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C#語言引入了許多新的語法來表達(dá)程序設(shè)計。我們所選擇的技巧，實際上是向維護(hù)、擴(kuò)展和使用我們軟件的開發(fā)人員表達(dá)了我們的設(shè)計意圖。所有的C#類型都生存于.NET環(huán)境中。.NET環(huán)境對于所有類型的能力也都有某種假設(shè)。如果我們違反了這些假設(shè)，那么類型不能正常工作的可能性就會大大增加。 本章的條款并不是要對軟件設(shè)計技巧進(jìn)行概要介紹——這方面的著作已經(jīng)不少。相反，本章主要探討如何更好地利用不同的C#語言特性，來表達(dá)我們的軟件設(shè)計意圖。C#語言的設(shè)計者們添加了許多語言特性，來讓我們更清晰地表達(dá)現(xiàn)代軟件設(shè)計中的各種慣用法（idiom）。某些語言特性之間的差別非常小，我們通常有許多選擇。選擇多剛開始看起來似乎是好事情，但是當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)需要擴(kuò)展現(xiàn)有的程序時，區(qū)別就開始顯現(xiàn)了。我們首先要確保很好地理解本章中的各個條款，然后在應(yīng)用它們的時候，要對軟件未來可能的擴(kuò)展有一個清醒的認(rèn)識。 某些語法的改變使我們擁有了新的詞匯來表述日常的慣用法。屬性、索引器、事件和委托都是這樣例子，還有類與接口的區(qū)別：類定義類型，接口聲明行為?；惵暶黝愋?，同時定義一組相關(guān)類型所共有的行為。其他一些設(shè)計慣用法也由于垃圾收集器的引入而有所改變。而且，由于絕大多數(shù)變量都是引用類型，因此也會為我們的設(shè)計慣用法帶來一些變化。 本章的推薦條款將幫助大家選擇最自然的構(gòu)造來表達(dá)自己的軟件設(shè)計，從而使創(chuàng)建的軟件更易于維護(hù)、擴(kuò)展和使用。 條款19：定義并實現(xiàn)接口優(yōu)于繼承類型 抽象基類為類層次（class hierarchy）提供了一個共用的祖先類（ancestor）。接口則描述了一組可以由某個類型實現(xiàn)的緊湊的功能。每一個都有自己的用武之地，但用處各不相同。接口是一種按合同設(shè)計（design by contract）的方式：一個實現(xiàn)了某個接口的類型，必須提供接口中約定的方法實現(xiàn)。抽象基類則為一組相關(guān)的類型提供了一個共用的抽象。下面的表述雖然是陳詞濫調(diào)，但是很有用：繼承意味著“is a”，接口意味著“behaves like”。這些表述之所以至今仍有生命力，是因為它們很好地描述了兩種構(gòu)造之間的差別：基類描述了對象是什么；接口描述了對象的行為方式。 接口描述了一組功能，或者說一個合同。我們可以在接口中為任何構(gòu)造創(chuàng)建占位符（placeholder）：方法、屬性、索引器和事件。任何實現(xiàn)了接口的類型都必須為接口中定義的所有元素提供具體的實現(xiàn)，即必須實現(xiàn)所有的方法，提供所有的屬性訪問器和索引器，并定義接口中定義的所有事件。我們應(yīng)該識別可重用的行為，并將它們提取出來定義在接口中。我們可以將接口用做函數(shù)的參數(shù)，并返回值。由于不相關(guān)的類型可以共同實現(xiàn)一個接口，因此我們將有更多機(jī)會重用代碼。而且，實現(xiàn)一個接口對于開發(fā)人員來說，要比繼承一個我們創(chuàng)建的類型更加容易。 我們不能在接口中提供任何成員的實現(xiàn)。接口不能包含實現(xiàn)，也不能包含任何具體的數(shù)據(jù)成員。接口是在聲明一種合同：所有實現(xiàn)了接口的類型都要負(fù)責(zé)履行其中的約定。 除了描述共同的行為外，抽象基類還可以為派生類型提供一些具體的實現(xiàn)。在抽象類中，我們可以指定數(shù)據(jù)成員、具體的方法、虛方法的實現(xiàn)、屬性、事件和索引器?；惪梢詫崿F(xiàn)一些具體的方法，因此可以為子類提供一些通用的可重用代碼。任何元素都可以為虛擬成員、抽象成員或者非虛成員。抽象基類可以為任何具體的行為提供一個實現(xiàn)，而接口則不能。 這種實現(xiàn)重用還提供了另一種好處：如果向基類中添加一個方法，所有派生類都將自動隱含這個方法。從這個角度來看，基類為我們提供了一種隨時間推移可以有效擴(kuò)展多個類型功能的方式。通過向基類中添加并實現(xiàn)某種功能，所有的派生類都將立即擁有該功能。而向接口中添加一個成員，則會破壞所有實現(xiàn)了該接口的類。它們不會包含新的方法，并且不會再通過編譯。每一個具體的類型都必須更新自己，來實現(xiàn)新的成員。 在抽象基類和接口之間做選擇，實際上是一個如何隨著時間的推移更好地支持抽象的問題。接口的特點是比較穩(wěn)定：我們將一組功能封裝在一個接口中，作為其他類型的實現(xiàn)合同?；悇t可以隨著時間的推移進(jìn)行擴(kuò)展。這些擴(kuò)展將成為每個派生類的一部分。 上述兩種模型可以混合使用，從而允許類型在支持多個接口的同時，可以重用實現(xiàn)代碼。一個典型的例子是System.Collections.CollectionBase。該類提供了一個基類，使用它可以避免.NET集合類中缺乏類型安全的問題。同時，它也實現(xiàn)了幾個我們需要的接口：IList、ICollection和IEnumerable。另外，它還提供了一些受保護(hù)的方法，我們可以重寫它們來定制一些自己需要的行為。IList接口包含的Insert()方法會將一個新的對象添加到集合中。不用提供我們自己的Insert()實現(xiàn)，我們就可以通過重寫CollectionBase類的OnInsert()或者OnInsertCcomplete()虛方法來處理一些事件。 