Nguyên lý SOLID: 1 nguyên lý quan trọng trong thiết kế phần mềm

Trong lĩnh vực phát triển phần mềm, các nguyên tắc thiết kế đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng, bảo trì và mở rộng phần mềm. Một thiết kế phần mềm tốt không chỉ giải quyết được các vấn đề hiện tại mà còn dễ dàng thích ứng với những yêu cầu thay đổi trong tương lai.

Đó chính là lý do tại sao các nguyên tắc thiết kế phần mềm như SOLID đã được phát triển và áp dụng rộng rãi. Trong bài viết này, Geneat sẽ cùng bạn đọc tìm hiểu chi tiết về nguyên tắc thiết kế phần mềm này.

Tại Sao Cần Phải Có Nguyên Tắc Khi Thiết Kế Phần Mềm?

Các nguyên tắc thiết kế phần mềm không chỉ là những quy tắc lý thuyết mà còn là kinh nghiệm thực tiễn đã được đúc kết qua nhiều dự án thành công và thất bại. Khi tuân thủ các nguyên tắc này, phần mềm được tạo ra sẽ dễ dàng hơn trong việc bảo trì và mở rộng, giảm thiểu rủi ro phát sinh lỗi.

Một phần mềm không tuân theo các nguyên tắc thiết kế thường gặp phải các vấn đề như khó khăn trong việc thêm chức năng mới, lỗi phát sinh liên tục khi chỉnh sửa mã nguồn, và chi phí bảo trì cao. Do đó, việc áp dụng các nguyên tắc thiết kế như SOLID giúp các dự án phần mềm đạt được sự bền vững, hiệu quả và chất lượng cao.

Giải Thích Tên Gọi SOLID

SOLID là từ viết tắt gồm năm nguyên lý thiết kế phần mềm quan trọng: Single Responsibility Principle (SRP), Open/Closed Principle (OCP), Liskov Substitution Principle (LSP), Interface Segregation Principle (ISP), và Dependency Inversion Principle (DIP).

Những nguyên lý này được đề xuất bởi Robert C. Martin và đã trở thành tiêu chuẩn vàng trong thiết kế phần mềm. Mỗi nguyên lý trong SOLID đều có một mục đích cụ thể nhằm giúp phần mềm trở nên linh hoạt, dễ bảo trì và dễ mở rộng.

Robert Cecil Martin, thường được gọi là “Uncle Bob”, người Mỹ. Ông là một kỹ sư phần mềm, người tư vấn, và là tác giả của nhiều cuốn best-seller. Ông được công nhận nhiều nhất vì đã phát triển nhiều nguyên tắc thiết kế phần mềm (Trích dẫn: Wikipedia)

Single Responsibility Principle (SRP)

Single Responsibility Principle (SRP) hay (Tạm dịch: Nguyên tắc trách nhiệm đơn lẻ). Nó là nguyên lý đầu tiên trong SOLID. Nguyên lý này quy định rằng một lớp (class) chỉ nên có một lý do duy nhất để thay đổi, tức là nó chỉ nên chịu trách nhiệm về một phần của chức năng phần mềm.

Điều này giúp mã nguồn trở nên dễ hiểu và dễ bảo trì hơn. Khi một lớp chỉ đảm nhiệm một chức năng duy nhất, việc thay đổi hoặc mở rộng chức năng đó không ảnh hưởng đến các phần khác của hệ thống. SRP giúp giảm sự phụ thuộc giữa các phần của mã nguồn, làm tăng tính modular (tính mô-đun) và giảm thiểu rủi ro phát sinh lỗi khi thay đổi mã.

Open/Closed Principle (OCP)

Open/Closed Principle (OCP) (tạm dịch: Nguyên tắc Mở/Đóng), là nguyên lý thứ hai trong SOLID. Nguyên lý này quy định rằng các thực thể phần mềm (như các lớp, mô-đun, hàm, v.v.) nên được thiết kế sao cho có thể mở rộng nhưng không cần phải sửa đổi mã nguồn hiện có.

Nói cách khác, ta có thể thêm chức năng mới mà không cần thay đổi mã nguồn hiện tại quá nhiều. Điều này đạt được bằng cách áp dụng linh hoạt các nguyên tắc lập trình hướng đối tượng như kế thừa (inheritance) và đa hình (polymorphism).

