面向接口編程詳解(三)——模式研究



通過前面兩篇,我想各位朋友對“面向接口編程”的思想有了一定認識,並通過第二篇的例子,獲得了一定的直觀印象。但是,第二篇中的例子旨在展示面向接口編程的實現方法,比較簡單,不能體現出面向接口編程的優勢和這種思想的內涵。那麼,這一篇作爲本系列的終結篇,將通過分析幾個比較有深度的模式或架構,解析隱藏其背後的面向接口思想。這篇我將要分析的分別是MVC模式和.NET平臺的分層架構。

這篇的內容可能會比較抽象,望諒解。

1.從MVC開始

MVC簡介:

本文不打算詳細解釋MVC架構,而是把重點放在其中的面向接口思想上。所以在這裏,只對MVC做一個簡略的介紹。

MVC是一種用於表示層設計的複合設計模式。M、V、C分別表示模型(Model)、View(視圖)、Controller(控制器)。它們的職責如下:

模型:用於存儲應用中的數據及運行邏輯,是應用的實體。

視圖:負責可視部分,用於與用戶交互及呈現數據。視圖只負責顯示,不負責將用戶的操作行爲解釋給模型。

控制器:負責將用戶的行爲解釋給模型。根據指定的策略和用戶的操作,調用模型的邏輯。

關於三者的關係,我畫了一張圖,大家請看:

圖3.1 MVC模式示意

它們之間的交互有以下幾種:

1.當用戶在視圖上做任何需要調用模型的操作時,它的請求將被控制器 截獲。

2.控制器按照自身指定的策略,將用戶行爲翻譯成模型操作,調用模型相應邏輯實現。

3.控制器可能會在接到視圖操作時,指定視圖做某些改變。

4.當模型的狀態發生改變時,將通過某種方式通知視圖。

5.視圖可以從模型獲取狀態,從而改變自己的顯示。

 MVC介紹完了,那麼可能會有人問,我們的主題呢?面向接口思想呢?其實,MVC中處處都存在面向接口的影子。下面,我對其中幾個側面進行解釋。

1.首先我們可以看到,視圖和模型是有直接交互的,也就是上面的4、5兩點。但是有一點可能會讓你吃驚:它們兩個誰也不“認識”誰,即它們相互並不知道對方是做什麼的、有什麼屬性、有什麼方法,但是它們能交互。這是怎麼做到的呢?因爲它們個各知道對方實現了某一個接口。

此乃面向接口思想一大作用:使相互不認識的類進行交互。這樣做是很有好處的,首先它們之間的耦合度大大降低,其次雙方都可以進行替換,只要實現了相同的接口,就沒有問題。

打個不太恰當的比喻。我們都知道120這個電話號碼,是急救電話。其實120就是個接口,因爲當你撥打這個電話時,你不知道那邊是哪所醫院,甚至不知道那邊是不是醫院,你只知道電話那頭的地方可以救人,也可以說實現了IHelp接口。這樣,你通過一個號碼可以說同全部的救人機構聯繫起來了,當有緊急事件,接線控制那邊會將你的請求接到最近可用的機構,你就可以最快的得到幫助。

現在我們假設沒有使用面向接口思想,來看看會發生什麼恐怖的事情:首先,我家的120號碼是綁定在本市第一人民醫院的,即當我撥打120時,只能撥通第一人民醫院。如果有一天我食物中毒了,急忙撥通了120,但是電話那邊告訴我他們醫院的救護車都派出去了,我問那怎麼接通別家醫院的電話,那邊的MM很溫柔的告訴我,讓我打電話給網通公司,然後重新爲我佈線。於是我吐血而亡……

言歸正傳。這裏,我要引入一個設計模式,叫觀察着(Observer)模式。這個模式大約是這樣的:整個模式中有兩種實體:觀察者和被觀察者,它們分別實現一個接口,這裏我們姑且叫做IObserver與IObserverSubject。IObserver只有一個方法,例如叫Update,當被觀察者狀態改變時,調用這個方法,用來通知觀察者。IObserverSubject接口有兩個方法,都是供觀察者調用。一個用來將觀察者註冊爲此被觀察者的觀察對象,另一個用於將觀察者移除。

一般情況下,一個被觀察者對應多個觀察者。

在MVC中,視圖是觀察者,模型是被觀察者,當模型狀態改變時,調用所有觀察者的Update方法,通知視圖模型有變,視圖在Update方法裏寫下響應代碼,完成操作。通過這個方法,視圖和模型就可以在僅依賴接口的情形下進行交互,而不必強耦合,而且在模型不變的情況下,視圖可以隨意替換。(只要實現了IObserver)