public class IntList : System.Collections.CollectionBase { protected override void OnInsert( int index, object value ) { try { int newValue = System.Convert.ToInt32( value ); Console.WriteLine( "Inserting {0} at position {1}", index.ToString(), value.ToString()); Console.WriteLine( "List Contains {0} items", this.List.Count.ToString()); } catch( FormatException e ) { throw new ArgumentException( "Argument Type not an integer", "value", e ); } } protected override void OnInsertComplete( int index, object value ) { Console.WriteLine( "Inserted {0} at position {1}", index.ToString( ), value.ToString( )); Console.WriteLine( "List Contains {0} items", this.List.Count.ToString( ) ); } } public class MainProgram { public static void Main() { IntList l = new IntList(); IList il = l as IList; il.Insert( 0,3 ); il.Insert( 0, "This is bad" ); } } 上述代碼創(chuàng)建了一個整數(shù)數(shù)組鏈表，并使用IList接口指針往集合中添加兩個不同的值。通過重寫OnInsert()方法，IntList類可以測試插入值的類型，如果其類型不是整數(shù)，它就會拋出一個異常。基類為我們提供了默認(rèn)的實現(xiàn)，并設(shè)置了一些掛鉤（hook）供我們定制派生類的行為。 CollectionBase基類為我們提供了一個可用的實現(xiàn)。我們基本上不需要編寫很多代碼，因為可以使用基類中提供的通用實現(xiàn)。但是IntList的公有API來自于CollectionBase實現(xiàn)的接口：IList、ICollection和IEnumerable。CollectionBase為我們提供了這些接口的通用實現(xiàn)。 下面談?wù)剬⒔涌谟米鰠?shù)和返回值的情況。一個接口可以被任意數(shù)量的無關(guān)類型實現(xiàn)。針對接口的編碼方式（coding to interface）為其他開發(fā)人員提供了比針對基類型的編碼方式（coding to base class type）更大的靈活性。這很重要，因為.NET環(huán)境將類型繼承層次限定為單繼承。 下面兩個方法執(zhí)行的是同樣的任務(wù)： public void PrintCollection( IEnumerable collection ) { foreach( object o in collection ) Console.WriteLine( "Collection contains {0}", o.ToString( ) ); } public void PrintCollection( CollectionBase collection ) { foreach( object o in collection ) Console.WriteLine( "Collection contains {0}", o.ToString( ) ); } 第2個方法的可重用性比較差，它不能和Arrays、ArrayLists、DataTables、Hashtables、ImageLists或其他很多集合類一起使用。將接口作為方法的參數(shù)類型不僅適應(yīng)面廣，而且易于重用。 使用接口為一個類定義API還會為我們提供更大的靈活性。例如，許多應(yīng)用程序都使用DataSet在應(yīng)用程序的組件之間傳遞數(shù)據(jù)。這樣，就很容易將代碼像如下一樣寫死： public DataSet TheCollection { get { return _dataSetCollection; } } 這會使我們很容易在將來遇到問題。比如，在未來的某個時候，我們可能不希望向外界提供DataSet，轉(zhuǎn)而提供DataTable或者DataView，甚至是創(chuàng)建自定義的對象。所有這些改變都會破壞現(xiàn)有的代碼。當(dāng)然，我們可以改變參數(shù)類型，但是那會改變類型的公有接口。改變一個類的公有接口，會導(dǎo)致我們對龐大的系統(tǒng)做很多改變。該公有屬性被訪問的所有地方，都需要進(jìn)行改變。 第2個問題更為直接和棘手：DataSet類提供有許多方法可以改變其中包含的數(shù)據(jù)。這樣，類型用戶便可能刪除其中的表，修改其中的列，甚至替換其中的每一個對象。那肯定不會是我們想要的結(jié)果。幸運的是，我們可以通過返回期望給用戶使用的接口（而非返回整個DataSet對象引用），來限制類型用戶的能力。