C#(14）七大原则

前言

其实在面向对象设计里，程序猿们互相约定好一些原则，即七大原则。

面向对象的七大原则是一组指导软件设计的原则，旨在帮助开发人员实现松耦合、可维护和可扩展的软件系统。这些原则的设计过程和发展历史可以追溯到20世纪80年代。

1. 单一职责原则（Single Responsibility Principle）：这个原则最早由罗伯特·C·马丁（Robert C. Martin）提出，并在他的《敏捷软件开发：原则、模式和实践》一书中详细阐述。该原则指出，一个类应该只有一个引起变化的原因，即一个类应该只负责一项职责。这样可以实现类的高内聚性和低耦合性。

2. 开放关闭闭原则（Open-Closed Principle）：开放封闭原则由伯特兰·梅耶（Bertrand Meyer）提出，他在他的《面向对象软件构造》一书中详细阐述了该原则。该原则指出，一个软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改封闭。这意味着当需求改变时，应该通过扩展现有实体而不是修改已有代码。

3. 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）：里氏替换原则由芭芭拉·利斯科夫（Barbara Liskov）提出，并在她的论文《数据抽象和层次类型》中详细阐述。该原则指出，子类对象应该能够替换所有使用基类对象的地方，而不会产生错误或违反系统的行为。这可以保证继承关系的正确性。

4. 依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle）：依赖倒置原则由罗伯特·C·马丁提出，并在他的《敏捷软件开发：原则、模式和实践》一书中详细阐述。该原则指出，高层模块不应该依赖于低层模块，它们应该依赖于抽象。这样可以实现模块之间的松耦合。

5. 接口隔离原则（Interface Segregation Principle）：接口隔离原则由罗伯特·C·马丁提出，并在他的《敏捷软件开发：原则、模式和实践》一书中详细阐述。该原则指出，客户端不应该依赖于它不需要的接口。一个类只应该依赖于它所使用的接口，避免了不必要的依赖。

6. 迪米特法则（Law of Demeter）（也叫最少知识原则）：迪米特法则由伊恩·霍洛维茨（Ian Holland）和巴斯卡尔·勒格兰（Pascal Leroux）提出，并在他们的论文《迪米特法则对面向对象设计的影响》中详细阐述。该原则指出，一个对象应该对其他对象保持最少的了解，只与直接的朋友交流。这样可以减少对象之间的耦合。

7. 合成复用原则（Composite Reuse Principle）：合成复用原则由伊恩·霍洛维茨和巴斯卡尔·勒格兰提出，并在他们的论文《迪米特法则对面向对象设计的影响》中详细阐述。该原则指出，尽量使用对象组合，而不是继承来实现代码的复用。这样可以使系统更加灵活和可扩展。

随着面向对象编程的兴起和软件开发的需求不断演变，它们得到了广泛的应用和发展。这些原则的目标是提高软件系统的可维护性、可扩展性和可重用性，使软件的开发过程更加灵活和高效，而今天我们也将详细讲讲七大原则，希望能在日后的编程对你有所帮助。

简述

• 单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）：一个类应该只有一个变化的原因，即每个类应该只负责一项功能。

• 开放-关闭原则（Open/Closed Principle，OCP）：软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改关闭。也就是说，可以通过扩展现有代码而不是修改它来实现新功能。

• 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）：子类对象应该能够替换父类对象而不影响程序的正确性，确保子类的行为符合父类的预期。

• 接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）：不应强迫客户端依赖于它们不使用的接口。应该将大的接口拆分成多个小接口，以便于实现和使用。

• 依赖反转原则（Dependency Inversion Principle，DIP）：高层模块不应依赖于低层模块，二者都应依赖于抽象（接口或抽象类），而不应依赖于具体实现。

