2024-09-17

設計原則 - 介面隔離原則 Interface Segregation Principle

想像一下，你的程式裡有一個大型介面，每次新增功能都得修改這個介面，這樣不僅讓開發變得複雜，也讓維護變得困難。這就是為什麼我們需要「介面隔離原則 (Interface Segregation Principle, ISP)」。這個原則告訴我們，與其讓程式依賴一個龐大且複雜的介面，不如讓它們只依賴於它們真正需要的介面，這樣可以讓程式碼更加靈活和容易維護。

什麼是介面隔離原則？

介面隔離原則的核心概念是：不要強迫一個類別實作它不需要的介面方法。這意味著我們應該將大的介面拆分為更小、更具針對性的介面，讓類別只依賴它們所需要的功能。

想像一下，如果你是一名廚師，而你的工作清單裡除了煮飯，還包含了洗衣、修車等不相關的工作，你肯定會覺得困擾。對於軟體設計來說，大型介面就像這樣的工作清單，讓不必要的依賴進入系統，增加了複雜性。

介面隔離原則的例子

讓我們用一個具體例子來看，什麼樣的設計會違反介面隔離原則。

錯誤的設計，違反介面隔離原則

假設我們有一個 Worker 介面，裡面定義了各種工作相關的功能，包括寫程式、做簡報、煮飯等：

class IWorker {
public:
    virtual void code() = 0;
    virtual void cook() = 0;
    virtual void present() = 0;
};

現在，如果有一個 Programmer 類別需要實作這個介面，它只需要寫程式，但仍然得實作 cook 和 present 方法，這些它根本不會用到：

class Programmer : public IWorker {
public:
    void code() override {
        // 寫程式的邏輯
    }

    void cook() override {
        // 不需要，但必須實作
    }

    void present() override {
        // 不需要，但必須實作
    }
};

這種設計顯然是違反了 ISP 的，因為 Programmer 類別被強迫實作了它根本不需要的功能。這不僅讓程式碼冗長，還會帶來未來維護的麻煩。

正確的設計，遵守介面隔離原則

正確的設計應該將這些功能分離為多個小介面，讓類別只實作它所需要的功能。例如，我們可以這樣做：

class IProgrammer {
public:
    virtual void code() = 0;
};

class ICook {
public:
    virtual void cook() = 0;
};

class IPresenter {
public:
    virtual void present() = 0;
};

現在，Programmer 類別只需要實作 IProgrammer 介面，完全不需要理會與它無關的 cook 和 present 方法：

class Programmer : public IProgrammer {
public:
    void code() override {
        // 寫程式的邏輯
    }
};

這樣的設計遵守了介面隔離原則，讓類別只專注於它該做的事情，減少了不必要的依賴和負擔。

為什麼這麼做？

遵守 ISP 有很多好處。首先它讓程式碼更加模組化和易於理解。當介面變小、變專注時，開發者可以更容易地了解每個介面的職責，這減少了混亂。

其次，這樣的設計讓我們更容易進行修改和擴展。假如未來需要新增功能，只需修改特定的小介面，而不會影響其他不相關的部分。這讓系統更加穩定，減少了修改時引入錯誤的風險。

再者，遵守 ISP 讓我們可以避免不必要的依賴。當類別依賴於一個龐大的介面時，即便只使用其中一部分功能，它仍然會受到整個介面的影響。這種依賴會讓程式變得臃腫且難以維護。

然而，過度拆分介面也可能帶來額外的複雜性。因此，我們在實踐 ISP 時，應該保持平衡，確保每個介面都有明確的職責，而不過度細化。

實際應用

在大型專案中，遵守介面隔離原則是保持程式碼品質和穩定性的關鍵。例如，在開發圖形使用者介面 (GUI) 時，按鈕、下拉選單等 UI 元件可能會有不同的互動方式。將這些行為拆分成小介面，能夠讓每個元件專注於它自己的功能，而不會被不必要的行為所束縛。

另一個應用場景是在大型企業軟體開發中，當需要同時面對不同的使用者需求時，我們可以透過小介面來應對不同的需求變化，確保每個功能都能獨立變動，保持靈活性。