如何向妻子解釋設(shè)計(jì)模式
自上篇翻譯<如何向妻子解釋OOD>后收到了很好的反應(yīng)。故特繼續(xù)翻譯作者的<How I explained Design Patterns to my wife: Part 1>一文，以饗讀者。在此文中，作者依舊通過(guò)與妻子淺顯易懂的對(duì)話，向讀者解釋了什么是設(shè)計(jì)模式。
設(shè)計(jì)模式是什么?
Shubho:通過(guò)我們關(guān)于面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則（OODP，即SOLID原則）的對(duì)話，我想你已經(jīng)對(duì)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則（OODP）有了基本的認(rèn)識(shí)。希望你不要介意我把對(duì)話分享到博客上。你可以在這找到它：<如何向妻子解釋OOD>.
設(shè)計(jì)模式是這些原則在某些特定公共場(chǎng)景下標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用，接下來(lái)讓我們通過(guò)一些例子學(xué)習(xí)什么是設(shè)計(jì)模式。
Farhana: 當(dāng)然，我喜歡例子。
Shubho: 讓我們以汽車為例討論一下。汽車是一個(gè)很復(fù)雜的對(duì)象，由成千上萬(wàn)的其它對(duì)象組成，如發(fā)動(dòng)機(jī)，車輪，方向盤(pán)，車座，車體等等其他不同的部分或部件。
汽車部件
當(dāng)裝配汽車時(shí)，制造商需要集中并裝配這些更小的自成汽車子系統(tǒng)的不同部件。而這些不同的小部件同樣也是復(fù)雜的對(duì)象，其它制造商同樣要生產(chǎn)并組裝它們。在生產(chǎn)汽車時(shí)，汽車公司并不會(huì)為怎么生產(chǎn)組裝這些部件操心（前提是他們要確保這些對(duì)象/設(shè)備的質(zhì)量）。當(dāng)然，汽車制造商更加關(guān)心怎么裝配這些不同部件以便能生產(chǎn)不同型號(hào)的汽車。
通過(guò)遵循不同的設(shè)計(jì)，組裝不同的部件，生產(chǎn)不同型號(hào)的汽車
Farhana: 汽車制造公司必須有如何生產(chǎn)不同型號(hào)汽車的設(shè)計(jì)圖或藍(lán)圖，對(duì)嗎？
Shubho: 當(dāng)然，并且這些設(shè)計(jì)都是良好的，他們花費(fèi)大量的時(shí)間和精力來(lái)做這些設(shè)計(jì)。一旦設(shè)計(jì)完成，生產(chǎn)汽車就僅僅是照葫蘆畫(huà)瓢了。
Farhana: 嗯。如果事先有一些好的設(shè)計(jì)，就能在短時(shí)間內(nèi)遵照這些設(shè)計(jì)生產(chǎn)不同產(chǎn)品，并且制造商在每次生產(chǎn)某一個(gè)型號(hào)產(chǎn)品時(shí)就不需要重新設(shè)計(jì)或重新發(fā)明車輪，他們只需要按照已有的設(shè)計(jì)辦事就行了。
生產(chǎn)不同型號(hào)產(chǎn)品（汽車）的不同設(shè)計(jì)圖
Shubho: 你抓到重點(diǎn)了。現(xiàn)在假設(shè)我們是軟件生產(chǎn)商，我們使用基于需求而來(lái)的不同組件或功能構(gòu)建各種不同的軟件程序。當(dāng)生產(chǎn)這些不同軟件系統(tǒng)時(shí)，我們常常需要為一些不同軟件系統(tǒng)中存在的相同情況開(kāi)發(fā)代碼，對(duì)嗎？
Farhana: 是的，在開(kāi)發(fā)不同軟件程序時(shí)經(jīng)常遇到相同的設(shè)計(jì)問(wèn)題。
Shubho: 我們嘗試使用面向?qū)ο蟮姆绞介_(kāi)發(fā)軟件，并嘗試應(yīng)用OOPD來(lái)讓代碼能易于維護(hù)，可復(fù)用，可擴(kuò)展。無(wú)論什么時(shí)候，當(dāng)我們遇到這些設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)，如果我們有一組經(jīng)過(guò)謹(jǐn)慎開(kāi)發(fā)，良好測(cè)試的對(duì)象以供使用會(huì)不會(huì)更好呢？
Farhana: 是的，這樣能夠節(jié)省時(shí)間，生產(chǎn)出更好的軟件，且利于以后維護(hù)。
Shubho: 很好！從設(shè)計(jì)上來(lái)說(shuō)，它的好處是你不需要開(kāi)發(fā)那些對(duì)象。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，人們已經(jīng)遇到過(guò)一些類似的設(shè)計(jì)問(wèn)題，并已經(jīng)形成有一些公認(rèn)的，良好的已標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)方案。我們稱之為設(shè)計(jì)模式。