• 合成复用原则（Composite Reuse Principle，CRP）：尽量使用对象的组合而不是继承来实现代码复用。组合关系比继承关系更灵活。

• 最少知识原则（Least Knowledge Principle，LKP）：一个对象应该对其他对象有最少的了解。减少对象之间的耦合，通过公共接口进行交互。

可能你单看文字很多都还看不懂，有些东西甚至需要你学习了之后的东西再回来看，如果你是顺序查看博主的博文的话，建议只看里氏替换原则。

单一职责原则 

基本概念

强调一个类应该只有一个单一的责任，即一个类应该仅仅负责一个功能或任务。

重点

• 单一性：每个类保持单一功能，简化类的接口。
• 职责划分：明确界定类的职责，避免交叉影响。
• 易维护性：变更一个责任时只需修改相关类，降低了风险。

作用

• 提高可读性和可理解性：清晰的职责使得代码更易于阅读和理解。
• 提升可维护性：减少了因改动引入的bug，因为每个类变更都与其单一的功能相关。
• 增强可重用性：聚焦于单一功能的类可以更容易地被重用于其他项目中。

示例

这个示例是其实也是大家在日后unity的设计中也经常使用的模式，当然，gamemanager用来具体干什么，就要视情况而定了。

using System;
using System.Collections.Generic;// 游戏管理类，负责管理游戏逻辑
class GameManager
{private Player player;private List<Enemy> enemies;public GameManager(){player = new Player();enemies = new List<Enemy>();InitializeEnemies();}// 初始化敌人private void InitializeEnemies(){enemies.Add(new Enemy("Enemy 1"));enemies.Add(new Enemy("Enemy 2"));enemies.Add(new Enemy("Enemy 3"));}// 游戏主循环public void Run(){while (true){player.Update();foreach (Enemy enemy in enemies){enemy.Update();}if (player.IsCollidingWithEnemy(enemies)){Console.WriteLine("Player collided with an enemy");break;}}}
}// 玩家类，负责玩家相关逻辑
class Player
{public void Update(){Console.WriteLine("Player is updating");}public bool IsCollidingWithEnemy(List<Enemy> enemies){// 检测玩家是否与敌人发生碰撞foreach (Enemy enemy in enemies){if (enemy.Position == this.Position){return true;}}return false;}// 玩家的其他属性和方法...
}// 敌人类，负责敌人相关逻辑
class Enemy
{public string Name { get; private set; }public int Position { get; private set; }public Enemy(string name){Name = name;Position = 0;}public void Update(){Console.WriteLine($"{Name} is updating");Position++;}// 敌人的其他属性和方法...
}class Program
{static void Main(string[] args){GameManager game = new GameManager();game.Run();}
}

开放-关闭原则

基本概念

开放-关闭原则是对象设计中的一种原则，其核心思想是“软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改封闭。

重点

• 开放性：允许在不改变现有代码的情况下添加新功能。
• 封闭性：现有的代码在功能上不会被修改，应该能安全地被使用。
• 通过继承和接口等机制支持灵活的扩展。

作用

• 增强软件的可维护性和可扩展性。
• 减少代码修改带来的风险，降低意外引入bug的可能性。
• 促进模块化设计，使得系统可以方便地进行部件替换或升级。

示例

在Main方法中，我们创建了一个包含一个战士和一个法师角色的游戏场景对象，并调用了RunGame()方法。由于Character类是开放的，我们可以随时添加新的角色类而不需要修改GameScene类的代码，同时GameScene类的代码是关闭的，不需要对新的角色类进行修改，这就是所谓的开放关闭原则。

using System;// 游戏角色基类
abstract class Character
{public abstract void Attack();//可以在这里添加方法
}// 战士角色
class Warrior : Character
{public override void Attack(){Console.WriteLine("战士发起了一次普通攻击！");}
}// 法师角色，你还可以写一个牧师角色（相当于开放的）
class Mage : Character
{public override void Attack(){Console.WriteLine("法师施放了一次火球术！");}
}// 游戏场景类（相当于关闭了，不用管里面的）
class GameScene
{private Character[] characters;public GameScene(Character[] characters){this.characters = characters;}public void RunGame(){foreach (Character character in characters){character.Attack();}}
}class Program
{static void Main(string[] args){Character[] characters = { new Warrior(), new Mage() };GameScene gameScene = new GameScene(characters);gameScene.RunGame();}
}

