【設計模式】設計原則--面向介面編程你理解的對嗎?

来源:https://www.cnblogs.com/realZhangChi/archive/2020/01/13/12186474.html

最近看了《Head First Design Patterns》這本書。正如其名,這本書講的是設計模式(Design Patterns),而這本書的第一章,講的是很重要的一些設計原則(Design Principles)。 Identify the aspects of your applicati ...


最近看了《Head First Design Patterns》這本書。正如其名,這本書講的是設計模式(Design Patterns),而這本書的第一章,講的是很重要的一些設計原則(Design Principles)。

  • Identify the aspects of your application that vary and separate them from what stays the same.(識別應用程式中各個方面的變化,並將它們與保持不變的部分分開。)

  • Program to an interface, not an implementation.(面向介面而不是實現編程。)

  • Favor composition over inheritance.(優先考慮組成而不是繼承。)

其中令我感觸頗深的是,“面向介面而不是實現編程”顛覆了我一直以來的認識。

文章中示例代碼為原書中截圖,C#代碼參照文末提供鏈接。

開始

書中用了一個很形象的示例:模擬鴨子程式(SimUDuck)。系統的最初設計使用標準的OO技術,並創建了一個Duck基類,所有其他Duck類型都繼承自該基類。

Duck Class Diagram

設計系統時考慮到鴨子都會發出叫聲,而且都會游泳,於是將Quack方法和Swim方法定義到Duck基類中並實現;此外,並不是所有的鴨子都是長得一樣的,那麼將Display方法在Duck基類中定義為抽象的,所有繼承自Duck基類的子類編寫自己的實現。

新的需求產生了!我們需要讓系統中的鴨子可以飛。從面向對象的角度來考慮,如果我們想要代碼重用,只需要在Duck基類中添加方法Fly並實現它——所有的鴨子子類都是繼承自Duck基類的——就實現了讓鴨子飛的功能。我們通過繼承實現了代碼重用,很輕鬆就解決了問題。

也許我們需要深入考慮一下,所有的鴨子都會飛嗎?玩具橡膠鴨呢?我們把Fly方法的定義及實現放到了Duck基類中,所有繼承自它的子類都繼承到了Fly方法,其中也包括了不應繼承Fly方法的子類。如果按照上面的方案,那我們只能在RubberDuck橡膠鴨子類中重寫父類的Fly方法讓RubberDuck執行Fly的時候什麼都不做。

再深入一些,如果我們的系統中除了橡膠鴨外,還有其他各種鴨子,比如木頭鴨子呢?這時DecoyDuck木頭鴨子繼承來的Quack方法出現了問題——木頭鴨子不會叫!我們只好再把DecoyDuck中的Quack方法重寫了......

如果我們改用介面會怎麼樣呢?把QuackFly方法從基類中拿出來,分別在IQuackableIFlyable介面中定義,然後我們不同的子類根據需要來繼承介面,並實現QuackFly方法。

Interface Class Diagram

當我們有很多個子類鴨子的時候,就要分別為每個繼承了IQuackableIFlyable介面的子類來編寫QuackFly的實現方法,這完全破壞了代碼重用!值得註意的是,雖然我們在這裡使用了介面,但這並不是面向介面編程。

封裝變化

這裡引入第一條設計原則:Identify the aspects of your application that vary and separate them from what stays the same.(識別應用程式中各個方面的變化,並將它們與保持不變的部分分開。)

換言之:take the parts that vary and encapsulate them, so that later you can alter or extend the parts that vary without affecting those that don’t.(將變化的部分封裝起來,以便以後可以更改或擴展變化的部分而不會影響那些不變的部分。)

這樣帶來的好處是,我們可以進行更少的代碼更改來實現需求功能,減少因代碼更改而帶來的意想不到的影響,並且提高了系統靈活性。

我們知道Duck的不同子類中,QuackFly的行為是會發生變化的,那麼我們將QuackFly方法從Duck基類中拿出來,併為QuackFly方法分別創建一些類,來實現各種不同的行為。

Encapsulation Varies

面向介面而不是實現編程

設計原則:Program to an interface, not an implementation.(面向介面而不是實現編程。)

在這裡,面向介面而不是實現編程,和封裝變化是相輔相成的。值得註意的是,這裡所說的介面,並不是我們代碼層面上的interface,"面向介面編程(Program to an interface)所表達的意思實際上是面向基類編程(Program to a supertype),核心思想是利用面向對象編程的多態性。在代碼的具體實現上,我們既可以用Interface來作為我們所面向的介面,也可以用一個抽象的基類來作為我們面向的介面。遵循面向介面編程,對模擬鴨子程式的FlyQuack行為進行設計,我們可以定義介面IFlyBehaviorIQuackBehavior來代表行為FlyQuack,介面的實現則是行為具體的表現形式。我們可以將介面的不同實現類,來賦值給Duck的不同子類,從而利用繼承多態來實現面向介面編程。類圖如下:

Program To Interface

FlyBehavior是一個所有不同的Fly類都要繼承的介面或基類,其中定義了Fly方法。不同的Fly類有不同的Fly方法實現。QuackBehavior類似。

接下來我們對Duck類進行更改,將FlyQuack委托出去,不再通過Duck類或其子類的方法來實現。

  1. 首先我們在Duck類中定義兩個代表FlyBehaviorQuackBehavior的變數。這兩個變數的值是不同的Duck所需要的特定FlyBehaviorQuackBehavior的子類:Instance Variables

  2. 然後實現PerformQuack方法:Implement PerformQuack

  3. FlyBehaviorQuackBehavior賦值:Assignment

至此我們就實現了面向介面編程。

我們還可以動態設置Duck的行為,只需要為Duck類的FlyBehaviorQuackBehavior提供Set方法(在C#中,使用自動屬性即可)。

優先考慮組成而不是繼承

Favor composition over inheritance.(優先考慮組成而不是繼承。)

HAS-A(有一個)比IS-A(是一個)要好。HAS-A在我們的Duck系統中可以描述為:每一個DuckHAS-A有一個FlyBehavior,還HAS-A有一個QuackBehaviorDuck委托它們來處理FlyQuack的行為。優先考慮組合而不是繼承讓我們的系統擁有更多的靈活性,封裝變化,還可以在運行時動態更改類的行為。

示例代碼

示例代碼


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