第3章 抽象层设计原则：依赖倒置、接口隔离、开闭原则

好，咱们进入正题。抽象层到底该怎么设计？不止一个同学问过我：「我照着网上的模板写了个抽象接口，怎么越写越别扭？」嗯，问题往往出在——你只抄了形式，没理解背后的三条原则。

依赖倒置、接口隔离、开闭原则，这三条是面向对象设计的核心，也是抽象层的骨架。我这些年重构过的密码SDK，凡是后期还能轻松扩展的，无一不是把这三点吃透了。你想想看，如果一开始方向就歪了，后面每加一个算法都要推翻重来，那还不如不抽象。

3.1 依赖倒置原则

依赖倒置说了啥？简单讲：高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖抽象。换句话说，你业务代码里不要new一个具体的AES对象，而是依赖一个抽象的Cipher接口。

举个例子。早期我写过一个密码工具类，里面直接new了AESProvider。后来客户要求加SM4，我改了一堆业务代码。那叫一个难受。后来改成这样：

// 抽象层
public interface CipherProvider {
    byte[] encrypt(byte[] data, byte[] key);
    byte[] decrypt(byte[] data, byte[] key);
}

// 高层业务模块
public class SecurityService {
    private CipherProvider cipherProvider;

    // 依赖注入，不依赖具体实现
    public SecurityService(CipherProvider cipherProvider) {
        this.cipherProvider = cipherProvider;
    }

    public byte[] protectData(byte[] data, byte[] key) {
        return cipherProvider.encrypt(data, key);
    }
}

注意看，SecurityService只认识CipherProvider这个抽象。你底层换成AesProvider还是Sm4Provider，它根本不关心。这就是依赖倒置——把依赖关系从「具体实现」拧到「抽象接口」上。

3.2 接口隔离原则

接口隔离原则说：客户端不应该被迫依赖它不需要的方法。说白了，别搞大而全的万能接口。

我记得有次接手一个遗留密码SDK，里面一个CryptoService接口包含了加密、解密、签名、验签、哈希、密钥派生……整整十几个方法。每个实现类都得实现一堆空方法，抛出UnsupportedOperationException。维护成本极高。

正确的做法是拆分成小接口：

public interface Encryptor {
    byte[] encrypt(byte[] data, byte[] key);
}

public interface Decryptor {
    byte[] decrypt(byte[] data, byte[] key);
}

public interface Signer {
    byte[] sign(byte[] data, PrivateKey key);
    boolean verify(byte[] data, byte[] signature, PublicKey key);
}

// 某些算法可能同时支持加密和签名
public interface AesCipher extends Encryptor, Decryptor {
    // 不强制暴露签名方法
}

这样一来，你的业务代码只需要依赖它真正用到的接口。比如日志模块只加密，你给它一个Encryptor就够，它不需要知道还有签名这回事。

3.3 开闭原则

开闭原则：对扩展开放，对修改关闭。你新增一个密码算法，不需要改动已有的任何代码，只加新类就行。

拿我们前几章的密码SDK架构来说，扩展一个新算法只需要三步：

1. 实现CipherProvider接口
2. 在工厂或者注册表中注册新实现
3. 客户端通过配置或枚举选择新算法

代码示例：

public class Sm4Provider implements CipherProvider {
    @Override
    public byte[] encrypt(byte[] data, byte[] key) {
        // SM4加密实现
    }

    @Override
    public byte[] decrypt(byte[] data, byte[] key) {
        // SM4解密实现
    }
}

// 注册到工厂，无需修改已有代码
public class CipherFactory {
    private static final Map<String, CipherProvider> registry = new HashMap<>();

    static {
        registry.put("AES", new AesProvider());
        registry.put("SM4", new Sm4Provider());
        // 新增算法只需在这里加一行
    }

    public static CipherProvider getProvider(String algorithm) {
        return registry.get(algorithm);
    }
}

你看，新增SM4时，AesProvider和SecurityService一行代码都没动。这就是开闭原则的威力。

3.4 三大原则在密码SDK中的协同

三条原则不是孤立的，它们共同作用才能让抽象层优雅又灵活。依赖倒置定义了「高层只认抽象」的依赖方向；接口隔离保证了抽象是轻量干净的；开闭原则确保了抽象可以无限扩展而不破坏已有代码。

下面这张图把三者的关系画在了一起。你可以看到：高层模块依赖抽象接口，抽象接口被拆成多个小接口，具体实现通过注册机制做到开闭。