面向接口编程详解(二)——编程实例.doc

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1、面向接口编程详解（二）编程实例问题的提出 定义：现在我们要开发一个应用，模拟移动存储设备的读写，即计算机与U盘、MP3、移动硬盘等设备进行数据交换。上下文（环境）：已知要实现U盘、MP3播放器、移动硬盘三种移动存储设备，要求计算机能同这三种设备进行数据交换，并且以后可能会有新的第三方的移动存储设备，所以计算机必须有扩展性，能与目前未知而以后可能会出现的存储设备进行数据交换。各个存储设备间读、写的实现方法不同，U盘和移动硬盘只有这两个方法，MP3Player还有一个PlayMusic方法。名词定义：数据交换=读，写看到上面的问题，我想各位脑子中一定有了不少想法，这是个很好解决的问题，很多方案都能

2、达到效果。下面，我列举几个典型的方案。解决方案列举 方案一：分别定义FlashDisk、MP3Player、MobileHardDisk三个类，实现各自的Read和Write方法。然后在Computer类中实例化上述三个类，为每个类分别写读、写方法。例如，为FlashDisk写ReadFromFlashDisk、WriteToFlashDisk两个方法。总共六个方法。方案二：定义抽象类MobileStorage，在里面写虚方法Read和Write，三个存储设备继承此抽象类，并重写Read和Write方法。Computer类中包含一个类型为MobileStorage的成员变量，并为其编写get/

3、set器，这样Computer中只需要两个方法：ReadData和WriteData，并通过多态性实现不同移动设备的读写。方案三：与方案二基本相同，只是不定义抽象类，而是定义接口IMobileStorage，移动存储器类实现此接口。Computer中通过依赖接口IMobileStorage实现多态性。方案四：定义接口IReadable和IWritable，两个接口分别只包含Read和Write，然后定义接口IMobileStorage接口继承自IReadable和IWritable，剩下的实现与方案三相同。下面，我们来分析一下以上四种方案：首先，方案一最直白，实现起来最简单，但是它有一个致命的

4、弱点：可扩展性差。或者说，不符合“开放-关闭原则”（注：意为对扩展开放，对修改关闭）。当将来有了第三方扩展移动存储设备时，必须对Computer进行修改。这就如在一个真实的计算机上，为每一种移动存储设备实现一个不同的插口、并分别有各自的驱动程序。当有了一种新的移动存储设备后，我们就要将计算机大卸八块，然后增加一个新的插口，在编写一套针对此新设备的驱动程序。这种设计显然不可取。此方案的另一个缺点在于，冗余代码多。如果有100种移动存储，那我们的Computer中岂不是要至少写200个方法，这是不能接受的！我们再来看方案二和方案三，之所以将这两个方案放在一起讨论，是因为他们基本是一个方案（从思想层

5、面上来说），只不过实现手段不同，一个是使用了抽象类，一个是使用了接口，而且最终达到的目的应该是一样的。我们先来评价这种方案：首先它解决了代码冗余的问题，因为可以动态替换移动设备，并且都实现了共同的接口，所以不管有多少种移动设备，只要一个Read方法和一个Write方法，多态性就帮我们解决问题了。而对第一个问题，由于可以运行时动态替换，而不必将移动存储类硬编码在Computer中，所以有了新的第三方设备，完全可以替换进去运行。这就是所谓的“依赖接口，而不是依赖与具体类”，不信你看看，Computer类只有一个MobileStorage类型或IMobileStorage类型的成员变量，至于这个变量

6、具体是什么类型，它并不知道，这取决于我们在运行时给这个变量的赋值。如此一来，Computer和移动存储器类的耦合度大大下降。那么这里该选抽象类还是接口呢？还记得第一篇文章我对抽象类和接口选择的建议吗？看动机。这里，我们的动机显然是实现多态性而不是为了代码复用，所以当然要用接口。最后我们再来看一看方案四，它和方案三很类似，只是将“可读”和“可写”两个规则分别抽象成了接口，然后让IMobileStorage再继承它们。这样做，显然进一步提高了灵活性，但是，这有没有设计过度的嫌疑呢？我的观点是：这要看具体情况。如果我们的应用中可能会出现一些类，这些类只实现读方法或只实现写方法，如只读光盘，那么这样做

