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【设计模式】SOLID 设计原则概述

news 来源：原创 2025/8/6 9:12:11

SOLID 是面向对象设计中的五大原则，不管什么面向对象的语言，这个准则都很重要，如果你没听说过，赶紧先学一下。它可以提高代码的可维护性、可扩展性和可读性，使代码更加健壮、易于测试和扩展。SOLID 代表以下五个设计原则：

S - 单一职责原则（Single Responsibility Principle, SRP）
O - 开闭原则（Open/Closed Principle, OCP）
L - 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle, LSP）
I - 接口隔离原则（Interface Segregation Principle, ISP）
D - 依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle, DIP）

1. 单一职责原则（SRP）

一个类应该仅有一个引起它变化的原因。
即 一个类应该仅负责一个功能，否则后期修改代码时，可能会影响其他无关功能。

❌ 违反 SRP 的例子

class Report {
public:void generateReport() { /* 生成报表 */ }void printReport() { /* 打印报表 */ }void saveToFile() { /* 保存到文件 */ }
};

问题：
Report 负责 生成报表、打印报表 和 保存报表，违反了 SRP。

✅ 遵循 SRP 的改进

class Report {
public:void generateReport() { /* 生成报表 */ }
};class ReportPrinter {
public:void printReport(Report& report) { /* 打印报表 */ }
};class ReportSaver {
public:void saveToFile(Report& report) { /* 保存到文件 */ }
};

改进点：

Report 只负责生成报表
ReportPrinter 负责打印
ReportSaver 负责存储

这样每个类的变更都不会影响其他功能，符合 SRP。

2. 开闭原则（OCP）

软件实体（类、模块、函数）应该对扩展开放，对修改关闭。
即：新增功能时，应该通过扩展代码，而不是修改已有代码。

❌ 违反 OCP 的例子

class PaymentProcessor {
public:void processPayment(std::string paymentType) {if (paymentType == "CreditCard") {// 处理信用卡支付} else if (paymentType == "PayPal") {// 处理 PayPal 支付}}
};

问题：

如果新增 Apple Pay，需要修改 processPayment()，违反 OCP。
代码越复杂，修改的风险越高。

✅ 遵循 OCP 的改进

class Payment {
public:virtual void pay() = 0;virtual ~Payment() = default;
};class CreditCardPayment : public Payment {
public:void pay() override { /* 处理信用卡支付 */ }
};class PayPalPayment : public Payment {
public:void pay() override { /* 处理 PayPal 支付 */ }
};class PaymentProcessor {
public:void processPayment(Payment& payment) {payment.pay();}
};

改进点：

新增支付方式时，不需要修改 PaymentProcessor，只需新增一个类（符合 OCP）。
通过多态使代码更加灵活。

3. 里氏替换原则（LSP）

子类必须能够替换基类，并且不会破坏程序的正确性。

❌ 违反 LSP 的例子

class Bird {
public:virtual void fly() { /* 飞行逻辑 */ }
};class Penguin : public Bird {
public:void fly() override {throw std::runtime_error("企鹅不会飞！");}
};

问题：

Penguin 继承了 Bird，但企鹅不会飞！
Penguin::fly() 违背了父类的逻辑，可能导致程序崩溃。

✅ 遵循 LSP 的改进

class Bird {
public:virtual void move() = 0;
};class FlyingBird : public Bird {
public:void move() override { /* 飞行逻辑 */ }
};class Penguin : public Bird {
public:void move() override { /* 企鹅走路 */ }
};

改进点：

抽象出 FlyingBird 和 Penguin，使 Penguin 不继承 fly()，从而避免违反 LSP。

4. 接口隔离原则（ISP）

不应该强迫类实现它们不需要的接口。
即：一个接口不应该承担过多职责，而应该拆分成多个专门的接口。

❌ 违反 ISP 的例子

class Worker {
public:virtual void work() = 0;virtual void eat() = 0;
};
class Robot : public Worker {
public:void work() override { /* 机器人工作 */ }void eat() override { throw std::runtime_error("机器人不吃饭！"); }
};

问题：

Robot 不需要 eat()，但仍然要实现它，违反 ISP。

✅ 遵循 ISP 的改进

class Workable {
public:virtual void work() = 0;
};class Eatable {
public:virtual void eat() = 0;
};class Human : public Workable, public Eatable {
public:void work() override { /* 人工作 */ }void eat() override { /* 人吃饭 */ }
};class Robot : public Workable {
public:void work() override { /* 机器人工作 */ }
};

改进点：

把 Worker 拆分成 Workable 和 Eatable，避免不必要的实现。

5. 依赖倒置原则（DIP）

高层模块不应该依赖低层模块，而应该依赖于抽象（接口）。

❌ 违反 DIP 的例子

class LEDLight {
public:void turnOn() { /* 打开 LED 灯 */ }
};class Switch {
private:LEDLight light;
public:void operate() { light.turnOn(); }
};

问题：

Switch 直接依赖 LEDLight，如果要支持 白炽灯，必须修改 Switch，违反 OCP 和 DIP。

✅ 遵循 DIP 的改进

class Light {
public:virtual void turnOn() = 0;virtual ~Light() = default;
};class LEDLight : public Light {
public:void turnOn() override { /* 打开 LED 灯 */ }
};class IncandescentLight : public Light {
public:void turnOn() override { /* 打开白炽灯 */ }
};class Switch {
private:Light& light;
public:Switch(Light& l) : light(l) {}void operate() { light.turnOn(); }
};

改进点：

Switch 依赖 Light 接口，不依赖具体的 LEDLight，符合 DIP。
以后要支持新灯泡 不修改 Switch 代码。

总结

原则	含义	好处
SRP	一个类只做一件事	降低耦合，提高可维护性
OCP	类应对扩展开放，对修改关闭	增加功能时不修改已有代码
LSP	子类可以替换父类，不影响功能	确保继承不会破坏系统
ISP	接口应该小而精，不要强迫实现不需要的功能	降低实现负担，提高灵活性
DIP	依赖接口，不依赖具体实现	提高可扩展性，降低耦合

结论

遵循 SOLID 原则可以写出更好的代码，使系统更易扩展、维护和测试。在设计类和模块时，应尽量减少耦合，提高可复用性，避免不必要的修改。

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1. 单一职责原则（SRP）

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2. 开闭原则（OCP）

❌ 违反 OCP 的例子

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3. 里氏替换原则（LSP）

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4. 接口隔离原则（ISP）

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5. 依赖倒置原则（DIP）

❌ 违反 DIP 的例子

✅ 遵循 DIP 的改进

总结

结论

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