GRASP (职责分配原则)

要学习设计模式，有些基础知识是我们必须要先知道的，设计模式是关于类和对象的一种高效、灵活的使用方式，也就是说，必须先有类和对象，才能有设计模式的用武之地，否则一切都是空谈，那么类和对象是从那冒出来的呢？这时就需要比23种设计模式更重要更经典的GRASP模式登场了，嘿嘿，原来这才是老大！

GRASP(General Responsibility Assignment Software Patterns)，中文名称为“通用职责分配软件模式”，GRASP一共包括9种模式，它们描述了对象设计和职责分配的基本原则。也就是说，如何把现实世界的业务功能抽象成对象，如何决定一个系统有多少对象，每个对象都包括什么职责，GRASP模式给出了最基本的指导原则。初学者应该尽快掌握、理解这些原则，因为这是如何设计一个面向对象系统的基础。可以说，GRASP是学习使用设计模式的基础。

1.      Information Expert (信息专家)

信息专家模式是面向对象设计的最基本原则，是我们平时使用最多，应该跟我们的思想融为一体的原则。也就是说，我们设计对象(类)的时候，如果某个类拥有完成某个职责所需要的所有信息，那么这个职责就应该分配给这个类来实现。这时，这个类就是相对于这个职责的信息专家。

例如：常见的网上商店里的购物车(ShopCar),需要让每种商品(SKU)只在购物车内出现一次，购买相同商品，只需要更新商品的数量即可。如下图：

(SKUID)来唯一区分商品，而商品编号是唯一存在于商品类里的，所以根据信息专家模式，应该把比较商品是否相同的方法放在商品类里。

2.      Creator (创造者)

实际应用中，符合下列任一条件的时候，都应该由类Ａ来创建类Ｂ，这时Ａ是Ｂ的创建者：

a.       Ａ是Ｂ的聚合

b.       Ａ是Ｂ的容器

c.       Ａ持有初始化Ｂ的信息(数据)

d.       Ａ记录Ｂ的实例

e.       Ａ频繁使用Ｂ

如果一个类创建了另一个类，那么这两个类之间就有了耦合，也可以说产生了依赖关系。依赖或耦合本身是没有错误的，但是它们带来的问题就是在以后的维护中会产生连锁反应，而必要的耦合是逃不掉的，我们能做的就是正确地创建耦合关系，不要随便建立类之间的依赖关系，那么该如何去做呢？就是要遵守创建者模式规定的基本原则，凡是不符合以上条件的情况，都不能随便用A创建B。

例如：因为订单(Order)是商品(SKU)的容器，所以应该由订单来创建商品。如下图：

3.      Low coupling (低耦合)

低耦合模式的意思就是要我们尽可能地减少类之间的连接。

其作用非常重要：

a.       低耦合降低了因一个类的变化而影响其他类的范围。

b.       低耦合使类更容易理解，因为类会变得简单，更内聚。

下面这些情况会造成类A、B之间的耦合：

a.       A是B的属性

b.       A调用B的实例的方法

c.       A的方法中引用了B，例如B是A方法的返回值或参数。

d.       A是B的子类，或者A实现了B

关于低耦合，还有下面一些基本原则：

a.       Don’t Talk to Strangers原则：

意思就是说，不需要通信的两个对象之间，不要进行无谓的连接，连接了就有可能产生问题，不连接就一了百了啦！

b.       如果A已经和B有连接，如果分配A的职责给B不合适的话(违反信息专家模式)，那么就把B的职责分配给A。

c.       两个不同模块的内部类之间不能直接连接，否则必招报应！嘿！

例如：Creator模式的例子里，实际业务中需要另一个出货人来清点订单(Order)上的商品(SKU)，并计算出商品的总价，但是由于订单和商品之间的耦合已经存在了，那么把这个职责分配给订单更合适，这样可以降低耦合，以便降低系统的复杂性。如下图：

TotalPrice()方法来执行计算总价的职责，没有增加不必要的耦合。

      4.      High cohesion (高内聚)

高内聚的意思是给类尽量分配内聚的职责，也可以说成是功能性内聚的职责。即功能性紧密相关的职责应该放在一个类里，并共同完成有限的功能，那么就是高内聚合。这样更有利于类的理解和重用，也便于类的维护。

高内聚也可以说是一种隔离，就想人体由很多独立的细胞组成，大厦由很多砖头、钢筋、混凝土组成，每一个部分(类)都有自己独立的职责和特性，每一个部分内部发生了问题，也不会影响其他部分，因为高内聚的对象之间是隔离开的。

例如：一个订单数据存取类(OrderDAO)，订单即可以保存为Excel模式，也可以保存到数据库中；那么，不同的职责最好由不同的类来实现，这样才是高内聚的设计，如下图：

Excel的功能发生错误，那么就去检查OrderDAOExcel类就可以了，这样也使系统更模块化，方便划分任务，比如这两个类就可以分配个不同的人同时进行开发，这样也提高了团队协作和开发进度。