DataSet支持IListSource接口，可作數(shù)據(jù)綁定之用： using System.ComponentModel; public IListSource TheCollection { get { return _dataSetCollection as IListSource; } } IListSource接口允許用戶通過GetList()方法來查看其中的數(shù)據(jù)。它還有一個ContainsListCollection屬性允許用戶判斷集合的整體結(jié)構(gòu)。使用IListSource接口，可以訪問DataSet中的單個條目，但是其整體結(jié)構(gòu)不能被改變。另外，調(diào)用者也不能通過刪除約束或者添加功能，來使用DataSet上的方法改變其中數(shù)據(jù)上可用的行為。 當(dāng)使用類將屬性提供給外界時，它實際上會把整個類的接口暴露給外界。通過使用接口，我們可以選擇只提供那些期望給用戶使用的方法和屬性。用來實現(xiàn)接口的類屬于實現(xiàn)細(xì)節(jié)，它會隨著時間的推移而改變（參見條款23）。 此外，不相關(guān)的類型可以實現(xiàn)同樣的接口。假設(shè)我們編寫了一個應(yīng)用程序來管理員工、客戶和廠商。至少在類層次中，它們之間沒有關(guān)聯(lián)。但是，它們共享著某種相同的功能。它們都有名稱，我們可能會在一些Windows控件中顯示這些名稱。 public class Employee { public string Name { get { return string.Format( "{0}, {1}", _last, _first ); } } // 忽略其他細(xì)節(jié)。 } public class Customer { public string Name { get { return _customerName; } } // 忽略其他細(xì)節(jié)。 } public class Vendor { public string Name { get { return _vendorName; } } } Employee、Customer和Vendor三個類不應(yīng)該共享一個基類。但是它們共享著一些屬性：名稱（如上面的代碼所展示）、地址和聯(lián)系電話。我們可以將這些屬性放在一個接口中： public interface IContactInfo { string Name { get; } PhoneNumber PrimaryContact { get; } PhoneNumber Fax { get; } Address PrimaryAddress { get; } } public class Employee : IContactInfo { // 忽略實現(xiàn)。 } 這個新的接口可以簡化我們的編程任務(wù)，因為它允許我們創(chuàng)建相同的函數(shù)來操作不相關(guān)的類型： public void PrintMailingLabel( IContactInfo ic ) { // 忽略實現(xiàn)。 } 上面的函數(shù)可以應(yīng)用于所有實現(xiàn)了IContactInfo接口的類型。Employee、Customer和Vendor類型都可以作為上述函數(shù)的參數(shù)，因為它們都實現(xiàn)了該接口。 有時候，使用接口還可以幫助我們避免結(jié)構(gòu)類型的拆箱（unbox）代價。當(dāng)我們將結(jié)構(gòu)實例放入一個裝箱對象時，該裝箱對象實際上支持結(jié)構(gòu)支持的所有接口。當(dāng)通過接口指針來訪問該結(jié)構(gòu)時，我們不必拆箱即可訪問到內(nèi)部的數(shù)據(jù)。下面的例子展示了一個結(jié)構(gòu)，其中定義了一個鏈接和一個描述： public struct URLInfo : IComparable { private string URL; private string description; public int CompareTo( object o ) { if (o is URLInfo) { URLInfo other = ( URLInfo ) o; return CompareTo( other ); } else throw new ArgumentException( "Compared object is not URLInfo" ); } public int CompareTo( URLInfo other ) { return URL.CompareTo( other.URL ); } } 由于URLInfo實現(xiàn)了IComparable接口，因此我們可以創(chuàng)建一個URLInfo對象的排序鏈表。將URLInfo結(jié)構(gòu)添加到鏈表中時，它會被裝箱。但是Sort()方法不需要對排序過程中需要比較的兩個對象進(jìn)行拆箱，即可調(diào)用CompareTo()方法。當(dāng)然，我們?nèi)匀恍枰獙ζ渲凶鳛閰?shù)的那個對象（other）進(jìn)行拆箱，但是對于調(diào)用IComparable.CompareTo()方法時左邊的那個對象，則不需要拆箱。 綜上所述，基類描述并實現(xiàn)了一組相關(guān)類型間共用的行為。接口則描述了一組比較緊湊的功能，供其他不相關(guān)的具體類型來實現(xiàn)。二者都有自己的用武之地。類定義了我們要創(chuàng)建的類型。接口以功能分組的形式描述了那些類型的行為。如果理解好二者之間的差別，我們便可以創(chuàng)建更富表現(xiàn)力、更能應(yīng)對變化的設(shè)計。應(yīng)該使用類層次來定義相關(guān)的類型，然后讓它們實現(xiàn)不同的接口，以便通過接口向外界提供功能。 |
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