SOLID設(shè)計(jì)原則依賴倒置原則
提供復(fù)雜邏輯的高級模塊應(yīng)易于重用，并且不受提供實(shí)用程序功能的低級模塊的更改的影響。
依賴倒置原則的定義
該原理的基本思想很簡單，即很重要：提供復(fù)雜邏輯的高級模塊應(yīng)易于重用，并且不受提供實(shí)用程序功能的低級模塊的更改的影響。為此，您需要引入一個(gè)抽象，該抽象將高級模塊和低級模塊彼此分離。
基于此思想，Robert C. Martin對依賴倒置原則的定義包括兩個(gè)部分：
高級模塊不應(yīng)依賴于低級模塊。兩者都應(yīng)依賴抽象。
抽象不應(yīng)依賴細(xì)節(jié)。細(xì)節(jié)應(yīng)取決于抽象。
該定義的一個(gè)重要細(xì)節(jié)是，高層和低層模塊取決于抽象。設(shè)計(jì)原理不僅會改變依賴關(guān)系的方向，就像您第一次閱讀依賴關(guān)系的名稱時(shí)所期望的那樣。通過在高級模塊和低級模塊之間引入抽象，它在高級模塊和低級模塊之間劃分了依賴關(guān)系。因此，最后，您得到兩個(gè)依賴項(xiàng)：
高級模塊取決于抽象，并且低層依賴于相同的抽象。
基于其他SOLID原則
這聽起來可能比通常要復(fù)雜得多。因此，如果您在代碼中應(yīng)用了“打開/關(guān)閉原則”和“ Liskov替換原則”，則它也將遵循“依賴倒置原則”。
打開/關(guān)閉原則要求打開軟件組件以進(jìn)行擴(kuò)展，但關(guān)閉軟件組件以進(jìn)行修改。您可以通過引入可以提供不同實(shí)現(xiàn)的接口來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。接口本身已關(guān)閉以進(jìn)行修改，您可以通過提供新的接口實(shí)現(xiàn)輕松地對其進(jìn)行擴(kuò)展。
您的實(shí)現(xiàn)應(yīng)遵循Liskov替換原理，以便您可以在不破壞應(yīng)用程序的情況下將它們替換為同一接口的其他實(shí)現(xiàn)。
讓我們看一下CoffeeMachine項(xiàng)目，我將在其中應(yīng)用所有這三個(gè)設(shè)計(jì)原理。
用依賴倒置原理沖泡咖啡
您可以購買許多不同的咖啡機(jī)。較為簡單的是使用水和磨碎的咖啡來沖泡過濾咖啡，而高級的則包括用研磨機(jī)新鮮研磨所需量的咖啡豆，并且可以用來沖泡不同種類的咖啡。
如果您構(gòu)建了一個(gè)咖啡機(jī)應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序會在早上自動(dòng)為您沖泡一杯新鮮的咖啡，則可以將這些咖啡機(jī)建模為BasicCoffeeMachine和PremiumCoffeeMachine類。
依賴反轉(zhuǎn)原理與代碼示例
實(shí)施BasicCoffeeMachine
BasicCoffeeMachine的實(shí)現(xiàn)非常簡單。它僅實(shí)現(xiàn)一個(gè)構(gòu)造函數(shù)和兩個(gè)公共方法。您可以調(diào)用addGroundCoffee方法來重新填充研磨咖啡，并調(diào)用brewFilterCoffee方法來沖泡一杯過濾咖啡。
import java.util.Map;public class BasicCoffeeMachine implements CoffeeMachine {
private Configuration config;
private Map<CoffeeSelection, GroundCoffee> groundCoffee;
private BrewingUnit brewingUnit;
public BasicCoffeeMachine(Map<CoffeeSelection, GroundCoffee> coffee).
this.groundCoffee = coffee;
this.brewingUnit = new BrewingUnit();
this.config = new Configuration(30, 480);
}
@Override
public Coffee brewFilterCoffee() {
// get the coffee
GroundCoffee groundCoffee = this.groundCoffee.get(CoffeeSelection.FILTER_COFFEE);
// brew a filter coffee
return this.brewingUnit.brew(CoffeeSelection.FILTER_COFFEE, groundCoffee, this.config.getQuantityWater());
}
public void addGroundCoffee(CoffeeSelection sel, GroundCoffee newCoffee) throws CoffeeException {
GroundCoffee existingCoffee = this.groundCoffee.get(sel);
if (existingCoffee != null) {
if (existingCoffee.getName().equals(newCoffee.getName())) {
existingCoffee.setQuantity(existingCoffee.getQuantity() + newCoffee.getQuantity())
} else {
throw new CoffeeException("Only one kind of coffee supported for each CoffeeSelection.")