7、也是可以的。如果我们知道以后出现的东西都是能读又能写的，那这两个接口就没有必要了。其实如果将只读设备的Write方法留空或抛出异常，也可以不要这两个接口。总之一句话：理论是死的，人是活的，一切从现实需要来，防止设计不足，也要防止设计过度。在这里，我们姑且认为以后的移动存储都是能读又能写的，所以我们选方案三。实现 下面，我们要将解决方案加以实现。我选择的语言是C#，但是在代码中不会用到C#特有的性质，所以使用其他语言的朋友一样可以参考。首先编写IMobileStorage接口：Code：IMobileStorage1namespaceInterfaceExample23publicinterfa

8、ceIMobileStorage45voidRead();/从自身读数据6voidWrite();/将数据写入自身78代码比较简单，只有两个方法，没什么好说的，接下来是三个移动存储设备的具体实现代码：U盘Code：FlashDisk1namespaceInterfaceExample23publicclassFlashDisk:IMobileStorage45publicvoidRead()67Console.WriteLine(ReadingfromFlashDisk);8Console.WriteLine(Readfinished!);91011publicvoidWrite()1213C

9、onsole.WriteLine(WritingtoFlashDisk);14Console.WriteLine(Writefinished!);151617MP3Code：MP3Player1namespaceInterfaceExample23publicclassMP3Player:IMobileStorage45publicvoidRead()67Console.WriteLine(ReadingfromMP3Player);8Console.WriteLine(Readfinished!);91011publicvoidWrite()1213Console.WriteLine(Wri

10、tingtoMP3Player);14Console.WriteLine(Writefinished!);151617publicvoidPlayMusic()1819Console.WriteLine(Musicisplaying);202122移动硬盘Code：MobileHardDisk1namespaceInterfaceExample23publicclassMobileHardDisk:IMobileStorage45publicvoidRead()67Console.WriteLine(ReadingfromMobileHardDisk);8Console.WriteLine(R

11、eadfinished!);91011publicvoidWrite()1213Console.WriteLine(WritingtoMobileHardDisk);14Console.WriteLine(Writefinished!);151617可以看到，它们都实现了IMobileStorage接口，并重写了各自不同的Read和Write方法。下面，我们来写Computer：Code：Computer1namespaceInterfaceExample23publicclassComputer45privateIMobileStorage_usbDrive;67publicIMobileS

12、torageUsbDrive89get1011returnthis._usbDrive;1213set1415this._usbDrive=value;16171819publicComputer()20212223publicComputer(IMobileStorageusbDrive)2425this.UsbDrive=usbDrive;262728publicvoidReadData()2930this._usbDrive.Read();313233publicvoidWriteData()3435this._usbDrive.Write();363738其中的UsbDrive就是可替

13、换的移动存储设备，之所以用这个名字，是为了让大家觉得直观，就像我们平常使用电脑上的USB插口插拔设备一样。OK！下面我们来测试我们的“电脑”和“移动存储设备”是否工作正常。我是用的C#控制台程序，具体代码如下：Code：测试代码1namespaceInterfaceExample23classProgram45staticvoidMain(stringargs)67Computercomputer=newComputer();8IMobileStoragemp3Player=newMP3Player();9IMobileStorageflashDisk=newFlashDisk();10IMo

14、bileStoragemobileHardDisk=newMobileHardDisk();1112Console.WriteLine(IinsertedmyMP3Playerintomycomputerandcopysomemusictoit:);13computer.UsbDrive=mp3Player;14computer.WriteData();15Console.WriteLine();1617Console.WriteLine(Well,Ialsowanttocopyagreatmovietomycomputerfromamobileharddisk:);18computer.Us

