Single Responsibility Principle(SRP)
Evet lütfen kemerlerinizi bağlayın koltuklarınıza sıkı sıkı yapışın nesneye yönelik programlamanın özüne doğru yolculuğa çıktık.Ufak çaplı sarsıntı yaşayabilirsiniz.Verdiğimiz rahatsızlıktan dolayı özür dileriz. :)
Şimdi bu kadar abarttığıma bakmayın ama konunun önemini belirmek için böyle bir giriş yaptım.Nesneye yönelik programlamanın,tasarımın en temel ve yazılım tasarımının en önemli prensiplerinden olan Single-Responsibility Principle (SRP) hakkında bilgi verip ufak bir örnekle incelemeye çalışacağız.
Nesneye yönelik programlamanın hatta genel programlama mantığının temelinde yatan metodları nesneleri düşünelim.Neden kullandığımız dillerde bu tarz yapılar mevcut?Yönetimi kolaylaştırmak için.Amaç farklı işleri yapan kavramları birbirinden metodlar, sınıflar kullanarak yönetilmesini kolaylaştırmak için birbirinden ayırmak.Nesneye yönelik programlamada bunu nesneler kullanarak, prosedürel programlamada ise fonksiyonlar fonksiyon modülleri kullanarak yapıyoruz.Ama temel mantık aynı farklı işleri farklı farklı sınıflar, metodlar, katmanlar, kütüphaneler içine koyarak ayırıyoruz.
Tabi bazen farklı farklı işleri gidip aynı sınıf,metod ya da modül içine koyabiliyoruz(biri bizi durdursun).Hatta çoğu zaman bunu bu şekilde yapıyoruz diyebilirim.Etrafta yüzlerce binlerce satırlık sınıflar, metodlar görmemizin sebebi de bu. Tabi böyle yapınca sınıfın kodunu aşağıya doğru çekince en son satıra ulaşmak 10 saniye alıyor neredeyse. Mesela gördüğüm bir sınıf yaklaşık 5000 satırdı aşağıya çekmem bile baya süre alıyordu malesef.
Bertrand Meyer Object-Oriented Software Construction kitabında sınıfların,fonksiyonların,modüllerin nasıl olması gerektiğini aşağıdaki cümleyle çok güzel özetlemiş.
A class has a single responsibility: it does it all, does it well, and does it only. Classes, interfaces, functions, etc. all become large and bloated when they’re trying to do too many things.
Aslında Single-Responsibility Principle (SRP) tamamen yukarıdaki sözle özetlenebilir. Bir sınıf,fonksiyon vs.. sadece tek bir sorumluluğu yerine getirmelidir ve yerine getirdiği sorumluluğu iyi yapmalıdır.Birden fazla sorumluluk yerine getirmeye çalıştığı zaman aşırı büyür ve karmaşıklaşır.
Bu prensip aslında yazılım dünyasında uzun zamandır bilinen temel kavramlardan biridir. Kısaca bu prensibi şöyle açıklayabiliriz, kodumuzda, tasarladığımız modüllerde kullandığımız sınıflar,uygulamadaki katmanlarımız,modüllerimiz sadece tek bir sorumluluğunu yerine getirmelidir. Yani sınıfın,modülün sadece kendi ile alakalı işleri yapmasıdır diyebiliriz. Çünkü birden fazla sorumluluğu yerine getiren sınıfların,modüllerin değişmesi için birden fazla neden vardır. Kendi ile alakalı şeyleri yapmayan sınıfların modüllerin aşağıdaki gibi dezavantajları vardır.