我們一定好感謝四人組，他們?cè)凇对O(shè)計(jì)模式：可復(fù)用面向?qū)ο筌浖O(shè)計(jì)》中總結(jié)出了23種基本的設(shè)計(jì)模式。四人組由Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, 和John Vlissides組成。實(shí)際中有很多面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模式，但這23種模式被公認(rèn)為是所有其他設(shè)計(jì)模式的基礎(chǔ)。
Farhana: 我能發(fā)明一個(gè)新的模式嗎？這可能嗎？
Shubho: 當(dāng)然，親愛(ài)的，為什么不能呢？！設(shè)計(jì)模式不是由科學(xué)家發(fā)明創(chuàng)造的。它們是被發(fā)現(xiàn)找到的。這意味著任何通用問(wèn)題場(chǎng)景中都有一些好的設(shè)計(jì)方案在那。如果我們能夠指出一個(gè)能夠解決一個(gè)新的設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)，那么這將會(huì)是一個(gè)由我們定義的新的設(shè)計(jì)模式。誰(shuí)知道呢？！如果我們發(fā)現(xiàn)找到一些設(shè)計(jì)模式，或許將來(lái)有一天人們會(huì)稱我們?yōu)槎私M，哈哈。
Fahana: :)
我們將如何學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模式？
Shubho: 我一直認(rèn)為例子是學(xué)習(xí)的最好途徑。在我們的學(xué)習(xí)方法中，我們不會(huì)先討論理論后討論實(shí)現(xiàn)。我認(rèn)為這是很糟糕的方式。設(shè)計(jì)模式不是基于理論的發(fā)明。事實(shí)上，問(wèn)題場(chǎng)景首先出現(xiàn)，其次是基于這些問(wèn)題的來(lái)龍去脈和需求，然后是一些設(shè)計(jì)方案的演化，最后其中的一些被標(biāo)準(zhǔn)化為模式。所以對(duì)每一個(gè)我們討論的設(shè)計(jì)模式，我們將嘗試?yán)斫獠⒎治鲆恍┈F(xiàn)實(shí)生活中的例子，然后一步步嘗試歸納一個(gè)設(shè)計(jì)，并最后總結(jié)一些與某些模式匹配設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)模式就是在這些相似過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的。你認(rèn)為呢？
Farhana:我想這種方式對(duì)我更有用。如果我能通過(guò)分析問(wèn)題和歸納方案得出設(shè)計(jì)模式，我就不用死記那些設(shè)計(jì)模式和定義了。請(qǐng)按照你的方式繼續(xù)。
一個(gè)常見(jiàn)的設(shè)計(jì)問(wèn)題和它的解決方案
Shubho: 讓我們考慮下面的場(chǎng)景：
我們房間里有些電器（電燈，風(fēng)扇等）。這些設(shè)備按照某些方式布局，并由開(kāi)關(guān)控制。任何時(shí)候你都能替換或排查一個(gè)電器而不用碰到其他東西。例如，你可以換一個(gè)電燈而不需要換開(kāi)關(guān)。同樣，你可以換一個(gè)開(kāi)關(guān)或排查它而不需要碰到或替換相應(yīng)的電燈或風(fēng)扇；甚至你可以用把電燈連接到風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)上，把風(fēng)扇連到電燈的開(kāi)關(guān)上，而不需要碰到開(kāi)關(guān)。
電器：風(fēng)扇和電燈
風(fēng)扇和電燈的兩種不同開(kāi)關(guān)，一個(gè)普通點(diǎn)，另一個(gè)別致點(diǎn)
Farhana: 是的，但就是這樣子，對(duì)嗎？
Shubho: 是的，確實(shí)如此，就該如此布局。當(dāng)不同東西聯(lián)系在一起時(shí)，它們應(yīng)該按照一定方式聯(lián)系：修改或替換一個(gè)系統(tǒng)時(shí)不會(huì)影響到另一個(gè)，或者說(shuō)即便有，也應(yīng)該最小化。這能夠讓你的系統(tǒng)易于管理，且成本低。想想一下，如果改一下房間里的燈同時(shí)需要改開(kāi)關(guān)，你會(huì)樂(lè)意在你房子上花錢(qián)并安裝這個(gè)系統(tǒng)嗎？
Farhana: 當(dāng)然不會(huì)。
Shubho: 現(xiàn)在，讓我們思考一下電燈或風(fēng)扇如何連接到開(kāi)關(guān)上才能達(dá)到改變一個(gè)不會(huì)影響到另一個(gè)。你認(rèn)為該如何？
Farhana: 用電線!
