思考的問題

設計物件導向程式時，有哪些需要注意的重要原則呢？

在物件導向的設計中，有許多經典的設計原則。其中最出名的就是SOLID原則。
其中分別為

• S: 單一職責原則 (Single Responsibility Principle，SRP)
• O: 開放封閉原則 (Open-Close Principle，OCP)
• L: 里氏替換原則 (Liskov Substitution Principle，LSP)
• I: 介面隔離原則 (Interface Segregation Principle，ISP)
• D: 依賴反轉原則 (Dependency inversion principle，DIP)

單一職責原則

描述

此為程式設計與系統規劃的通用原則。
單一職責原則 (Single Responsibility Principle，SRP)指出任何一段程式，例如：類別、介面或函數應該只負責單一職責。

優點

• 減少耦合度：由於程式只負責單一職責，降低了各程式之間的耦合度。可避免異動程式時，對其他程式造成影響。
• 提高可讀性：程式僅負責單一職責，因此簡化程式的架構與邏輯，讓程式更易於理解。
• 可維護性：低耦合度的程式中，新增或修改功能都較容易。
• 可測試性：由於程式功能單純，因此較易撰寫單元測試，便於後續自動進行測試。

舉例

• 在書籍訂單系統之中，訂單管理、訂單正確性檢查、操作訂單資料表 應分為不同的類別。

開放封閉原則

描述

這是對功能調整的原則。
開放封閉原則 (Open-Close Principle，OCP) 是指程式功能調整時，應該避免修改現有程式，而透過擴展程式來達到功能調整的目的。包含新增方法、類別、介面等方式都可以達到此目的。

優點

• 減少修改幅度：由於只有擴增功能而非修改現有程式，這可避免現有依賴程式調整。

實現做法

1. 繼承: 子類別可以在繼承父類別現有功能的情況下，針對差異的部分進行覆寫。實作介面也可以達到類似的作法。
2. 多型: 同樣的一個方法，在不同傳入值的情況下，可有不同的實作。因此增加不同的傳入值，以處理不同的情況，以避免改變現有方法。
3. Builder 建造者模式：提供彈性建立物件的方式
4. Decortor 裝飾者模式：動態添加額外功能
5. 依賴注入模式：將變動的邏輯抽成獨立的介面，依照傳入的介面實作不同，而有不同的處理邏輯。

里氏替換原則

描述

此為繼承時的設計原則。
里氏替換原則 (iskov Substitution Principle，LSP) 的概念為，子類別應該可以完全替換父類別的任何使用位置。子類別需要保持與父類別的行為一致，只是針對細節做出更多補充。如果真的需要不同的功能，代表應該分出不同的類別或新增不同的方法，而不在此父類別的繼承進行調整。

優點

• 避免不一致的結果：由於其他程式並不需要知道此父類別程式的具體實作類別，當子類別的行為與父類別有衝突時，呼叫的程式可能會產生錯誤。

可替換父類別的前提

• 行為模式需要與父類別一致
• 只擴增該父類別的行為細節

舉例

• 假設我們有一個介面名為「DataReader」，用於讀取不同類型的資料，例如從檔案、資料庫或網路中讀取。根據Liskov Substitution Principle，任何實作「DataReader」介面的類別應該能夠替代「DataReader」的使用，並且提供一致的行為。

介面隔離原則

描述

這是介面的設計原則。
介面隔離原則 (Interface Segregation Principle，ISP) 是指若某些情況下介面的某些功能不需要被實作時，應將該介面拆分為多個子介面。以避免一個類別強制實作不需要的方法，並提升程式的內聚性。

優點

• 增進介面定義精細度：如果某些情況下，部分介面功能不需要實作，代表此介面涵蓋的範圍不夠明確。藉由拆分介面，以增進介面定義的細緻度。
• 高內聚：由於介面的定義的顆粒度較低，這代表此介面功能高內聚。這可讓程式的可讀性和維護性提升。
• 減少無意義的程式：類別由於無須實作未使用的方法，這減少了無意義的程式，也增加程式的可讀性。
• 減少錯誤風險：由於不存在無實作的方法，可避免程式誤用。

舉例

舉個例子來說，假設有一個名為「DataManager」的介面，負責資料的查詢和修改。若有些情況下只需要實作查詢功能，那麼應該將「DataManager」介面拆分為「DataReader」和「DataModifier」兩個子介面。這樣，每個子類別可以根據具體需求獨立實作，提升彈性和可擴展性。

依賴反轉原則

描述

這是減少程式直接耦合的方式的原則。
依賴反轉原則 (Dependency inversion principle，DIP) 是指在開發高階功能時，避免在其中直接實例化具有不同實作內容的底層功能。實作高階功能時只需指定所需底層功能的介面，後續動態傳入此底層介面的具體實作。

優點

• 避免程式調整：未來如果要抽換底層功能時，動態調整傳入的底層元件即可。
• 提升高階功能使用範圍：可依據傳入底層元件的不同，滿足不同的應用情境的使用需求。

實現做法

• 依賴注入：元件在設計時指定傳入的介面，當使用該元件時，透過傳入的介面實作來動態決定該元件的功能實現方式。
• 依賴尋找：利用像 Spring 這樣的容器管理機制，容器能夠在需要時動態配置所需介面的具體實作物件。

舉例

在高階功能中，需要進行商品清單的新增和修改操作。但是這些操作的具體實作方式可能有多種選擇，例如將資料寫入傳統資料庫、NoSQL資料庫，或者使用快取等方式。在這種情況下，不應該在高階功能中直接指定商品清單操作的具體實作類別。相反的，高階功能僅需參考商品清單操作的介面，並通過在建立高階功能物件時，以動態方式指定商品清單操作的具體實作方式。