}
} else {
this.groundCoffee.put(sel, newCoffee)
}
} }要實(shí)現(xiàn)遵循依賴倒置原則的類并可以使用BasicCoffeeMachine或PremiumCoffeeMachine類來沖泡咖啡，您需要應(yīng)用“打開/關(guān)閉”和“ Liskov替換”原理。這需要少量的重構(gòu)，在此期間您將為兩個(gè)類引入接口抽象。
引入抽象
這兩種咖啡機(jī)的主要任務(wù)是沖泡咖啡。但是它們使您可以沖泡不同種類的咖啡。如果使用BasicCoffeeMachine，則只能沖泡過濾咖啡，而使用PremiumCoffeeMachine，則可以沖泡過濾咖啡或濃縮咖啡。那么，哪種接口抽象最適合兩個(gè)類？
正如所有咖啡愛好者都會同意的那樣，過濾咖啡和濃縮咖啡之間存在巨大差異。這就是為什么我們使用不同的機(jī)器來釀造它們的原因，即使如此，某些機(jī)器也可以做到。因此，我建議創(chuàng)建兩個(gè)獨(dú)立的抽象：
所述FilterCoffeeMachine接口定義了咖啡brewFilterCoffee（）方法，并得到由能夠沖泡過濾咖啡的所有咖啡機(jī)類實(shí)現(xiàn)的。
您可以用來釀造意式濃縮咖啡的所有類均實(shí)現(xiàn)EspressoMachine接口，該接口定義了Coffee brewEspresso（）方法。
如下面的代碼片段所示，兩個(gè)接口的定義都非常簡單。
public interface CoffeeMachine {
Coffee brewFilterCoffee();}public interface EspressoMachine {
Coffee brewEspresso();}在下一步中，您需要重構(gòu)兩個(gè)咖啡機(jī)類，以便它們實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)接口中的一個(gè)或兩個(gè)。
重構(gòu)BasicCoffeeMachine類
讓我們從BasicCoffeeMachine類開始。您可以使用它來沖泡過濾咖啡，因此它應(yīng)該實(shí)現(xiàn)CoffeeMachine接口。該類已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了brewFilterCoffee（）方法。您只需要將實(shí)現(xiàn)CoffeeMachine添加到類定義中。
public class BasicCoffeeMachine implements CoffeeMachine {
private Configuration config;
private Map<CoffeeSelection, GroundCoffee> groundCoffee;
private BrewingUnit brewingUnit;
public BasicCoffeeMachine(Map<CoffeeSelection, GroundCoffee> coffee) {
this.groundCoffee = coffee;
this.brewingUnit = new BrewingUnit();
this.config = new Configuration(30, 480);
}
@Override
public Coffee brewFilterCoffee() {
// get the coffee
GroundCoffee groundCoffee = this.groundCoffee.get(CoffeeSelection.FILTER_COFFEE);
// brew a filter coffee
return this.brewingUnit.brew(CoffeeSelection.FILTER_COFFEE, groundCoffee, this.config.getQuantityWater());
}
public void addGroundCoffee(CoffeeSelection sel, GroundCoffee newCoffee) throws CoffeeException {
GroundCoffee existingCoffee = this.groundCoffee.get(sel);
if (existingCoffee != null) {
if (existingCoffee.getName().equals(newCoffee.getName())) {
existingCoffee.setQuantity(existingCoffee.getQuantity() + newCoffee.getQuantity());
} else {
throw new CoffeeException("Only one kind of coffee supported for each CoffeeSelection.");
}
} else {
this.groundCoffee.put(sel, newCoffee);
}
} }重構(gòu)PremiumCoffeeMachine類
PremiumCoffeeMachine的重構(gòu)也不需要很多工作。您可以使用咖啡機(jī)沖煮過濾咖啡和濃縮咖啡，因此PremiumCoffeeMachine類應(yīng)實(shí)現(xiàn)CoffeeMachine和EspressoMachine接口。該類已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)接口定義的方法。您只需要聲明它實(shí)現(xiàn)了接口。
import java.util.HashMap;import java.util.Map;public class PremiumCoffeeMachine implements CoffeeMachine, EspressoMachine {
private Map<CoffeeSelection, Configuration> configMap;
private Map<CoffeeSelection, CoffeeBean> beans;
private Grinder grinder;
private BrewingUnit brewingUnit;
public PremiumCoffeeMachine(Map<CoffeeSelection, CoffeeBean> beans) {
this.beans = beans;
this.grinder = new Grinder();