5.      Controller (控制器)

用来接收和处理系统事件的职责，一般应该分配给一个能够代表整个系统的类，这样的类通常被命名为“XX处理器”、“XX协调器”或者“XX会话”。

关于控制器类，有如下原则：

a.       系统事件的接收与处理通常由一个高级类来代替。

b.       一个子系统会有很多控制器类，分别处理不同的事务。

关于这个模式更详细的论述，请参考《UML和模式应用》第16章。   

6.      Polymorphism (多态)

这里的多态跟OO三大基本特征之一的“多态”是一个意思。

例如：我们想设计一个绘图程序，要支持可以画不同类型的图形，我们定义一个抽象类Shape,矩形(Rectangle)、圆形(Round)分别继承这个抽象类，并重写(override)Shape类里的Draw()方法，这样我们就可以使用同样的接口(Shape抽象类)绘制出不同的图形，如下图：

(Diamond)类，对整个系统结构也没有任何影响，只要增加一个继承Shape的类就行了。

7.      Pure Fabrication (纯虚构)

这里的纯虚构跟我们常说的纯虚构函数意思相近。高内聚低耦合，是系统设计的终极目标，但是内聚和耦合永远都是矛盾对立的。高内聚以为这拆分出更多数量的类，但是对象之间需要协作来完成任务，这又造成了高耦合，反过来毅然。该如何解决这个矛盾呢，这个时候就需要纯虚构模式，由一个纯虚构的类来协调内聚和耦合，可以在一定程度上解决上述问题。

例如：上面多态模式的例子，如果我们的绘图程序需要支持不同的系统，那么因为不同系统的API结构不同，绘图功能也需要不同的实现方式，那么该如何设计更合适呢？如下图：

AbstractShape，不论是哪个系统都可以通过AbstractShape类来绘制图形，我们即没有降低原来的内聚性，也没有增加过多的耦合，可谓鱼肉和熊掌兼得，哈哈哈！

      8.      Indirection (间接)

“间接”顾名思义，就是这个事不能直接来办，需要绕个弯才行。绕个弯的好处就是，本来直接会连接在一起的对象彼此隔离开了，一个的变动不会影响另一个。就想我在前面的低耦合模式里说的一样，“两个不同模块的内部类之间不能直接连接”，但是我们可以通过中间类来间接连接两个不同的模块，这样对于这两个模块来说，他们之间仍然是没有耦合/依赖关系的。

9.      Protected Variations (受保护变化)

预先找出不稳定的变化点，使用统一的接口封装起来，如果未来发生变化的时候，可以通过接口扩展新的功能，而不需要去修改原来旧的实现。也可以把这个模式理解为OCP(开闭原则)原则，就是说一个软件实体应当对扩展开发，对修改关闭。在设计一个模块的时候，要保证这个模块可以在不需要被修改的前提下可以得到扩展。这样做的好处就是通过扩展给系统提供了新的职责，以满足新的需求，同时又没有改变系统原来的功能。关于OCP原则，后面还会有单独的论述。

这里我们可以看到，因为增加了纯虚构类

这样的设计更符合高内聚和低耦合原则，虽然后来我们又增加了一个菱形

这里我们把两种不同的数据存储功能分别放在了两个类里来实现，这样如果未来保存到

这里我们在订单类里增加了一个

这里因为订单是商品的容器，也只有订单持有初始化商品的信息，所以这个耦合关系是正确的且没办法避免的，所以由订单来创建商品。

针对这个问题需要权衡的是，比较商品是否相同的方法需要放到那里类里来实现呢？分析业务得知需要根据商品的编号

我们生活在一个充满规则的世界里，在复杂多变的外表下，万事万物都被永恒的真理支配并有规律的运行着。模式也是一样，不论那种模式，其背后都潜藏着一些“永恒的真理”，这个真理就是设计原则。记得一次参加微软的架构师培训，期间讲到设计模式，有人问了老师一个问题：“什么东西比设计模式更重要？”，老师是一位有多年丰富实践经验的开发者，他毫不犹豫地回答到：“比模式更重要的是原则”。这句话我时常能够想起，越来越觉得这是一个伟大的答案。的确，还有什么比原则更重要呢？就像人的世界观和人生观一样，那才是支配你一切行为的根本，而对于设计模式来说，为什么这个模式要这样解决这个问题，而另一个模式要那样，它们背后都遵循的就是永恒的设计原则。可以说，设计原则是设计模式的灵魂。

对于设计原则的深入探讨我还没有那个深度，推荐大家去看《敏捷软件开发—原则、模式与实践》，下面仅对部分常用的设计原则做些简单的讲解：

   1. 单一职责原则(SRP)

“就一个类而言，应该仅有一个引起它变化的原因。”也就是说，不要把变化原因各不相同的职责放在一起，因为不同的变化会影响到不相干的职责。再通俗一点地说就是，不该你管的事情你不要管，管好自己的事情就可以了，多管闲事害了自己也害了别人。(当然这里说的多管闲事跟见义勇为是两回事，我们提倡见义勇为！)

例如：参考下图中的设计，图形计算程序只使用了正方形的Area()方法，永远不会使用Draw()方法，而它却跟Draw方法关联了起来。这违反了单一原则，如果未来因为图形绘制程序导致Draw()方法产生了变化，那么就会影响到本来毫不关系的图形计算程序。

那么我们该怎么做呢？如下图，将不同的职责分配给不同的类，使单个类的职责尽量单一，就隔离了变化，这样他们也不会互相影响了。