设计模式-02 设计模式-接口隔离原则案例分析

1.定义

接口隔离原则（Interface Segregation Principle，简称 ISP）是设计模式中的一个原则，它规定客户端不应该依赖它不使用的方法。

换句话说，接口应该被细分为更小的、更具体的接口，以便客户端只依赖于它们需要的方法。

 
 
										(客户端)
                                           |
                                           V
                   (公共行为)            (特定行为)         (特定行为)
                    +------------+         +-------------+        +-------------+
                    |  I公共接口  |         | I特定接口1 |        | I特定接口2 |
                    +------------+         +-------------+        +-------------+
                              |               |              |
                              V               V              V
                           +-------+     +---------+     +---------+
                           | 客户端1 |     | 客户端2 |     | 客户端3 |
                           +-------+     +---------+     +---------+

2.内涵

接口应该被细分的足够少，接口与接口直接不应该有依赖，ISP 的目的是提高代码的灵活性、可维护性和可测试性。总结起来，ISP原则的好处和缺点如下。
ISP 的好处

•     提高代码的灵活性
•     提高代码的可维护性
•     提高代码的可测试性
•     减少耦合
•     提高代码的可重用性

ISP 的缺点

•     可能导致更多的接口
•     可能增加代码的复杂性

3.案例对比

例如，以机器类的定义为例，假如一个机器可以打印机，复印机，发传真机，如果不加以深入思考，我们可能如下第一种方式定义。

bad 设计

//
// Created by Administrator on 2024/5/1.
//
#include <iostream>
using namespace std;
struct Document;
struct IMachine{
    virtual void print(Document& doc) = 0;
    virtual void scan(Document& doc) = 0;
    virtual void fax(Document& doc) = 0;
 
};
// 接口分离原则
 
// 发现 MFP  只需要 print 功能即可
// 其他接口到底怎么处理比较好?
struct MFP:IMachine{
    void print(Document &doc) override {
        // ok
    }
 
    void scan(Document &doc) override {
 
    }
 
    void fax(Document &doc) override {
 
    }
};
 
// 发现scanner 只需要 scan 功能
// 其他接口到底怎么处理比较好?
struct Scanner:IMachine{
    void print(Document &doc) override {
        // do what?
    }
 
    void scan(Document &doc) override {
        // ok
    }
 
    void fax(Document &doc) override {
        // do what?
    }
};

如果后面的传真机怎么定义？，除了fax 函数外，其他函数的功能并不是fax 需要的。

好的设计

#include <iostream>
using namespace std;
struct Document;
 
 
// 接口分离
struct IPrinter{
    virtual void print(Document& doc) =0 ;
};
 
struct IScanner {
    virtual void scan(Document& doc)=0 ;
};
 
struct IFax{
    virtual void fax(Document& doc)=0 ;
};
 
struct IMachine:IPrinter,IScanner {
 
};
 
struct Machine:IMachine{
    IPrinter& printer;
    IScanner& scanner;
    Machine(IPrinter &printer, IScanner &scanner):printer(printer),scanner(scanner){
 
    }
 
    void print(Document &doc) override {
        printer.print(doc);
    }
 
    void scan(Document &doc) override {
        scanner.scan(doc);
    }
};

这种设计，我们可以任意进行组合，组合出不同特性的子类，自由度更高。

4.注意事项

在实际开发中应用接口隔离原则（ISP）时，需要注意以下几点：

• 识别公共行为。第一步是识别客户端共享的公共行为。这些行为可以被抽象到一个公共接口中。
• 细化接口。对于任何不属于公共行为的方法，都应该将其细化到一个单独的接口中。
• 考虑可扩展性。在设计接口时，考虑未来的可扩展性。避免将不相关的功能包含在同一个接口中。
• 使用依赖注入。依赖注入是一种技术，它允许客户端只依赖于它们需要的接口。这有助于实现松耦合和可测试性。
• 避免使用继承。继承是一种实现代码重用的强大机制，但它也可能导致违反 ISP。如果可能的话，优先使用组合而不是继承。

5.最佳实践

注意的具体示例：

• 避免创建上帝接口。上帝接口是一个包含大量方法的大型接口。客户端通常只使用其中一小部分方法，但仍然必须实现所有方法。这违反了 ISP，并可能导致不必要的代码和维护开销。
• 避免使用可选方法。可选方法允许客户端选择性地实现接口中的某些方法。这可能导致代码混乱和不可预测的行为。如果可能的话，避免使用可选方法，而是创建单独的接口来表示可选的行为。
• 考虑未来需求。在设计接口时，考虑未来的需求。避免将不相关的功能包含在同一个接口中，因为这可能会限制接口的未来可扩展性。

6.总结

应用 ISP 时，权衡其优点和缺点非常重要。ISP 可以提高代码的灵活性、可维护性和可测试性，但它也可能导致更多的接口和增加代码的复杂性。

总体而言，ISP 是一个有用的设计原则，它可以帮助提高代码的质量。通过遵循上述准则，开发人员可以有效地应用 ISP，从而获得其好处，同时避免其潜在的缺点。