面向接口編程之二——編程實例

時間 2019-11-12

標籤面向接口編程之二實例简体版

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經過上一篇文章的討論，我想各位朋友對「面接接口編程」有了一個大體的瞭解。那麼在這一篇裏，咱們用一個例子，讓各位對這個重要的編程思想有個直觀的印象。爲充分考慮到初學者，因此這個例子很是簡單，望各位高手見諒。設計模式

　　問題的提出架構

　　定義：如今咱們要開發一個應用，模擬移動存儲設備的讀寫，即計算機與U盤、MP三、移動硬盤等設備進行數據交換。測試

　　上下文（環境）：已知要實現U盤、MP3播放器、移動硬盤三種移動存儲設備，要求計算機能同這三種設備進行數據交換，而且之後可能會有新的第三方的移動存儲設備，因此計算機必須有擴展性，能與目前未知而之後可能會出現的存儲設備進行數據交換。各個存儲設備間讀、寫的實現方法不一樣，U盤和移動硬盤只有這兩個方法，MP3Player還有一個PlayMusic方法。this

　　名詞定義：數據交換={讀，寫}編碼

　　看到上面的問題，我想各位腦子中必定有了很多想法，這是個很好解決的問題，不少方案都能達到效果。下面，我列舉幾個典型的方案。spa

　　解決方案列舉插件

　　方案一：分別定義FlashDisk、MP3Player、MobileHardDisk三個類，實現各自的Read和Write方法。而後在Computer類中實例化上述三個類，爲每一個類分別寫讀、寫方法。例如，爲FlashDisk寫ReadFromFlashDisk、WriteToFlashDisk兩個方法。總共六個方法。設計

　　方案二：定義抽象類MobileStorage，在裏面寫虛方法Read和Write，三個存儲設備繼承此抽象類，並重寫Read和Write方法。Computer類中包含一個類型爲MobileStorage的成員變量，併爲其編寫get/set器，這樣Computer中只須要兩個方法：ReadData和WriteData，並經過多態性實現不一樣移動設備的讀寫。code

　　方案三：與方案二基本相同，只是不定義抽象類，而是定義接口IMobileStorage，移動存儲器類實現此接口。Computer中經過依賴接口IMobileStorage實現多態性。

　　方案四：定義接口IReadable和IWritable，兩個接口分別只包含Read和Write，而後定義接口IMobileStorage接口繼承自IReadable和IWritable，剩下的實現與方案三相同。

　　下面，咱們來分析一下以上四種方案：

　　首先，方案一最直白，實現起來最簡單，可是它有一個致命的弱點：可擴展性差。或者說，不符合「開放-關閉原則」（注：意爲對擴展開放，對修改關閉）。當未來有了第三方擴展移動存儲設備時，必須對Computer進行修改。這就如在一個真實的計算機上，爲每一種移動存儲設備實現一個不一樣的插口、並分別有各自的驅動程序。當有了一種新的移動存儲設備後，咱們就要將計算機大卸八塊，而後增長一個新的插口，在編寫一套針對此新設備的驅動程序。這種設計顯然不可取。

　　此方案的另外一個缺點在於，冗餘代碼多。若是有100種移動存儲，那咱們的Computer中豈不是要至少寫200個方法，這是不能接受的！

　　咱們再來看方案二和方案三，之因此將這兩個方案放在一塊兒討論，是由於他們基本是一個方案（從思想層面上來講），只不過實現手段不一樣，一個是使用了抽象類，一個是使用了接口，並且最終達到的目的應該是同樣的。

　　咱們先來評價這種方案：首先它解決了代碼冗餘的問題，由於能夠動態替換移動設備，而且都實現了共同的接口，因此無論有多少種移動設備，只要一個Read方法和一個Write方法，多態性就幫咱們解決問題了。而對第一個問題，因爲能夠運行時動態替換，而沒必要將移動存儲類硬編碼在Computer中，因此有了新的第三方設備，徹底能夠替換進去運行。這就是所謂的「依賴接口，而不是依賴與具體類」，不信你看看，Computer類只有一個MobileStorage類型或IMobileStorage類型的成員變量，至於這個變量具體是什麼類型，它並不知道，這取決於咱們在運行時給這個變量的賦值。如此一來，Computer和移動存儲器類的耦合度大大降低。