Anlaması zordur Tekrar kullanılabilmesi zordur. Yönetilmesi zordur. Hassas ve sürekli olarak diğer değişikliklerden etkilenen yapıdadır. Modüller açısından bu prensibi inceleyelim.Katmanlı mimari modüler tasarım modül vb.. kavramlar da aslında bu tasarım prensibinin uygulanmasının bir sonucudur.Örnek olarak 3 katmanlı bir yapıda tasarlanmış bir uygulamada klasik olarak Sunum(Presentation Layer), İş(Business Layer) ve Veri(Data Layer) katmanları bulunsun. Adlarından da anlayabileceğimiz gibi her katman kendine ait sorumlulukları yerine getirir. Biri(Data Layer) veritabanı ile ilgilenirken diğeri(Business Layer) iş kurallarıyla alakalı sorumlulukları yerine getirir. Bir diğeride(Presentation Layer) bilgilerin kullanıcılara sunulması sorumluluğunu yerine getirir. Bu şekilde tasarımın en önemli faydalarından biride bir katmandaki değişikliğin diğer katmanları etkilememesi ve iyi tasarlanmış katmanların tekrar başka uygulamalarda kullanılabilmesidir. Çünkü her katman sadece kendi ile alakalı tek bir sorumluluğu yerine getirir. Böylece değişmesi için tek bir sebep vardır.Bu da o katmandaki ihtiyaçların değişmesi. Örnek olarak sunum katmanındaki bir değişim veri katmanını etkilemez çünkü ikisi de birbirinden bağımsız ayrı sorumlulukları yerine getirirler.Tabi bu sözde anlatması kolay fakat gerçekleştirmesi bir o kadar zor bir kavramdır.
Sınıflar için baktığımızda bu prensip anlatması ve anlaşılması en kolay fakat uygulamaya gelince en çok zorlandığımız prensiplerden biridir.Mesela benim 5000 satırlık işçi için sınıfım işciler ile alakalı iş mantığını yönetmekle sorumlu diyebilirim.Ama bu yönetme içinde veritabanı ile iletişim,import,export özellikleri,iş mantığını,cache yönetimi…. gibi bir sürü ayrı sorumluluğu yerine getiriyor yani birden fazla işi yapıyor ama ben olaya öyle bakmıyorum.Bu yüzden sorumluluk kavramını tam anlamıyla doğru şekilde uygulamak zaman ve deneyim isteyen bir süreçtir. Bunun bazı sebeplerinden biride sorumluluk kavramının karıştırılabilmesi, biraz bulanık bir kavram olmasından da kaynaklanmaktadır.
Mesela bir sınıf için baktığımızda sorumluluk nedir ? Genelde sorumluluk denince sınıfın bir methodu akla gelir fakat gerçekte birden fazla method bir sorumluluğu yerine getiriyor olabilir. Bence sorumluluğun en güzel özeti bir sınıfın değişmesi için bir sebep olarak tanımlayabiliriz. Yani bir sınıfın,metodun.. değişmesi için birden fazla neden varsa o sınıfın birden fazla sorumluluğu yerine getirdiğini söyleyebiliriz.Mesela yukarıda bahsettiğim işçi sınıfı için söyleyecek olursak bu sınıf veritabanına erişim mantığı değiştiğinde değişebilir, ayrıca değişik bir import seçeneği sunmak istediğimizde yine sınıfı değiştirmek gerekir,yeni bir cache algoritması eklemek istediğimizde doğal olarak tekrar bu sınıfı değiştirmek zorunda kalacağız. Bu da bize sınıfın değişmesi için birçok sebep verdi demekki bu sınıfın çok fazla sorumluluğu var onun sırtındaki yükü biraz azaltmamız lazım.
Örneklerin genelde gerçek hayattan olmasına özen göstermeye çalışıyorum. O yüzden daha önceden üzerinde çalıştığım kodun küçük bir kısmını değiştirerek incelemek için aşağıya yazıyorum.
