软件设计六大原则详解：SOLID + 迪米特法则

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1. 单一职责原则 (SRP)

一个类应该只有一个引起它变化的原因。

职责过多导致高耦合：修改存储逻辑可能意外破坏业务逻辑。将不同变化原因拆分到不同类中，每个类的修改面最小化。

示例 1：嵌入式传感器驱动

TemperatureSensor 只负责读取寄存器值。温度过高的报警判断由 AlarmService 负责。两个变化原因（硬件寄存器变更、报警阈值变更）分属不同类。

示例 2：日志系统

Logger 类只负责格式化日志消息。日志写入文件由 FileWriter 负责，写入网络由 NetworkWriter 负责。当需要从文件切换到 syslog 时，Logger 无需修改。

2. 开闭原则 (OCP)

软件实体应对扩展开放，对修改关闭。

通过增加新代码实现新功能，而非修改现有代码。核心手段：抽象 + 多态。新增子类而非 if-else 分支。

示例 1：Linux 内核 VFS

VFS 定义了 file_operations 抽象接口。新增文件系统（ext4、btrfs）只需实现该接口并注册，内核核心代码无需修改。

示例 2：支付系统

定义 PaymentGateway 接口。新增微信支付时，创建 WeChatPay 实现类并注入，原有的支付宝、银联代码不受影响。

3. 里氏替换原则 (LSP)

子类必须能替换父类，且不改变程序正确性。

继承必须确保"Is-A"关系的行为一致性。子类不能违反父类的前置条件、后置条件和不变量。

示例 1：矩形与正方形

Rectangle 允许独立设置宽高。如果 Square 继承 Rectangle 并强制 width == height，调用 setWidth() 后 getHeight() 返回值变化，违反父类行为契约。正确做法：提取 Shape 接口，分别实现。

示例 2：集合类

ArrayList 和 LinkedList 都实现 List 接口。任何接受 List 参数的函数，传入二者均能正确工作。若某个子类的 add() 方法忽略了元素不添加，就违反了 LSP。

4. 接口隔离原则 (ISP)

客户端不应被迫依赖它不使用的方法。

胖接口导致不必要的耦合和重编译。将大接口拆分为多个职责单一的小接口。

示例 1：打印机接口

老式设计把 print(), scan(), fax() 放在一个 IMachine 接口。简易打印机被迫实现 scan() 和 fax() 的空方法。拆分为 IPrinter, IScanner, IFax 三个接口后，简易打印机只需实现 IPrinter。

示例 2：Linux 字符设备

file_operations 结构体中有 read, write, ioctl, mmap 等函数指针。驱动只需实现所需的函数，其余置 NULL。内核在调用前检查指针是否非空，天然符合 ISP。

5. 依赖倒置原则 (DIP)

高层模块不应依赖低层模块，二者都应依赖抽象。

传统分层：高层 → 低层。倒置后：高层 → 抽象接口 ← 低层。抽象归高层所有，低层负责实现。

示例 1：单元测试中的 Mock

业务代码依赖 IDatabase 接口而非 MySQLClient。测试时注入 MockDatabase，无需启动真实数据库即可验证业务逻辑。

示例 2：Linux 内核 Platform 驱动模型

驱动通过 platform_driver 注册，与硬件描述（Device Tree）解耦。内核匹配框架（抽象层）连接驱动和设备。更换硬件平台时，只需修改 DTS，驱动代码不变。

6. 迪米特法则 (LoD / Law of Demeter)

一个对象应只与直接朋友通信，不与"朋友的朋友"交谈。

也称最少知识原则。减少对象间的信息链路，避免 a.getB().getC().doX() 式链式调用。调用链越长，耦合面越大。

示例 1：门面模式 (Facade)

客户端需要调用子系统的多个类完成一次操作。引入 Facade 类封装子系统交互，客户端只与 Facade 通信，不直接接触子系统内部对象。

示例 2：嵌入式消息总线

各模块不直接持有彼此引用，通过 MessageBus 发布/订阅事件。传感器模块发布 TempChanged 事件，报警模块订阅该事件。两者互不知道对方存在。

综合示例：Linux 内核驱动架构如何遵循六大原则

Linux 内核的设备驱动模型是六大原则在系统级软件中的经典实践。

各原则在架构中的体现

原则	在 Linux 驱动架构中的体现
SRP	驱动只管硬件操作，总线只管匹配，VFS 只管文件抽象。每层职责边界清晰，互不侵入。
OCP	新增硬件支持时，编写新驱动模块并注册，内核核心代码无需修改。`module_init` / `module_exit` 机制天然支持扩展。
LSP	所有字符设备驱动实现 `file_operations`，用户空间通过统一的 `open/read/write` 系统调用访问。替换底层驱动对上层透明。
ISP	`file_operations` 中的函数指针可选实现（置 NULL）。只读设备无需实现 `write`，非 mmap 设备无需实现 `mmap`。
DIP	驱动依赖内核抽象接口（`platform_driver`, `i2c_driver`），不直接操作总线寄存器。硬件描述（Device Tree）与驱动代码解耦。
LoD	用户空间只与 VFS 交互，不感知底层总线和驱动。驱动通过内核 API（`devm_*` 系列）获取资源，不直接遍历设备树节点链。

核心启示：六大原则不是孤立使用的。Linux 内核驱动架构通过分层抽象 + 接口隔离 + 注册机制，将六大原则编织为一个协同体系。每条原则解决一个维度的耦合问题，合力实现了内核对数千种硬件的可扩展支持。

#	六大原则	SOLID	一句话
1	单一职责 (SRP)	S	一个类只做一件事
2	开闭原则 (OCP)	O	对扩展开放，对修改关闭
3	里氏替换 (LSP)	L	子类可无缝替换父类
4	接口隔离 (ISP)	I	接口小而专，不强迫依赖
5	依赖倒置 (DIP)	D	依赖抽象，不依赖具体
6	迪米特法则 (LoD)	❌	只与直接朋友通信