Python面向对象编程 - 接口隔离原则(ISP)

1. 原则定义

接口隔离原则(Interface Segregation Principle, ISP) 是SOLID原则中的"I"，核心思想是：

客户端不应该被迫依赖它们不使用的接口
即：多个特定功能的接口比一个通用接口更好

2. 核心思想

• 将臃肿的接口拆分为更小、更具体的接口
• 客户端只需知道与它们相关的方法
• 减少接口之间的耦合

3. Python实现方式

Python通过ABC(抽象基类)实现接口隔离：

from abc import ABC, abstractmethod

# 违反ISP的设计
class IWorker(ABC):
    @abstractmethod
    def work(self): pass
    
    @abstractmethod
    def eat(self): pass  # 不是所有worker都需要eat方法

# 遵循ISP的设计
class IWorkable(ABC):
    @abstractmethod
    def work(self): pass

class IEatable(ABC):
    @abstractmethod
    def eat(self): pass

class Worker(IWorkable, IEatable):
    def work(self):
        print("Working hard")
    
    def eat(self):
        print("Eating lunch")

class Robot(IWorkable):  # 不需要实现eat方法
    def work(self):
        print("Working 24/7")

4. 典型应用场景

场景1：支付系统

# 不好的设计
class IPayment(ABC):
    @abstractmethod
    def pay_credit(self): pass
    @abstractmethod
    def pay_wechat(self): pass
    
# 好的设计
class ICreditPayment(ABC):
    @abstractmethod
    def pay_credit(self): pass

class IWechatPayment(ABC):
    @abstractmethod
    def pay_wechat(self): pass

场景2：文件处理

# 遵循ISP
class IReader(ABC):
    @abstractmethod
    def read(self): pass

class IWriter(ABC):
    @abstractmethod
    def write(self): pass

class FileProcessor(IReader, IWriter):
    def read(self):
        print("Reading file")
    
    def write(self):
        print("Writing file")

5. 最佳实践

1. 识别角色：分析系统中有哪些不同的角色/职责

2. 拆分接口：为每个角色创建专用接口

3. 组合优于继承：通过多重继承组合小接口

4. 鸭子类型：Python中可以利用鸭子类型实现隐式接口

   # 不需要显式继承
   class Logger:
       def log(self, message):
           print(f"LOG: {message}")
   

5. 适度原则：避免过度拆分导致接口爆炸

6. 违反ISP的后果

• 客户端被迫实现不需要的方法
• 接口变更影响范围大
• 代码可读性和维护性降低

7. ISP与其他原则的关系

• 与单一职责原则(SRP)协同：SRP关注类职责，ISP关注接口职责
• 与依赖倒置原则(DIP)配合：共同实现松耦合设计

总结

在Python中应用ISP的关键是：

1. 识别不同客户端的真实需求
2. 通过小接口精确描述功能
3. 使用组合/多重继承构建具体实现
4. 充分利用Python的动态特性实现灵活设计