class Contact
{
private int _contactID;
public int ContactID
{
get { return _contactID; }
set { _contactID = value; }
}
private string _name;
public string Name
{
get { return _name; }
set { _name = value; }
}
private string _number;
public string Number
{
get { return _number; }
set { _number = value; }
}
private ContactType _type;
public string Type
{
get { return _type; }
set { _type = value; }
}
public int ImportExcel(File file)
{
CantactDao contactDao = null;
List<Contact> contactList = null;
int contactCount = 0;
try
{
contactDao = new ContactDao();
tr =
contactDao.BeginTransaction(System.Data.IsolationLevel.ReadUncommitted);
contactList = contactDao.GetContactsFromExcel(file);
if (contactList != null && contactList.Count > 0)
{
for (int i = 0; i < contactList.Count; i++)
{
contactList[i].Type = ContactType.Friend;
contactList[i].Save();
}
contactDao.CommitTransaction(tr);
contactCount = contactList.Count;
}
}
catch (Exception ex)
{
contactDao.RollbackTransaction(tr);
}
return contactCount;
}
public int Save()
{
ContactDao contactDao = null;
try
{
contactDao = daoFactory.GetContactDao();
tr = contactDao.BeginTransaction();
contactDao.Insert(this);
contactDao.CommitTransaction(tr);
}
catch (Exception ex)
{
contactDao.RollbackTransaction(tr);
}
return this.ContactID;
}
}
class ContactDao
{
public void Insert(Contact contact)
{
//veritabanı erişim kodları ile veritabanına Contact sınıfının eklenmesi
}
public void Update(Contact contact)
{
//veritabanı erişim kodları ile Contact sınıfının güncellenmesi
}
public void Delete(Contact contact)
{
//veritabanı erişim kodları ile sınıfın veritabanından silinmesi
}
public Contact GetByID(int contactID)
{
//veritabanı erişim kodları ile sınıfın veritabanından alınması
}
public List<Contact> GetContactsFromExcel(File file)
{
Contact contact = null;
List<Contact> contactList = null;
System.Data.OleDb.OleDbConnection connection = null;
System.Data.OleDb.OleDbCommand selectCommand = null;
try
{
string connectionString = @"Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;Data
Source=" + File.FilePath + ";Extended Properties=Excel 8.0";
string selectQuery = "SELECT * FROM [Contacts$]";
connection = new System.Data.OleDb.OleDbConnection();
connection.ConnectionString = connectionString;
connection.Open();
selectCommand = new System.Data.OleDb.OleDbCommand(selectQuery, connection);
System.Data.OleDb.OleDbDataReader dataReader =
selectCommand.ExecuteReader();
if (dataReader != null && dataReader.HasRows)
{
contactList = new List<Contact>();
while (dataReader.Read())
{
contact = new Contact();
contact.Name = dataReader["Name"];
contact.Number = dataReader["Number"];
//....diğer alanların alınması ve kontrolü
contactList.Add(contact);
}
}
}
catch (Exception ex)
{
throw ex;
}
return contactList;
}
}
Şimdi yukarıdaki kodun yapısını biraz inceleyelim. Bir SMS programımız var SMS programının özelliklerinden biri dışarıdan excel içindeki kişi listesini programımıza import edebiliyoruz.Genelde çoğu programda bu tarz özellikleri sizde kullanmıştırsınız.Kodda gördüğünüz gibi bir adet Contact sınıfımız var bu sınıf programımızda kullandığımız kişileri temsil ediyor.Bu sınıfın metodlarına bakarsak gördüğünüz gibi bir adet excel dosyasından import eden ImportExcel metodumuz var. Ayrıca veritabanına bilgileri kayıt eden bir adet Save metodumuz var.Yani ActiveRecord tasarım kalıbını uygulayarak kendini veritabanına kayıt ediyor. ContactDao adında DAO(Data Access Object) tasarım kalıbını uygulayan bir adet sınıfımız var.Bu sınıfımızda Contact sınıfımızı veritabanına ekleme,güncelleme, silme ve Excel dosyasından veri alma işlemini yapıyor. Şimdide UML olarak static sınıf diyagramına bakalım.
Yukarıdaki Uml diyagramını çizmemin tek amacı görsel olarak sınıflar arasındaki ilişkileri görmek kodu okumaktan daha kolay olmasıdır. Şimdi yukarıdaki diyagram yardımıyla sınıfları daha yakından incelemeye başlayalım.Öncelikle sınıfların birbirine olan bağımlılığına(Dependency) bakalım. Etrafta uçuşan okları görüyorsunuz görüntü pek iç açıcı değil açıkçası. Contact sınıfımız üzerindeki ImportExcel metodu sayesinde File sınıfına bağımlı. Ayrıca Save metodunu kullandığında da Transaction oluşturduğu ve CantactDao sınıfının metodunu çağırdığı için bu sınıfa ve ADO.NET sınıflarına da bağımlı.
