面向接口編程詳解(二)——編程實例

1、面向接口編程詳解（二）編程實例2008-04-11 15:49 by EricZhang(T2噬菌體), 11423 visits, 網(wǎng)摘, 收藏, 編輯 通過上一篇文章的討論，我想各位朋友對“面接接口編程”有了一個大致的了解。那么在這一篇里，我們用一個例子，讓各位對這個重要的編程思想有個直觀的印象。為充分考慮到初學者，所以這個例子非常簡單，望各位高手見諒。問題的提出 定義：現(xiàn)在我們要開發(fā)一個應用，模擬移動存儲設備的讀寫，即計算機與U盤、MP3、移動硬盤等設備進行數(shù)據(jù)交換。上下文（環(huán)境）：已知要實現(xiàn)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(shù)據(jù)交換，并且以后可能

2、會有新的第三方的移動存儲設備，所以計算機必須有擴展性，能與目前未知而以后可能會出現(xiàn)的存儲設備進行數(shù)據(jù)交換。各個存儲設備間讀、寫的實現(xiàn)方法不同，U盤和移動硬盤只有這兩個方法，MP3Player還有一個PlayMusic方法。名詞定義：數(shù)據(jù)交換=讀，寫看到上面的問題，我想各位腦子中一定有了不少想法，這是個很好解決的問題，很多方案都能達到效果。下面，我列舉幾個典型的方案。解決方案列舉 方案一：分別定義FlashDisk、MP3Player、MobileHardDisk三個類，實現(xiàn)各自的Read和Write方法。然后在Computer類中實例化上述三個類，為每個類分別寫讀、寫方法。例如，為FlashD

3、isk寫ReadFromFlashDisk、WriteToFlashDisk兩個方法?？偣擦鶄€方法。方案二：定義抽象類MobileStorage，在里面寫虛方法Read和Write，三個存儲設備繼承此抽象類，并重寫Read和Write方法。Computer類中包含一個類型為MobileStorage的成員變量，并為其編寫get/set器，這樣Computer中只需要兩個方法：ReadData和WriteData，并通過多態(tài)性實現(xiàn)不同移動設備的讀寫。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(xiàn)此接口。Computer中通過依賴接口IMob

4、ileStorage實現(xiàn)多態(tài)性。方案四：定義接口IReadable和IWritable，兩個接口分別只包含Read和Write，然后定義接口IMobileStorage接口繼承自IReadable和IWritable，剩下的實現(xiàn)與方案三相同。下面，我們來分析一下以上四種方案：首先，方案一最直白，實現(xiàn)起來最簡單，但是它有一個致命的弱點：可擴展性差?；蛘哒f，不符合“開放-關閉原則”（注：意為對擴展開放，對修改關閉）。當將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，為每一種移動存儲設備實現(xiàn)一個不同的插口、并分別有各自的驅(qū)動程序。當有了一種新的移動存儲設

5、備后，我們就要將計算機大卸八塊，然后增加一個新的插口，在編寫一套針對此新設備的驅(qū)動程序。這種設計顯然不可取。此方案的另一個缺點在于，冗余代碼多。如果有100種移動存儲，那我們的Computer中豈不是要至少寫200個方法，這是不能接受的！我們再來看方案二和方案三，之所以將這兩個方案放在一起討論，是因為他們基本是一個方案（從思想層面上來說），只不過實現(xiàn)手段不同，一個是使用了抽象類，一個是使用了接口，而且最終達到的目的應該是一樣的。我們先來評價這種方案：首先它解決了代碼冗余的問題，因為可以動態(tài)替換移動設備，并且都實現(xiàn)了共同的接口，所以不管有多少種移動設備，只要一個Read方法和一個Write方法，

6、多態(tài)性就幫我們解決問題了。而對第一個問題，由于可以運行時動態(tài)替換，而不必將移動存儲類硬編碼在Computer中，所以有了新的第三方設備，完全可以替換進去運行。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，至于這個變量具體是什么類型，它并不知道，這取決于我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下降。那么這里該選抽象類還是接口呢？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。這里，我們的動機顯然是實現(xiàn)多態(tài)性而不是為了代碼復用，所以當然要

7、用接口。最后我們再來看一看方案四，它和方案三很類似，只是將“可讀”和“可寫”兩個規(guī)則分別抽象成了接口，然后讓IMobileStorage再繼承它們。這樣做，顯然進一步提高了靈活性，但是，這有沒有設計過度的嫌疑呢？我的觀點是：這要看具體情況。如果我們的應用中可能會出現(xiàn)一些類，這些類只實現(xiàn)讀方法或只實現(xiàn)寫方法，如只讀光盤，那么這樣做也是可以的。如果我們知道以后出現(xiàn)的東西都是能讀又能寫的，那這兩個接口就沒有必要了。其實如果將只讀設備的Write方法留空或拋出異常，也可以不要這兩個接口。總之一句話：理論是死的，人是活的，一切從現(xiàn)實需要來，防止設計不足，也要防止設計過度。在這里，我們姑且認為以后的移動存

8、儲都是能讀又能寫的，所以我們選方案三。實現(xiàn) 下面，我們要將解決方案加以實現(xiàn)。我選擇的語言是C#，但是在代碼中不會用到C#特有的性質(zhì)，所以使用其他語言的朋友一樣可以參考。首先編寫IMobileStorage接口：Code：IMobileStorage1namespaceInterfaceExample23publicinterfaceIMobileStorage45voidRead();/從自身讀數(shù)據(jù)6voidWrite();/將數(shù)據(jù)寫入自身78代碼比較簡單，只有兩個方法，沒什么好說的，接下來是三個移動存儲設備的具體實現(xiàn)代碼：U盤Code：FlashDisk1namespaceInterface