　　那麼這裏該選抽象類仍是接口呢？還記得第一篇文章我對抽象類和接口選擇的建議嗎？看動機。這裏，咱們的動機顯然是實現多態性而不是爲了代碼複用，因此固然要用接口。

　　最後咱們再來看一看方案四，它和方案三很相似，只是將「可讀」和「可寫」兩個規則分別抽象成了接口，而後讓IMobileStorage再繼承它們。這樣作，顯然進一步提升了靈活性，可是，這有沒有設計過分的嫌疑呢？個人觀點是：這要看具體狀況。若是咱們的應用中可能會出現一些類，這些類只實現讀方法或只實現寫方法，如只讀光盤，那麼這樣作也是能夠的。若是咱們知道之後出現的東西都是能讀又能寫的，那這兩個接口就沒有必要了。其實若是將只讀設備的Write方法留空或拋出異常，也能夠不要這兩個接口。總之一句話：理論是死的，人是活的，一切從現實須要來，防止設計不足，也要防止設計過分。

　　在這裏，咱們姑且認爲之後的移動存儲都是能讀又能寫的，因此咱們選方案三。

　　實現

　　下面，咱們要將解決方案加以實現。我選擇的語言是C#，可是在代碼中不會用到C#特有的性質，因此使用其餘語言的朋友同樣能夠參考。

　　首先編寫IMobileStorage接口：

namespace InterfaceExample
{
    public interface IMobileStorage
    {
        void Read();//從自身讀數據
        void Write();//將數據寫入自身    }
}

　　代碼比較簡單，只有兩個方法，沒什麼好說的，接下來是三個移動存儲設備的具體實現代碼：

　　U盤

namespace InterfaceExample
{
    public class FlashDisk : IMobileStorage
    {
        public void Read()
        {
            Console.WriteLine("Reading from FlashDisk……");
            Console.WriteLine("Read finished!");
        }
        public void Write()
        {
            Console.WriteLine("Writing to FlashDisk……");
            Console.WriteLine("Write finished!");
        }
    }
}

　MP3

namespace InterfaceExample
{
    public class MP3Player : IMobileStorage
    {
        public void Read()
        {
            Console.WriteLine("Reading from MP3Player……");
            Console.WriteLine("Read finished!");
        }
        public void Write()
        {
            Console.WriteLine("Writing to MP3Player……");
            Console.WriteLine("Write finished!");
        }
        public void PlayMusic()
        {
            Console.WriteLine("Music is playing……");
        }
    }
}

　　移動硬盤

namespace InterfaceExample
{
    public class MobileHardDisk : IMobileStorage
    {
        public void Read()
        {
            Console.WriteLine("Reading from MobileHardDisk……");
            Console.WriteLine("Read finished!");
        }
        public void Write()
        {
            Console.WriteLine("Writing to MobileHardDisk……");
            Console.WriteLine("Write finished!");
        }
    }
}

　　能夠看到，它們都實現了IMobileStorage接口，並重寫了各自不一樣的Read和Write方法。下面，咱們來寫Computer：

namespace InterfaceExample
{
    public class Computer
    {
        private IMobileStorage _usbDrive;
        public IMobileStorage UsbDrive
        {
            get
            {
                return this._usbDrive;
            }
            set
            {
                this._usbDrive = value;
            }
        }
        public Computer()
        {
        }
        public Computer(IMobileStorage usbDrive)
        {
            this.UsbDrive = usbDrive;
        }
        public void ReadData()
        {
            this._usbDrive.Read();
        }
        public void WriteData()
        {
            this._usbDrive.Write();
        }
    }
}