15、bDrive=mobileHardDisk;19computer.ReadData();20Console.WriteLine();2122Console.WriteLine(OK!Ihavetoreadsomefilesfrommyflashdiskandcopyanotherfiletoit:);23computer.UsbDrive=flashDisk;24computer.ReadData();25computer.WriteData();26Console.ReadLine();272829现在编译、运行程序，如果没有问题，将看到如下运行结果：图2.1 各种移动存储设备测试结果好的，

16、看来我们的系统工作良好。 后来 刚过了一个星期，就有人送来了新的移动存储设备NewMobileStorage，让我测试能不能用，我微微一笑，心想这不是小菜一碟，让我们看看面向接口编程的威力吧！将测试程序修改成如下：Code：测试代码1namespaceInterfaceExample23classProgram45staticvoidMain(stringargs)67Computercomputer=newComputer();8IMobileStoragenewMobileStorage=newNewMobileStorage();910Console.WriteLine(Now,Iamt

17、estingthenewmobilestorage:);11computer.UsbDrive=newMobileStorage;12computer.ReadData();13computer.WriteData();14Console.ReadLine();151617编译、运行、看结果：哈哈，神奇吧，Computer一点都不用改动，就可以使新的设备正常运行。这就是所谓“对扩展开放，对修改关闭”。图2.2 新设备扩展测试结果又过了几天，有人通知我说又有一个叫SuperStorage的移动设备要接到我们的Computer上，我心想来吧，管你是“超级存储”还是“特级存储”，我的“面向接口编程大

18、法”把你们统统搞定。但是，当设备真的送来，我傻眼了，开发这个新设备的团队没有拿到我们的IMobileStorage接口，自然也没有遵照这个约定。这个设备的读、写方法不叫Read和Write，而是叫rd和wt，这下完了不符合接口啊，插不上。但是，不要着急，我们回到现实来找找解决的办法。我们一起想想：如果你的Computer上只有USB接口，而有人拿来一个PS/2的鼠标要插上用，你该怎么办？想起来了吧，是不是有一种叫“PS/2-USB”转换器的东西？也叫适配器，可以进行不同接口的转换。对了！程序中也有转换器。这里，我要引入一个设计模式，叫“Adapter”。它的作用就如现实中的适配器一样，把接口不

19、一致的两个插件接合起来。由于本篇不是讲设计模式的，而且Adapter设计模式很好理解，所以我就不细讲了，先来看我设计的类图吧：如图所示，虽然SuperStorage没有实现IMobileStorage，但我们定义了一个实现IMobileStorage的SuperStorageAdapter，它聚合了一个SuperStorage，并将rd和wt适配为Read和Write，SuperStorageAdapter图2.3 Adapter模式应用示意具体代码如下：Code：SuperStorageAdapter1namespaceInterfaceExample23publicclassSuperSt

20、orageAdapter:IMobileStorage45privateSuperStorage_superStorage;67publicSuperStorageSuperStorage89get1011returnthis._superStorage;1213set1415this._superStorage=value;16171819publicvoidRead()2021this._superStorage.rd();222324publicvoidWrite()2526this._superStorage.wt();272829好，现在我们来测试适配过的新设备，测试代码如下：Cod

21、e：测试代码1namespaceInterfaceExample23classProgram45staticvoidMain(stringargs)67Computercomputer=newComputer();8SuperStorageAdaptersuperStorageAdapter=newSuperStorageAdapter();9SuperStoragesuperStorage=newSuperStorage();10superStorageAdapter.SuperStorage=superStorage;1112Console.WriteLine(Now,Iamtesting

22、thenewsuperstoragewithadapter:);13computer.UsbDrive=superStorageAdapter;14computer.ReadData();15computer.WriteData();16Console.ReadLine();171819运行后会得到如下结果：图2.4 利用Adapter模式运行新设备测试结果OK！虽然遇到了一些困难，不过在设计模式的帮助下，我们还是在没有修改Computer任何代码的情况下实现了新设备的运行。好了，理论在第一篇讲得足够多了，所以这里我就不多讲了。希望各位朋友结合第一篇的理论和这个例子，仔细思考面向接口的问题。当然，不要忘了结合现实。