9、Example23publicclassFlashDisk:IMobileStorage45publicvoidRead()67Console.WriteLine(ReadingfromFlashDisk);8Console.WriteLine(Readfinished!);91011publicvoidWrite()1213Console.WriteLine(WritingtoFlashDisk);14Console.WriteLine(Writefinished!);151617MP3Code：MP3Player1namespaceInterfaceExample23publicclass

10、MP3Player:IMobileStorage45publicvoidRead()67Console.WriteLine(ReadingfromMP3Player);8Console.WriteLine(Readfinished!);91011publicvoidWrite()1213Console.WriteLine(WritingtoMP3Player);14Console.WriteLine(Writefinished!);151617publicvoidPlayMusic()1819Console.WriteLine(Musicisplaying);202122移動硬盤Code：Mo

11、bileHardDisk1namespaceInterfaceExample23publicclassMobileHardDisk:IMobileStorage45publicvoidRead()67Console.WriteLine(ReadingfromMobileHardDisk);8Console.WriteLine(Readfinished!);91011publicvoidWrite()1213Console.WriteLine(WritingtoMobileHardDisk);14Console.WriteLine(Writefinished!);151617可以看到，它們都實現(xiàn)

12、了IMobileStorage接口，并重寫了各自不同的Read和Write方法。下面，我們來寫Computer：Code：Computer1namespaceInterfaceExample23publicclassComputer45privateIMobileStorage_usbDrive;67publicIMobileStorageUsbDrive89get1011returnthis._usbDrive;1213set1415this._usbDrive=value;16171819publicComputer()20212223publicComputer(IMobileStora

13、geusbDrive)2425this.UsbDrive=usbDrive;262728publicvoidReadData()2930this._usbDrive.Read();313233publicvoidWriteData()3435this._usbDrive.Write();363738其中的UsbDrive就是可替換的移動存儲設備，之所以用這個名字，是為了讓大家覺得直觀，就像我們平常使用電腦上的USB插口插拔設備一樣。OK！下面我們來測試我們的“電腦”和“移動存儲設備”是否工作正常。我是用的C#控制臺程序，具體代碼如下：Code：測試代碼1namespaceInterfaceEx

14、ample23classProgram45staticvoidMain(stringargs)67Computercomputer=newComputer();8IMobileStoragemp3Player=newMP3Player();9IMobileStorageflashDisk=newFlashDisk();10IMobileStoragemobileHardDisk=newMobileHardDisk();1112Console.WriteLine(IinsertedmyMP3Playerintomycomputerandcopysomemusictoit:);13computer

15、.UsbDrive=mp3Player;14computer.WriteData();15Console.WriteLine();1617Console.WriteLine(Well,Ialsowanttocopyagreatmovietomycomputerfromamobileharddisk:);18computer.UsbDrive=mobileHardDisk;19computer.ReadData();20Console.WriteLine();2122Console.WriteLine(OK!Ihavetoreadsomefilesfrommyflashdiskandcopyan

16、otherfiletoit:);23computer.UsbDrive=flashDisk;24computer.ReadData();25computer.WriteData();26Console.ReadLine();272829現(xiàn)在編譯、運行程序，如果沒有問題，將看到如下運行結果：圖2.1 各種移動存儲設備測試結果好的，看來我們的系統(tǒng)工作良好。 后來 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，讓我們看看面向接口編程的威力吧！將測試程序修改成如下：Code：測試代碼1namespaceInterface

17、Example23classProgram45staticvoidMain(stringargs)67Computercomputer=newComputer();8IMobileStoragenewMobileStorage=newNewMobileStorage();910Console.WriteLine(Now,Iamtestingthenewmobilestorage:);11computer.UsbDrive=newMobileStorage;12computer.ReadData();13computer.WriteData();14Console.ReadLine();1516

18、17編譯、運行、看結果：哈哈，神奇吧，Computer一點都不用改動，就可以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的移動設備要接到我們的Computer上，我心想來吧，管你是“超級存儲”還是“特級存儲”，我的“面向接口編程大法”把你們統(tǒng)統(tǒng)搞定。但是，當設備真的送來，我傻眼了，開發(fā)這個新設備的團隊沒有拿到我們的IMobileStorage接口，自然也沒有遵照這個約定。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。但是，不要著急，我們回到現(xiàn)實來找

19、找解決的辦法。我們一起想想：如果你的Computer上只有USB接口，而有人拿來一個PS/2的鼠標要插上用，你該怎么辦？想起來了吧，是不是有一種叫“PS/2-USB”轉(zhuǎn)換器的東西？也叫適配器，可以進行不同接口的轉(zhuǎn)換。對了！程序中也有轉(zhuǎn)換器。這里，我要引入一個設計模式，叫“Adapter”。它的作用就如現(xiàn)實中的適配器一樣，把接口不一致的兩個插件接合起來。由于本篇不是講設計模式的，而且Adapter設計模式很好理解，所以我就不細講了，先來看我設計的類圖吧：如圖所示，雖然SuperStorage沒有實現(xiàn)IMobileStorage，但我們定義了一個實現(xiàn)IMobileStorage的SuperStor

20、ageAdapter，它聚合了一個SuperStorage，并將rd和wt適配為Read和Write，SuperStorageAdapter圖2.3 Adapter模式應用示意具體代碼如下：Code：SuperStorageAdapter1namespaceInterfaceExample23publicclassSuperStorageAdapter:IMobileStorage45privateSuperStorage_superStorage;67publicSuperStorageSuperStorage89get1011returnthis._superStorage;1213set1415this._superStorage=value;16171819publicvoidRead()2021this._superStorage.rd();222324publicvoidWrite()2526this._superStorage.wt();27282