Öncelikle kötülüklerin anası olan bağımlılık neden bu kadar kötü kısaca bahsedelim. :) Bağımlılığı fazla olan sınıfları yeniden kullanmanız (Reuse) çok zordur. Çünkü kullanmak istediğiniz sınıf diğer birçok sınıfa bağımlıdır onunla birlikte diğer sınıflarıda projede dahil etmeniz gerekir. Tabi bu da o kadar kolay değildir.Çünkü diğer sınıflarında birçok diğer sınıfa bağımlı olduğu düşünürsek küçük bir sınıfı yeniden kullanmak istediğinizde bütün projeyi diğer projeye dahil etmeniz gerekir. Diğer bir kötü yanı bağımlı olduğu sınıflarda meydana gelen hataların o sınıfı kolaylıkla etkilemesidir. Bu konuda daha geniş bilgi için Dependency Inversion prensibine bakabilirsiniz.Ayrıca gördüğünüz gibi Contact sınıfı,ContactDao sınıfı kendi ile alakalı olmayan metodlar ile gittikçe büyüyor. Sınıfların büyüdükçe yönetilmesinin çok zor olduğunu biliyorsunuz. Benim gibi 5000 satırlık kodun içinde değişiklik yapmanın hatanın ne olduğunu bulmanın nasıl bir kabul olduğunu bilirsiniz.
Şimdi bu kadar şeyden bahsettik bunların Single Responsibility Principle ile alakasının ne olduğunu merak etmiş olabilirsiniz haklı olarak. Kısaca burada ki bağımlılığın sınıfların gittikçe büyümesinin sebebi sınıfların birden çok sorumluluğunun olmasıdır. Contact sınıfımız hem sistemimizde bir kavramı temsil ederken hemde onu sisteme import etme işlemini yapıyor. Ayrıca ContactDao sınıfımız hem veritabanı ile alakalı Insert,Update… gibi işlemleri yaparken ayrıca Excel dosyasından kayıtları okuma işlemini yapıyor. Bu sınıfın değişmesi için birçok neden sıralayabiliriz.Import mantığımız değişir, Contact sınıfını değiştiririz. İş mantığımız değişir, Contact sınıfını değiştiririz. Excel dosyasından okuma mantığımız değişir, ContactDao sınıfımız değişir.Kullanılan teknolojiyi ADO.NET yerine başka birşey kullanmak isteriz iki sınıfımızda değişmek zorunda kalır.Yani değişime karşı sınıflarımız oldukça kırılgan yapıdalar.
Şimdi fazla sorumluluğu olan sınıfların yüklerini biraz hafifletelim. Bunu yapmak için bütün yapılan sorumlulukları liste halinde yazalım.Bu listeyi sorumlulukları atamada kullanacağız.
Kişilerin sistemnde temsil edilmesi (Contact sınıfı) Kişilerin veritabanı ile alakalı işlerin yapılması (ContactDao sınıfı) Kişilerin import edilerek sisteme kayıt edilmesi (Contact sınıfı) Excel dosyasından satırların okunarak kişi nesnesine çevrilmesi (ContactDao sınıfı) Gördüğünüz gibi 4 tane sorumluluk 2 tane sınıf arasında paylaştırılmış. Biz kodumuzu değiştirerek her sorumluluğu tek bir sınıfa atayacağız yani Single Responsibility prensibini uygulayacağız. Bunun için öncelikle bu sorumluluklara iyi birer isim bulmaya çalışalım. Dikkat edin bunu sezgi yoluyla yapıyorum.
Öncelikle kişilerin sistemde temsil edilmesi Contact sınıf bu aynen kalacak. Kişilerin veritabanı ile alakalı işlerinin yapılması zaten bu işi yapan sınıfımız var ContactDao adı üzerinde Data Access Object Kişilerin import edilmesi buna ContactImporter diyelim Kişilerin Excel dosyasından okunması buna da ContactExcelReader olsun. Sınıflarımızın adlarını belirledikten sonra fazla sorumluluğu olan sınıflardan kodların yeni sınıflara taşınması işlemi var. Bu işlemi yaparken tabiki kes-yapıştır yapmanızı tavsiye etmiyorum. Birçok istenmeyen hata ile karşılaşabilirsiniz. Bunu Refactoring, ve Unit Testing desteğiyle en güvenli şekilde yapabilirsiniz. Konumuzu fazla dağıtmamak için değinmiyorum amacımız Single Responsibility Prensibini açıklamak.O yüzden benim şuanda kes-yapıştır yapmama fazla aldırmayın.Lafı fazla uzatmadan yeni kodlarımızı aşağıya yazalım.