　　其中的UsbDrive就是可替換的移動存儲設備，之因此用這個名字，是爲了讓你們以爲直觀，就像咱們日常使用電腦上的USB插口插拔設備同樣。

　　OK！下面咱們來測試咱們的「電腦」和「移動存儲設備」是否工做正常。我是用的C#控制檯程序，具體代碼以下：

namespace InterfaceExample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Computer computer = new Computer();
            IMobileStorage mp3Player = new MP3Player();
            IMobileStorage flashDisk = new FlashDisk();
            IMobileStorage mobileHardDisk = new MobileHardDisk();
            Console.WriteLine("I inserted my MP3 Player into my computer and copy some music to it:");
            computer.UsbDrive = mp3Player;
            computer.WriteData();
            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine("Well,I also want to copy a great movie to my computer from a mobile hard disk:");
            computer.UsbDrive = mobileHardDisk;
            computer.ReadData();
            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine("OK!I have to read some files from my flash disk and copy another file to it:");
            computer.UsbDrive = flashDisk;
            computer.ReadData();
            computer.WriteData();
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

　　如今編譯、運行程序，若是沒有問題，將看到以下運行結果：

圖2.1 各類移動存儲設備測試結果

　　好的，看來咱們的系統工做良好。

　　後來……

　　剛過了一個星期，就有人送來了新的移動存儲設備NewMobileStorage，讓我測試能不能用，我微微一笑，心想這不是小菜一碟，讓咱們看看面向接口編程的威力吧！將測試程序修改爲以下：

namespace InterfaceExample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Computer computer = new Computer();
            IMobileStorage newMobileStorage = new NewMobileStorage();
            Console.WriteLine("Now,I am testing the new mobile storage:");
            computer.UsbDrive = newMobileStorage;
            computer.ReadData();
            computer.WriteData();
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

　　編譯、運行、看結果：

　　哈哈，神奇吧，Computer一點都不用改動，就可使新的設備正常運行。這就是所謂「對擴展開放，對修改關閉」。

圖2.2 新設備擴展測試結果

　　又過了幾天，有人通知我說又有一個叫SuperStorage的移動設備要接到咱們的Computer上，我心想來吧，管你是「超級存儲」仍是「特級存儲」，個人「面向接口編程大法」把大家通通搞定。

　　可是，當設備真的送來，我傻眼了，開發這個新設備的團隊沒有拿到咱們的IMobileStorage接口，天然也沒有遵守這個約定。這個設備的讀、寫方法不叫Read和Write，而是叫rd和wt，這下完了……不符合接口啊，插不上。可是，不要着急，咱們回到現實來找找解決的辦法。咱們一塊兒想一想：若是你的Computer上只有USB接口，而有人拿來一個PS/2的鼠標要插上用，你該怎麼辦？想起來了吧，是否是有一種叫「PS/2-USB」轉換器的東西？也叫適配器，能夠進行不一樣接口的轉換。對了！程序中也有轉換器。

　　這裏，我要引入一個設計模式，叫「Adapter」。它的做用就如現實中的適配器同樣，把接口不一致的兩個插件接合起來。因爲本篇不是講設計模式的，並且Adapter設計模式很好理解，因此我就不細講了，先來看我設計的類圖吧：

　　如圖所示，雖然SuperStorage沒有實現IMobileStorage，但咱們定義了一個實現IMobileStorage的SuperStorageAdapter，它聚合了一個SuperStorage，並將rd和wt適配爲Read和Write，SuperStorageAdapter

圖2.3 Adapter模式應用示意

　　具體代碼以下：

namespace InterfaceExample
{
    public class SuperStorageAdapter : IMobileStorage
    {
        private SuperStorage _superStorage;
        public SuperStorage SuperStorage
        {
            get
            {
                return this._superStorage;
            }
            set
            {
                this._superStorage = value;
            }
        }
        public void Read()
        {
            this._superStorage.rd();
        }
        public void Write()
        {
            this._superStorage.wt();
        }
    }
}

　　好，如今咱們來測試適配過的新設備，測試代碼以下：

namespace InterfaceExample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Computer computer = new Computer();
            SuperStorageAdapter superStorageAdapter = new SuperStorageAdapter();
            SuperStorage superStorage = new SuperStorage();
            superStorageAdapter.SuperStorage = superStorage;
            Console.WriteLine("Now,I am testing the new super storage with adapter:");
            computer.UsbDrive = superStorageAdapter;
            computer.ReadData();
            computer.WriteData();
            Console.ReadLine();
        }
    }
}