面向接口編程----思維

相信看到這篇文字的人已經不需要了解什麼是接口了，我就不再過多的做介紹了，直接步入正題，接口測試如何編寫。那麼在這一篇裏，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。爲充分考慮到初學者，所以這個例子非常簡單，望各位高手見諒。

　　爲了擺脫新手的概念，我這裏也儘量不用main方法，而採用testNG編寫測試用例。

定義：現在我們要開發一個應用，模擬移動存儲設備的讀寫，即計算機與U盤、MP3、移動硬盤等設備進行數據交換。

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，並且以後可能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：數據交換={讀，寫}

解決方案列舉

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

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中只需要兩個方法：ReadData和WriteData，並通過多態性實現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，移動存儲器類實現此接口。Computer中通過依賴接口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，然後定義接口IMobileStorage接口繼承自IReadable和IWritable，剩下的實現與方案三相同。

下面，我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，但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，爲每一種移動存儲設備實現一個不同的插口、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，我們就要將計算機大卸八塊，然後增加一個新的插口，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。

　　此方案的另一個缺點在於，冗餘代碼多。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！

　　再看方案二和方案三，之所以將這兩個方案放在一起討論，是因爲他們基本是一個方案（從思想層面上來說），只不過實現手段不同，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餘的問題，因爲可以動態替換移動設備，並且都實現了共同的接口，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，多態性就幫我們解決問題了。而對第一個問題，由於可以運行時動態替換，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，至於這個變量具體是什麼類型，它並不知道，這取決於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。

　　那麼這裏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。這裏，我們的動機顯然是實現多態性而不是爲了代碼複用，所以當然要用接口。

　　最後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”兩個規則分別抽象成了接口，然後讓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，那麼這樣做也是可以的。如果我們知道以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，一切從現實需要來，防止設計不足，也要防止設計過度。

　　在這裏，我們姑且認爲以後的移動存儲都是能讀又能寫的，所以我們選方案三。

實現

下面，我們要將解決方案加以實現。我選擇的語言是Java，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：IMobileStorage

1 public interface IMobileStorage {
2 
3     void Read();                    // 讀取數據
4     void Write();                   // 寫入數據
5 
6 }

　　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

Code：FlashDisk

 1 public class FlashDisk implements IMobileStorage{
 2     @Override
 3     public void Read() {
 4         System.out.println("Reading from FlashDisk……");
 5         System.out.println("Read finished!");
 6     }
 7 
 8     @Override
 9     public void Write() {
10         System.out.println("Writing to FlashDisk……");
11         System.out.println("Write finished!");
12     }
13 }

MP3

Code：MP3Player

public class MP3Player implements IMobileStorage{
    @Override
    public void Read() {
        System.out.println("Reading from MP3Player……");
        System.out.println("Read finished!");
    }

    @Override
    public void Write() {
        System.out.println("Writing to MP3Player……");
        System.out.println("Write finished!");
    }

    public void PlayMusic(){
        System.out.println("Music is playing……");
    }
}

移動硬盤

Code：MobileHardDisk

public class MobileHardDisk implements IMobileStorage{

    @Override
    public void Read() {
        System.out.println("Reading from MobileHardDisk……");
        System.out.println("Read finished!");
    }

    @Override
    public void Write() {
        System.out.println("Writing to MobileHardDisk……");
        System.out.println("Write finished!");
    }

}

　　可以看到，它們都實現了IMobileStorage接口，並重寫了各自不同的Read和Write方法。下面，我們來寫Computer：

Code：Computer

public class Computer {
    private IMobileStorage _usbDrive;

    public IMobileStorage get_usbDrive() {
        return _usbDrive;
    }

    public void set_usbDrive(IMobileStorage _usbDrive) {
        this._usbDrive = _usbDrive;
    }

    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，之所以用這個名字，是爲了讓大家覺得直觀，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Java控制檯程序打印結果，具體代碼如下：

Code：測試代碼

public class ToTest {
    @Test
    public void program1(){
        Computer computer = new Computer();
        IMobileStorage mp3Player = new MP3Player();
        IMobileStorage flashDisk = new FlashDisk();
        IMobileStorage moblieHardDisk = new MobileHardDisk();

        System.out.println("I inserted my MP3 Player into my computer and copy some music to it:");
        computer.set_usbDrive(mp3Player);
        computer.WriteData();
        System.out.println("====================");

        System.out.println("Well,I also want to copy a great movie to my computer from a mobile hard disk:");
        computer.set_usbDrive(moblieHardDisk);
        computer.ReadData();
        System.out.println("====================");

        System.out.println("OK!I have to read some files from my flash disk and copy another file to it:");
        computer.set_usbDrive(flashDisk);
        computer.ReadData();
        computer.WriteData();
        System.out.println();
    }

運行結果如下：

　　　　　　　　　　　　　　圖2.1 各種移動存儲設備測試結果

　　好的，看來我們的系統工作良好。

　　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，讓我們看看面向接口編程的威力吧！將測試程序修改成如下：

（NewMobileStorage的類請參照u盤、移動硬盤等類編寫……也可以自創）

測試代碼

    @Test
    public void program2(){
        Computer computer = new Computer();
        IMobileStorage newMobileStorage = new NewMoblieStorage();
        computer.set_usbDrive(newMobileStorage);
        newMobileStorage.Write();
        newMobileStorage.Read();

    }

運行結果：

　　　　　　　　　　　　　　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”把你們統統搞定。

　　但是，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，不要着急，我們回到現實來找找解決的辦法。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，你該怎麼辦？想起來了吧，是不是有一種叫“PS/2-USB”轉換器的東西？也叫適配器，可以進行不同接口的轉換。對了！程序中也有轉換器。

　　這裏，我要引入一個設計模式，叫“Adapter”。它的作用就如現實中的適配器一樣，把接口不一致的兩個插件接合起來。由於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IMobileStorage，但我們定義了一個實現IMobileStorage的SuperStorageAdapter，它聚合了一個SuperStorage，並將rd和wt適配爲Read和Write，SuperStorageAdapter（這裏注意自行編寫SuperStorage的類和他用到的接口）

　　　　　　　　　　　　圖2.3 Adapter模式應用示意

具體代碼如下：

Code：SuperStorageAdapter

 1 public class SuperStorageAdapter implements IMobileStorage {
 2     private SuperStorage _superStorage;
 3 
 4     public SuperStorage get_superStorage() {
 5         return _superStorage;
 6     }
 7 
 8     public void set_superStorage(SuperStorage _superStorage) {
 9         this._superStorage = _superStorage;
10     }
11 
12     @Override
13     public void Read(){
14         this._superStorage.rd();
15     }
16 
17     @Override
18     public void Write() {
19         this._superStorage.wt();
20     }
21 }

好，現在我們來測試適配過的新設備，測試代碼如下：

Code：測試代碼

  @Test
    public void program3(){
        Computer computer = new Computer();
        SuperStorageAdapter superStorageAdapter = new SuperStorageAdapter();
        SuperStorage superStorage = new SuperStorage();
        superStorageAdapter.set_superStorage(superStorage);

        System.out.println("Now,I am testing the new super storage with adapter:");
        computer.set_usbDrive(superStorageAdapter);
        computer.ReadData();
        computer.WriteData();
        System.out.println();
    }

運行結果：

　　　　　　　　　　圖2.4 利用Adapter模式運行新設備測試結果

　　OK！雖然遇到了一些困難，不過在設計模式的幫助下，我們還是在沒有修改Computer任何代碼的情況下實現了新設備的運行。希望各位朋友結合第一篇的理論和這個例子，仔細思考面向接口的問題。當然，不要忘了結合現實。

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