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系统架构设计：掌握这5大经典理论，轻松构建高效稳定系统

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在数字化时代，系统架构设计是确保软件系统高效、稳定运行的关键。掌握以下五大经典理论，将有助于你轻松构建出既强大又可靠的系统。

1. 单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）

单一职责原则要求每个类或模块只负责一项职责。这样做的好处是，代码更加模块化，易于维护和扩展。

实践示例：

class User:
    def __init__(self, username, email):
        self.username = username
        self.email = email

    def login(self):
        # 登录逻辑
        pass

    def logout(self):
        # 登出逻辑
        pass

class UserManager:
    def __init__(self):
        self.users = []

    def add_user(self, user):
        self.users.append(user)

    def remove_user(self, user):
        self.users.remove(user)

在这个例子中，User 类负责管理用户信息，而 UserManager 类负责管理用户列表。

2. 开放封闭原则（Open/Closed Principle，OCP）

开放封闭原则要求软件实体（如类、模块、函数等）应对扩展开放，对修改封闭。这意味着在软件的维护和升级过程中，应该尽量减少对已有代码的修改。

实践示例：

class Calculator:
    def add(self, a, b):
        return a + b

    def subtract(self, a, b):
        return a - b

# 在不修改原有代码的情况下，扩展功能
class AdvancedCalculator(Calculator):
    def multiply(self, a, b):
        return a * b

    def divide(self, a, b):
        return a / b

在这个例子中，AdvancedCalculator 类扩展了 Calculator 类的功能，但并未修改原有代码。

3. 依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle，DIP）

依赖倒置原则要求高层模块不依赖于低层模块，两者都依赖于抽象。这样做可以降低模块之间的耦合度，提高代码的可维护性。

实践示例：

from abc import ABC, abstractmethod

class Logger(ABC):
    @abstractmethod
    def log(self, message):
        pass

class ConsoleLogger(Logger):
    def log(self, message):
        print(message)

class FileLogger(Logger):
    def log(self, message):
        with open('log.txt', 'a') as f:
            f.write(message + '\n')

class UserService:
    def __init__(self, logger: Logger):
        self.logger = logger

    def register_user(self, user):
        try:
            # 注册用户逻辑
            pass
        except Exception as e:
            self.logger.log(str(e))

在这个例子中，UserService 类依赖于 Logger 接口，而不是具体的实现类。

4. 接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）

接口隔离原则要求接口尽量细化，为不同的客户端提供合适的接口。这样做可以降低接口之间的耦合度，提高代码的可维护性。

实践示例：

class IAnimal:
    def eat(self):
        pass

class ICanFly:
    def fly(self):
        pass

class Bird(IAnimal, ICanFly):
    def eat(self):
        pass

    def fly(self):
        pass

class Dog(IAnimal):
    def eat(self):
        pass

在这个例子中，Bird 类实现了 IAnimal 和 ICanFly 接口，而 Dog 类只实现了 IAnimal 接口。

5. 迪米特法则（Law of Demeter，LoD）

迪米特法则要求在软件实体之间，应当尽可能降低彼此之间的直接依赖关系。这样做可以降低模块之间的耦合度，提高代码的可维护性。

实践示例：

class Order:
    def __init__(self, customer):
        self.customer = customer

    def process(self):
        # 处理订单逻辑
        pass

class Customer:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def get_name(self):
        return self.name

在这个例子中，Order 类只依赖于 Customer 类的 name 属性，而不是直接访问 Customer 类的其他方法。

掌握这五大经典理论，将有助于你在系统架构设计过程中，构建出高效、稳定、易于维护的软件系统。在实际应用中，要根据具体场景灵活运用这些原则，不断优化和提升你的设计能力。

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