this.brewingUnit = new BrewingUnit();
this.configMap = new HashMap<>();
this.configMap.put(CoffeeSelection.FILTER_COFFEE, new Configuration(30, 480));
this.configMap.put(CoffeeSelection.ESPRESSO, new Configuration(8, 28));
}
@Override
public Coffee brewEspresso() {
Configuration config = configMap.get(CoffeeSelection.ESPRESSO);
// grind the coffee beans
GroundCoffee groundCoffee = this.grinder.grind(
this.beans.get(CoffeeSelection.ESPRESSO),
config.getQuantityCoffee());
// brew an espresso
return this.brewingUnit.brew(CoffeeSelection.ESPRESSO, groundCoffee,
config.getQuantityWater());
}
@Override
public Coffee brewFilterCoffee() {
Configuration config = configMap.get(CoffeeSelection.FILTER_COFFEE);
// grind the coffee beans
GroundCoffee groundCoffee = this.grinder.grind(
this.beans.get(CoffeeSelection.FILTER_COFFEE),
config.getQuantityCoffee());
// brew a filter coffee
return this.brewingUnit.brew(CoffeeSelection.FILTER_COFFEE,
groundCoffee,config.getQuantityWater());
}
public void addCoffeeBeans(CoffeeSelection sel, CoffeeBean newBeans) throws CoffeeException {
CoffeeBean existingBeans = this.beans.get(sel);
if (existingBeans != null) {
if (existingBeans.getName().equals(newBeans.getName())) {
existingBeans.setQuantity(existingBeans.getQuantity() + newBeans.getQuantity());
} else {
throw new CoffeeException("Only one kind of coffee supported for each CoffeeSelection.");
}
} else {
this.beans.put(sel, newBeans);
}
}}直接依賴于其中一個(gè)實(shí)現(xiàn)類的唯一代碼是CoffeeAppStarter類，該類實(shí)例化CoffeeApp對象并提供CoffeeMachine接口的實(shí)現(xiàn)。您可以通過使用依賴項(xiàng)注入框架（例如Spring或CDI）在運(yùn)行時(shí)解析依賴項(xiàng)來完全避免這種編譯時(shí)依賴項(xiàng)。
public class CoffeeApp {
private CoffeeMachine coffeeMachine;
public CoffeeApp(CoffeeMachine coffeeMachine) {
this.coffeeMachine = coffeeMachine }
public Coffee prepareCoffee() throws CoffeeException {
Coffee coffee = this.coffeeMachine.brewFilterCoffee();
System.out.println("Coffee is ready!");
return coffee;
} }import java.util.HashMap;import java.util.Map;public class CoffeeAppStarter {
public static void main(String[] args) {
// create a Map of available coffee beans
Map<CoffeeSelection, CoffeeBean> beans = new HashMap<CoffeeSelection, CoffeeBean>();
beans.put(CoffeeSelection.ESPRESSO, new CoffeeBean(
"My favorite espresso bean", 1000));
beans.put(CoffeeSelection.FILTER_COFFEE, new CoffeeBean(
"My favorite filter coffee bean", 1000))
// get a new CoffeeMachine object
PremiumCoffeeMachine machine = new PremiumCoffeeMachine(beans);
// Instantiate CoffeeApp
CoffeeApp app = new CoffeeApp(machine);
// brew a fresh coffee
try {
app.prepareCoffee();
} catch (CoffeeException e) {
e.printStackTrace();
}
}}
概要
依賴倒置原則是我們在本系列中討論的第五個(gè)也是最后一個(gè)設(shè)計(jì)原則。它引入了上層和下層軟件組件之間的接口抽象，以消除它們之間的依賴關(guān)系。
正如在示例項(xiàng)目中看到的那樣，您僅需要在代碼庫中應(yīng)用“打開/關(guān)閉”和“ Liskov替換”原理。完成此操作后，您的類也將遵循“依賴倒置原則”。這使您能夠更改上層和下層組件，而不會影響任何其他類，只要您不更改任何接口抽象即可。