Python 面向对象 - 依赖倒置原则 (DIP)

1. 核心概念

依赖倒置原则(Dependency Inversion Principle, DIP) 是SOLID原则中的"D"，包含两个关键点：

1. 高层模块不应依赖低层模块，二者都应依赖抽象
2. 抽象不应依赖细节，细节应依赖抽象

2. 使用场景

典型应用场景

• 系统需要支持多种实现方式
• 模块间需要解耦
• 需要进行单元测试(依赖mock对象)
• 系统可能面临实现方式的变更

反模式示例

class LightBulb:  # 低层模块
    def turn_on(self):
        print("Bulb turned on")
    
    def turn_off(self):
        print("Bulb turned off")

class Switch:     # 高层模块
    def __init__(self):
        self.bulb = LightBulb()  # 直接依赖具体实现
    
    def operate(self):
        self.bulb.turn_on()

3. 最佳实践

正确实现方式

from abc import ABC, abstractmethod

# 抽象接口
class Switchable(ABC):
    @abstractmethod
    def turn_on(self):
        pass
    
    @abstractmethod
    def turn_off(self):
        pass

# 低层模块实现接口
class LightBulb(Switchable):
    def turn_on(self):
        print("LED bulb turned on")
    
    def turn_off(self):
        print("LED bulb turned off")

class Fan(Switchable):
    def turn_on(self):
        print("Fan started spinning")
    
    def turn_off(self):
        print("Fan stopped")

# 高层模块依赖抽象
class Switch:
    def __init__(self, device: Switchable):  # 依赖抽象
        self.device = device
    
    def operate(self):
        self.device.turn_on()

# 使用示例
bulb = LightBulb()
switch = Switch(bulb)
switch.operate()

fan = Fan()
fan_switch = Switch(fan)
fan_switch.operate()

关键优点

1. 可扩展性：轻松添加新设备类型
2. 可测试性：可以创建测试用的mock对象
3. 低耦合：Switch类不依赖具体设备实现
4. 可维护性：设备实现变化不会影响Switch类

4. Python特有实现方式

使用协议(Protocol)实现

Python 3.8+ 可以使用更灵活的协议实现：

from typing import Protocol

class Switchable(Protocol):
    def turn_on(self) -> None: ...
    def turn_off(self) -> None: ...

class SmartTV:
    # 不需要显式继承，只需要实现协议方法
    def turn_on(self):
        print("TV powered on")
    
    def turn_off(self):
        print("TV powered off")

# 同样可以工作
tv = SmartTV()
tv_switch = Switch(tv)
tv_switch.operate()

5. 实际应用建议

1. 适度使用：简单场景不必过度设计
2. 结合DI容器：在大型项目中可使用依赖注入框架
3. 接口设计：保持抽象接口小而专注(ISP原则)
4. 文档说明：对抽象接口进行充分文档说明

6. 常见误区

❌ 为每个类都创建接口
✅ 只为确实需要多实现的模块创建抽象

❌ 抽象接口包含太多方法
✅ 遵循接口隔离原则(ISP)

❌ 认为DIP就是依赖注入(DI)
✅ DI是实现DIP的一种技术手段