里氏替换原则

基本概念

任何父类出现的地方，子类都可以替代

重点

语法表现——父类容器装子类对象，因为子类对象包含了父类的所有内容

作用

• 方便对象存储和管理

示例

简单写一个，我就不多解释了，就是简单的父类装子类。

using System;public class Shape
{public virtual double CalculateArea(){return 0;}
}public class Rectangle : Shape
{public double Width { get; set; }public double Height { get; set; }public override double CalculateArea(){return Width * Height;}
}public class Square : Shape
{public double SideLength { get; set; }public override double CalculateArea(){return SideLength * SideLength;}
}public class Program
{public static void Main(string[] args){Shape shape1 = new Rectangle { Width = 5, Height = 10 };Shape shape2 = new Square { SideLength = 5 };Console.WriteLine("Rectangle Area: " + shape1.CalculateArea());Console.WriteLine("Square Area: " + shape2.CalculateArea());}
}

接口隔离原则

基本概念

核心思想是“客户端不应该被迫依赖于它不使用的接口。” 简而言之，就是每个接口应该只包含客户端所需的方法，避免将多个不相关的方法聚合在一个接口中。

重点

• 细化接口：将大接口分拆为多个小接口，使得实现这些接口的类更为专注。
• 降低耦合度：使得类与接口的依赖关系更为精确，减小了系统之间的耦合，增强了灵活性。
• 提高可维护性：降低了不必要的方法对实现类的影响，修改接口时影响范围更小。

作用

• 增强系统的模块化，易于理解和维护。
• 提高代码的复用性，使不同的类能够更灵活地选择需要实现的接口。
• 降低修改某个接口时，导致其他代码破坏的风险。

示例

直接看例子，这个规范光靠说的话也很简单，就是不能把太多功能耦合到一个东西身上，打个比方，有些gamejam的顶级程序猿能把武器，道具这些全写到人物里面去，你可以从自己角度简单评价一下这个代码维护起来有多么逆天。

using System;// 定义不同接口：播放音频和播放视频分开，当然实际开发不一定这样分，但是你要知道为什么要这样规定
interface IPlayer
{void Play();
}interface IRecord
{void Record();
}// 实现接口
class VideoPlayer : IPlayer
{public void Play(){Console.WriteLine("开始播放视频");}
}class AudioPlayer : IPlayer, IRecord
{public void Play(){Console.WriteLine("开始播放音频");}public void Record(){Console.WriteLine("开始录音");}
}class Game
{private IPlayer player;public Game(IPlayer player){this.player = player;}public void Start(){player.Play();}
}class Program
{static void Main(string[] args){IPlayer videoPlayer = new VideoPlayer();IPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();Game videoGame = new Game(videoPlayer);videoGame.Start(); // 输出：开始播放视频Game audioGame = new Game(audioPlayer);audioGame.Start(); // 输出：开始播放音频}
}

依赖反转原则

基本概念

这个的主要思想是“高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖抽象；抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象。”说人话，依赖于抽象（接口或抽象类）而不是具体实现，这样可以减少模块之间的耦合。

重点

• 高层模块：指的是完成业务逻辑等高级功能的部分。
• 低层模块：指的是具体的实现细节，例如数据访问或硬件控制。
• 抽象：通常是一个接口或抽象类，用于定义高层模块和低层模块之间的交互。

作用

• 提高系统的灵活性和可扩展性，方便替换实现。
• 减少模块之间的耦合，使得更改低层实现时不影响高层逻辑。
• 提高代码的可测试性，通过依赖注入等方式简化单元测试。

示例 

示例中，我们定义了一个接口 IWeapon，以及两个实现类 Sword 和 Bow。然后，在 Player 类中通过构造函数注入 IWeapon 接口的实例，以实现依赖反转原则。这样，我们可以根据需要选择不同的武器，而不需要修改 Player 类的代码。