internal class Contact
{
private int _contactID;
public int ContactID
{
get { return _contactID; }
set { _contactID = value; }
}
private string _name;
public string Name
{
get { return _name; }
set { _name = value; }
}
private string _number;
public string Number
{
get { return _number; }
set { _number = value; }
}
private ContactType _type;
public string Type
{
get { return _type; }
set { _type = value; }
}
}
class ContactImporter
{
private ContactDao contactDao = new ContactDao();
private CntactExcelReader contactReader = new ContactExcelReader();
public int ImportFromExcel(File file)
{
List<Contact> contactList = null;
int contactCount = 0;
try
{
tr =
contactDao.BeginTransaction(System.Data.IsolationLevel.ReadUncommitted);
contactList = contonctReader.GetContactsFromExcel(file);
if (contactList != null && contactList.Count > 0)
{
for (int i = 0; i < contactList.Count; i++)
{
contactList[i].Type = ContactType.Friend;
contactList[i].Save();
}
contactDao.CommitTransaction(tr);
contactCount = contactList.Count;
}
}
catch (Exception ex)
{
contactDao.RollbackTransaction(tr);
}
return contactCount;
}
}
class ContactDao
{
public int Save(Contact contact)
{
try
{
Transaction tr = this.BeginTransaction();
this.Insert(contact);
this.CommitTransaction(tr);
}
catch (Exception ex)
{
this.RollbackTransaction(tr);
}
return contact.ContactID;
}
public void Insert(Contact contact)
{
//veritabanı erişim kodları ile veritabanına Contact sınıfının eklenmesi
}
public void Update(Contact contact)
{
//veritabanı erişim kodları ile Contact sınıfının güncellenmesi
}
public void Delete(Contact contact)
{
//veritabanı erişim kodları ile sınıfın veritabanından silinmesi
}
public Contact GetByID(int contactID)
{
//veritabanı erişim kodları ile sınıfın veritabanından alınması
}
}
class ContactExcelReader
{
private GetContactsFromExcel(File file)
{
Contact contact = null;
IList<Contact> contactList = null;
System.Data.OleDb.OleDbConnection connection = null;
System.Data.OleDb.OleDbCommand selectCommand = null;
try
{
string connectionString = @"Provider = Microsoft.Jet.OLEDB.4.0; Data
Source =" + File.FilePath +
";Extended Properties = Excel 8.0";
string selectQuery = "SELECT*FROM[Contacts$]";
connection = new System.Data.OleDb.OleDbConnection();
connection.ConnectionString = connectionString;
connection.Open();
selectCommand = new System.Data.OleDb.OleDbCommand(selectQuery,
connection);
System.Data.OleDb.OleDbDataReader dataReader =
selectCommand.ExecuteReader();
if (dataReader != null && dataReader.HasRows)
{
contactList = new List<Contact>();
while (dataReader.Read())
{
contact = new Contact();
contact.Name = dataReader["Name"];
contact.Number = dataReader["Number"];
//....diğer alanların alınması ve kontrolü
contactList.Add(contact);
}
}
}
catch (Exception ex)
{
throw ex;
}
return contactList;
}
}
Yeni sınıflarımıza bir de UML diyagramı ile bakalım.
Şimdi yukarıda ki diyagram yadımıyla kodumuzun son haline bakalım. Gördüğünüz gibi artık Contact sınıfımız ne File,ContactDao gibi sınıflara ne de herhangi bir ADO.NET teknolojisine bağımlı.Fazla sorumluluğu üzerinden alınca diğer sınıflardan bağımsız hale geldi. Diğer sınıflara baktığımızda sadece kendi işlerini yapan ve gereksiz bağımlılıklardan kurtulmuş sınıflar var.ContactExcelReader sadece Excel dosyasından Contact okuma işini yapıyor,ContactImporter liste halinde verilen kişileri veritabanına import ediyor. ContactDao sadece veritabanı ile alakalı işlemleri yapıyor.Artık sınıfların değişmesi için tek sebep var. Kodun anlaşılması ve yönetilebilmesi daha kolay.
Single Responsibility prensibini her zaman uygulamak çok faydalı olmayabilir. Mesela çok küçük bir projede uygulamak sınıf sayısını arttırdığı için sistem daha komplex olur.Mesela yukarıda ActiveRecord tasarım kalıbını uygulayan Save metodunu gidip ContactDao sınıfı üzerine taşıdık.Fakat bu tasarım kalıbı küçük çaplı, iş mantığının yoğun olmadığı çoğu projede başarı kullanılabiliyor.Ama çoğu durumda uygulamanız için bu prensibi uygulamak uygulamanın yönetimi bakımı hata oranı için oldukça önemli rol taşıyor.