2. 在MVC中另一個使用接口的地方就是控制器,這裏我要首先引入一個設計模式:策略模式(Strategy)。在MVC中,控制器就使用了這個模式。

剛纔我說過,視圖負責與用戶交互,但是,它只負責界面顯示部分,至於當用戶做了某個操作(如單擊某個按鈕)後系統應該怎麼反應,視圖並不負責,它只是將這個動作交給控制器,控制器根據內置的策略,將用戶操作翻譯成模型的邏輯。這就是說,同一個視圖、同一種操作,模型可以做出不同的反應,這取決與控制器的內置策略。所以,我們的系統中可以有很多控制器,它們有不同的策略,當視圖希望改變策略時,它可以更換控制器。怎麼實現呢?這就需要視圖不能和具體控制器耦合,而是要僅依賴一個控制器接口(如IController),並聚合一個IController的實例。當希望更改策略時,可以在系統運行時動態更換Controller,這就是策略模式的實現。

關於MVC的接口思想就先介紹到這裏。其實MVC中還有很多地方用到面向接口,由於本文不是專門介紹MVC或設計模式的,所以對用到的模式沒有做詳解,而是把重點放在其中的面向接口思想上。如果沒有設計模式的基礎,讀上文可能會有些困難,希望各位見諒!我打算在以後專門寫文章來解析MVC。

2..NET平臺下分層架構的面向接口思想

我們知道,在做大一點的系統應用時(特別是B/S架構),比較好的方法是分層架構。所謂分層架構,是指將系統從職責上分成若干層,每層各司其職,上層依賴下層完成操作。

在.NET平臺上,比較經典的分層架構是三層架構,從下到上依次是:數據訪問層、業務邏輯層、表示層。各層職責如下:

數據訪問層:負責與數據源交互,完成數據訪問等一系列操作。

業務邏輯層:完成與系統業務有關的邏輯操作。

表示層:負責與用戶交互、呈現數據等一切與系統表示有關的操作。

剛纔我們說過,分層架構下是向下依賴的(不考慮依賴倒置),也就是業務邏輯層要調用數據訪問層完成與數據源有關的操作,而表示層調用業務邏輯層完成業務邏輯工作。但是,表示層對數據訪問層是沒有依賴的。

在這個架構中,每一層都不是一個類,而是一個類族,例如,在一個CMS系統中,數據訪問層可能會有一系列的類,分別負責用戶、文章、評論等業務實體的數據訪問操作,而業務邏輯層也一樣。如果我們直接依賴,即業務邏輯層實例化數據訪問層的類,表示層再實例化業務邏輯層的類,會造成強耦合。如果我想把數據庫從SQLServer換成MySQL,則要改變整個業務邏輯層代碼,這是個不好的設計。(還記得“開放-關閉”原則嗎)所以,一般的做法是,爲數據訪問層和業務邏輯層分別定義一族接口,業務邏輯層不依賴具體的數據訪問層,而是僅依賴數據訪問層的接口族,表示層也一樣,依賴業務邏輯層的接口族。如此一來,當要更換數據庫時,我們就不必改寫整個業務邏輯層,因爲業務邏輯層里根本沒有任何數據訪問層中的具體類,而全是通過接口實現的。在.NET中,只要配合配置文件和反射機制,再運用Abstract Factory設計模式,就可以實現“依賴注入”,即在不改動代碼的情況下根據配置選擇相應的層次組件。這樣,我們就可以爲不通數據庫分別實現數據訪問層,也可以編寫ORM的數據訪問層,甚至是基於XML的,只要實現了數據訪問層接口族,就可以和業務邏輯層無縫連接,從而極大提高了軟件的靈活性和可維護性。當然要更改業務邏輯層也是一樣。

如果說,前面的例子都是從微觀視角討論接口,那麼,這個例子則從宏觀視角展現了面向接口編程的內涵和優勢。很抱歉在這裏不能對這個架構深入講解,有興趣的朋友可以參考微軟的官方示例.NET PetShop4。(但是請注意,這個示例中業務邏輯層沒有定義接口族,而是強耦合於表示層中,這可能是因爲考慮到在這個系統中業務邏輯沒有更改的可能。另外由於是個示例,不是真正的B2C系統,所以業務邏輯層很簡單。)

好了,本系列文章就到這裏。希望各位朋友通過這三篇文章,能對“面向接口編程”有一定的瞭解。當然,我只是起到一個拋磚引玉的作用,其真正的內涵和精髓,還需要各位從實踐中慢慢認識。還有,就是面向接口思想不是孤立的,它和設計模式等內容都是面向對象大系中的精華,而且是相互滲透、相互聯繫的。其實,很多設計模式就是面向接口思想的體現。我們應該把這些放在一起學習,從而真正提供自己的面向對象思考能力和實戰能力。

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