在 Game 类的 Main 方法中，我们创建了一个 Player 实例，分别使用剑和弓箭进行攻击。这样，我们可以灵活地为角色选择不同的武器，而不需要修改 Game 类的代码。

using System;// 定义接口
public interface IWeapon
{void Attack();
}// 定义实现类
public class Sword : IWeapon
{public void Attack(){Console.WriteLine("使用剑攻击");}
}public class Bow : IWeapon
{public void Attack(){Console.WriteLine("使用弓箭攻击");}
}// 定义高层模块
public class Player
{private IWeapon weapon;// 通过构造函数注入依赖public Player(IWeapon weapon){this.weapon = weapon;}//避免了你在这里面写一堆道具和武器的方法public void Attack(){weapon.Attack();}
}// 示例程序
public class Game
{public static void Main(string[] args){IWeapon sword = new Sword();Player player1 = new Player(sword);player1.Attack();IWeapon bow = new Bow();Player player2 = new Player(bow);player2.Attack();}
}

合用复用原则

基本概念

大概意思是“你不会需要它”。这个原则强调在软件开发中，开发者不应该添加过多的功能或代码，只应当实现当前需求所需的功能，避免为了未来可能需要的功能而过度设计。

重点

• 避免过度设计：只开发当前需求所需的功能，避免考虑和实现未来可能不必要的功能。
• 简化代码：减少无谓的复杂性，让代码保持简洁和清晰。
• 提高维护性：随着代码变得复杂，维护的成本会增加，原则帮助保持代码的可维护性。

作用

• 降低项目的复杂度：代码更加简单，易于理解和维护。
• 提高开发效率：避免不必要的功能开发，从而节省时间和资源。
• 降低出错概率：减少不必要的逻辑和功能可以降低 bug 的数量，提高系统稳定性。

示例 

没有示例，想要告诉你的更多是你要记住，不要画蛇添足

最少知识原则

基本概念

最少知识原则是面向对象设计中的一项原则，强调一个对象应当对其他对象有尽可能少的了解。说人话，一个对象应该只与直接的朋友（合作对象）进行交互，而不应该去了解其他对象之间的复杂关系。

重点

• 直接交互：对象只应与直接相关的对象进行通信，避免“连锁调用”。
• 封装性：通过减少对象间的知识，增强封装性，使对象能独立变化。
• 降低耦合：减少模块之间的依赖，有助于系统的维护和扩展。

作用

• 提高可维护性：系统的修改和维护更容易，因为对象之间的依赖关系被减少。
• 增强可读性：代码更容易理解，减少了对象之间复杂的交互模式。
• 促进独立性：使得各个模块之间能独立发展，减少了相互影响的风险。

示例 

错误示范：假设我们有一个系统，其中 Order 类依赖于 Customer 和 Address 类

public class Address  
{  public string Street { get; set; }  public string City { get; set; }  
}  public class Customer  
{  public Address Address { get; set; }  
}  public class Order  
{  public Customer Customer { get; set; }  public void PrintShippingAddress()  {  // 连锁调用，不符合最少知识原则  Console.WriteLine($"Shipping to: {Customer.Address.Street}, {Customer.Address.City}");  }  
}

改进后：

public class Address  
{  public string Street { get; set; }  public string City { get; set; }  public string GetFullAddress()  {  return $"{Street}, {City}";  }  
}  public class Customer  
{  public Address Address { get; set; }  public string GetShippingAddress()  {  return Address.GetFullAddress();  }  
}  public class Order  
{  public Customer Customer { get; set; }  public void PrintShippingAddress()  {  // 只与 Customer 交互，符合最少知识原则  Console.WriteLine($"Shipping to: {Customer.GetShippingAddress()}");  }  
}

我想这个示例能让你明白这是什么个情况

总结

七大原则本身其实是大家不断探索后发现的约定，其实你可以不这样写程序，当然你在遇到长期项目的时候必然会遇到很多问题，规范的代码有主意你更好地进行长线开发。

可能博主对着七大原则的理解也有一些误区，欢迎批评指正。

还是那句话，学习路上，脚踏实地。

请期待我的下一篇博客！

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