面试题：Java接口设计与可维护性及扩展性

接口设计原则

单一职责原则：每个接口只负责一项明确的功能。这样当业务变化时，只影响到相关的特定接口，不会波及整个接口体系。例如，在电商系统中，将用户登录验证和用户信息查询分别设计为两个接口 UserLoginService 和 UserInfoQueryService，而不是将所有用户相关操作放在一个接口中。
依赖倒置原则：高层模块不应该依赖底层模块，二者都应该依赖抽象（接口）。通过面向接口编程，降低模块间的耦合度。例如，在订单处理模块中，订单业务逻辑层不直接依赖具体的数据库持久化实现类，而是依赖 OrderDao 接口，这样当数据库持久化方式从 MySQL 切换到 MongoDB 时，只需要实现新的 OrderDao 接口实现类，而订单业务逻辑层代码无需修改。
里氏替换原则：所有引用基类（接口）的地方必须能透明地使用其子类的对象。这确保了系统的稳定性，当用子类替换接口实现时，不会破坏原有系统的功能。例如，在图形绘制系统中，定义 Shape 接口，有 draw 方法，Circle 和 Rectangle 类实现 Shape 接口，在绘图工具中，使用 Shape 接口来接收各种形状对象进行绘制，无论传入 Circle 还是 Rectangle 对象都能正确绘制。
接口隔离原则：客户端不应该依赖它不需要的接口。将大的接口拆分成多个小的接口，让不同的客户端只依赖它们需要的接口。比如在一个综合管理系统中，对于员工管理模块，不同角色（管理员、普通员工）有不同操作权限，将员工管理接口按权限拆分为 AdminEmployeeManagement 接口（包含添加、删除员工等操作）和 EmployeeSelfManagement 接口（包含查看个人信息、修改密码等操作），不同角色的客户端只依赖对应的接口。

业务场景及设计示例

以在线教育平台为例：

课程管理场景：

接口设计：定义 CourseService 接口，包含课程创建、课程查询、课程修改、课程删除等方法。

public interface CourseService {
    void createCourse(Course course);
    Course getCourseById(int courseId);
    void updateCourse(Course course);
    void deleteCourse(int courseId);
}

实现类：有 DatabaseCourseServiceImpl 类实现该接口，通过数据库操作实现课程管理功能。

public class DatabaseCourseServiceImpl implements CourseService {
    // 数据库连接及相关操作代码
    @Override
    public void createCourse(Course course) {
        // 执行数据库插入课程操作
    }

    @Override
    public Course getCourseById(int courseId) {
        // 执行数据库查询课程操作
        return null;
    }

    @Override
    public void updateCourse(Course course) {
        // 执行数据库更新课程操作
    }

    @Override
    public void deleteCourse(int courseId) {
        // 执行数据库删除课程操作
    }
}

优点：如果未来业务变化，比如需要添加课程发布、课程下架等功能，可以在 CourseService 接口中新增方法，而不影响其他依赖 CourseService 现有方法的模块。如果需要更换课程数据存储方式，从关系型数据库切换到非关系型数据库，只需要创建新的实现类实现 CourseService 接口，如 NoSqlCourseServiceImpl，而业务逻辑层中依赖 CourseService 的代码无需改变，降低了耦合度，提高了可维护性和扩展性。

学生选课场景：
- 接口设计：定义 EnrollmentService 接口，负责处理学生选课、退课等操作。
```
public interface EnrollmentService {
    void enrollStudent(int studentId, int courseId);
    void dropCourse(int studentId, int courseId);
}
```
- 实现类：DefaultEnrollmentServiceImpl 类实现该接口，与课程管理接口（CourseService）通过接口依赖进行交互，如在选课操作时先查询课程是否存在等。
```
public class DefaultEnrollmentServiceImpl implements EnrollmentService {
    private CourseService courseService;

    public DefaultEnrollmentServiceImpl(CourseService courseService) {
        this.courseService = courseService;
    }

    @Override
    public void enrollStudent(int studentId, int courseId) {
        Course course = courseService.getCourseById(courseId);
        if (course!= null) {
            // 执行选课逻辑，如更新数据库选课关系表
        }
    }

    @Override
    public void dropCourse(int studentId, int courseId) {
        // 执行退课逻辑
    }
}
```
- 优点：通过接口依赖，EnrollmentService 不依赖 CourseService 的具体实现，只依赖其接口。如果 CourseService 实现发生变化，只要接口不变，EnrollmentService 的实现不需要改变，保证了系统的高可维护性和扩展性。同时，如果未来业务增加学生选课限制（如选课人数限制等），可以在 EnrollmentService 接口中新增方法或者修改现有方法，而不会影响其他不相关模块。

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面试题：Java接口设计与可维护性及扩展性

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业务场景及设计示例