math.pow(c.radius, 2));        }        return areas.sum();}

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

class sumcalculatoroutputter{    protected areacalculator _calculator;    public sumcalculatoroutputter(areacalculator calculator)    {        _calculator = calculator;    }    public string string()        return $"sum of the areas of provided shapes: {_calculator.sum()}";    public string json()        var data = new { sum = _calculator.sum() };        return system.text.json.jsonrializer.rialize(data);}

此时我们再来修改一下 main 中的调用：

static void main(string[] args){    var shapes = new list<object> {            new circle(2),            new square(5),         短句情话十字以内   new square(6)    };    var areacalculator = new areacalculator(shapes);    var outputer = new sumcalculatoroutputter(areacalculator);    console.writeline(outputer.json());    console.writeline(outputer.string());}

运行程序，输出结果如下：