OCP giúp phần mềm trở nên linh hoạt hơn, dễ dàng thích ứng với những yêu cầu thay đổi mà không gây ra các lỗi không mong muốn. Việc tuân thủ OCP giúp giảm thiểu chi phí bảo trì và tăng tính ổn định của hệ thống.

Liskov Substitution Principle (LSP)

Liskov Substitution Principle (LSP) (tạm dịch: Nguyên tắc thay thế Liskov), được đặt theo tên của Barbara Liskov, là nguyên lý thứ ba trong SOLID. Nguyên lý này quy định rằng các đối tượng của một lớp con phải có thể thay thế cho các đối tượng của lớp cha mà không làm thay đổi tính đúng đắn của chương trình.

Điều này có nghĩa là các lớp con phải tuân thủ theo định nghĩa của lớp cha. Nếu một lớp con không thể thay thế cho lớp cha mà không gây ra lỗi, thì lớp đó vi phạm nguyên lý LSP. Tuân thủ LSP giúp đảm bảo rằng hệ thống phần mềm có thể mở rộng mà không phá vỡ các chức năng hiện có, tăng tính ổn định và khả năng tái sử dụng mã nguồn.

Interface Segregation Principle (ISP)

Interface Segregation Principle (ISP), tạm dịch là nguyên tắc phân chia giao diện. Đây là nguyên lý thứ tư trong SOLID. Nguyên lý này quy định rằng các giao diện phần mềm phải được phân chia hợp lý sao cho phù hợp và thân thiện với người dùng.

Thay vì sử dụng một giao diện lớn, ta nên tách ra thành các giao diện nhỏ, mỗi giao diện chỉ chứa những phương thức cần thiết cho một nhóm khách hàng cụ thể. Điều này giúp giảm sự phụ thuộc không cần thiết và làm cho mã nguồn trở nên dễ hiểu hơn.

ISP giúp tăng tính linh hoạt của hệ thống, làm cho các thành phần phần mềm có thể dễ dàng thay thế và mở rộng mà không gây ảnh hưởng đến các phần khác.

Dependency Inversion Principle (DIP)

Dependency Inversion Principle (DIP) hay tạm dịch là Nguyên lý Phụ thuộc Đảo ngược, là nguyên lý cuối cùng trong SOLID. Nguyên lý này quy định rằng các module cấp cao (high-level modules) không nên phụ thuộc vào các module cấp thấp (low-level modules). Thay vào đó, cả hai loại module nên phụ thuộc vào các abstraction (trừu tượng).

Điều này có nghĩa là thay vì để các module cấp cao phụ thuộc trực tiếp vào các chi tiết cụ thể của các module cấp thấp, chúng ta sử dụng các abstraction để tách rời sự phụ thuộc này. Các module cấp cao sẽ làm việc với các abstraction, còn các module cấp thấp sẽ cung cấp các chi tiết triển khai cho các abstraction đó.

Đồng thời, các abstraction không nên phụ thuộc vào chi tiết cụ thể mà ngược lại, các chi tiết nên phụ thuộc vào abstraction. Điều này đảm bảo rằng các module cấp thấp có thể thay đổi mà không ảnh hưởng đến các module cấp cao, vì chúng chỉ cần tuân theo các hợp đồng đã được định nghĩa bởi các abstraction.

Việc sử dụng các thiết kế theo DIP giúp hệ thống phần mềm trở nên linh hoạt, dễ dàng thay đổi và cải tiến mà không gây ra lỗi. Điều này đặc biệt quan trọng trong việc phát triển các hệ thống phức tạp, nơi mà sự thay đổi ở một phần có thể ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống. Bằng cách áp dụng DIP, chúng ta có thể xây dựng các hệ thống phần mềm có cấu trúc rõ ràng, dễ dàng bảo trì và có khả năng mở rộng tốt.

Một Số Nguyên Lý Thiết Kế Khác

Việc tuân thủ các nguyên lý này giúp tạo ra các hệ thống phần mềm hiệu quả, dễ bảo trì và có khả năng mở rộng tốt.

Việc áp dụng các nguyên tắc thiết kế phần mềm như SOLID, DRY, KISS, và YAGNI không chỉ giúp tạo ra các hệ thống phần mềm chất lượng mà còn góp phần nâng cao kỹ năng và hiệu suất làm việc của các lập trình viên.

Một số bài viết khác của Geneat về thiết kế phần mềm:

• Dịch vụ Thiết kế phần mềm quản lý theo yêu cầu
• 7 giai đoạn trong quy trình thiết kế phần mềm trong thực tế