Shubho: 很好。把電燈/風(fēng)扇和開(kāi)關(guān)聯(lián)系到一起的是電線和電器布局。我們可以它們看做不同系統(tǒng)間相互聯(lián)系的橋梁。其基本的思想是，一個(gè)事物不能和另一外一個(gè)事物直接聯(lián)系。當(dāng)然啦，它們應(yīng)當(dāng)通過(guò)某些橋梁或接口聯(lián)系在一起。用軟件術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，這叫“松耦合”。
Farhana: 我知道了。
Shubho: 現(xiàn)在，讓我們嘗試推斷在電燈/風(fēng)扇和開(kāi)關(guān)例子中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，并嘗試推斷它們是如何設(shè)計(jì)并聯(lián)系起來(lái)的。
Farhana: 好，我們?cè)囈幌隆?/p>
例子中我們有開(kāi)關(guān)，可能有幾種開(kāi)關(guān)，如普通的開(kāi)關(guān)，漂亮的開(kāi)關(guān)，但通常來(lái)說(shuō)它們還是開(kāi)關(guān)，并且每種開(kāi)關(guān)都能夠打開(kāi)和關(guān)閉。
所以下面我們會(huì)有一個(gè)開(kāi)關(guān)基類Switch：
- public class Switch {
- public void On() {
- //打開(kāi)開(kāi)關(guān)
- }
- public void Off() {
- //關(guān)閉開(kāi)關(guān)
- }
- }
接下來(lái)我們可以有一些具體的開(kāi)關(guān)，例如一個(gè)漂亮開(kāi)關(guān)，一個(gè)普通開(kāi)關(guān)等等，當(dāng)然，我們會(huì)讓類FancySwitch和NormalSwitchnd繼承類Switch：
- public class NormalSwitch : Switch {
- }
- public class FancySwitch : Switch {
- }
這里的兩個(gè)具體類有自己的特征和行為，只是此時(shí)此刻，我們簡(jiǎn)單化以下。
Shubho: 非常棒，接下來(lái)電燈和風(fēng)扇怎么辦？
Farhana: 我試試. 根據(jù)OODP的開(kāi)放閉合原則，我們知道只要可能，就應(yīng)該嘗試抽象，對(duì)嗎？
Shubho: 對(duì)
Farhana: 跟開(kāi)關(guān)不一樣，風(fēng)扇和電燈等是兩種不同的事物。對(duì)于開(kāi)關(guān)，我們能夠使用一個(gè)開(kāi)關(guān)基類Switch，但風(fēng)扇和電燈是兩個(gè)不同的事物，相比定義一個(gè)基類，接口可能更合適。一般來(lái)說(shuō)，他們都是電器。所以我們可以定義一個(gè)接口，如IElectricalEquipment，作為對(duì)電燈和風(fēng)扇的抽象，可以嗎？
Shubho: 可以
Farhana: 好，每種電器都有些相同的功能。他們能夠打開(kāi)和關(guān)閉。所以接口可能如下：
- public interface IElectricalEquipment {
- void PowerOn(); //每種電器都能打開(kāi)
- void PowerOff(); //每種電器都能關(guān)閉
- }
Shubho: 太好了，你很善于抽象東西。現(xiàn)在我們需要一座橋梁。在現(xiàn)實(shí)中，電線是橋梁。在我們對(duì)象設(shè)計(jì)中，開(kāi)關(guān)知道如何打開(kāi)和關(guān)閉電器，電器以某種方式聯(lián)系到開(kāi)關(guān)。這里我們沒(méi)有電線，讓電器連接到開(kāi)關(guān)的唯一方式是封裝。
Farhana: 是的，但開(kāi)關(guān)不能直接知道風(fēng)扇或電燈。開(kāi)關(guān)應(yīng)當(dāng)知道一個(gè)電器IElectricalEquipment能夠打開(kāi)或關(guān)閉。這意味著，ISwitch應(yīng)該有一個(gè)IElectricalEquipment實(shí)例，對(duì)嗎？
Shubho: 對(duì)，對(duì)風(fēng)扇或電燈的封裝的實(shí)例是一個(gè)橋梁。所以讓我們修改Switch類以便封裝一個(gè)電器：
- public class Switch {
- public IElectricalEquipment equipment {
- get;
- set;
- }
- public void On() {
- //開(kāi)關(guān)打開(kāi)
- }
- public void Off() {
- //開(kāi)關(guān)關(guān)閉
- }
- }
Farhana: 明白。讓我們定義真實(shí)的電器：風(fēng)扇和電燈。如我所見(jiàn)，一般來(lái)說(shuō)它們都是電器，所以它們都簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)了IElectricalEquipment接口。
下面是風(fēng)扇類:
- public class Fan : IElectricalEquipment {
- public void PowerOn() {
- Console.WriteLine("風(fēng)扇打開(kāi)");
- }
- public void PowerOff() {
- Console.WriteLine("風(fēng)扇關(guān)閉");
- }
- }
下面是電燈類:
- public class Light : IElectricalEquipment {
- public void PowerOn() {
- Console.WriteLine("電燈打開(kāi)");
- }
- public void PowerOff() {
- Console.WriteLine("電燈關(guān)閉");
- }
- }
Shubho:太好了。現(xiàn)在讓開(kāi)關(guān)工作。當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)關(guān)閉的時(shí)候它應(yīng)當(dāng)能夠打開(kāi)關(guān)閉電器（它連接到的） 。
這里的關(guān)鍵點(diǎn)是：
當(dāng)開(kāi)關(guān)按下開(kāi)時(shí)，連接的電器也應(yīng)該打開(kāi)。
當(dāng)開(kāi)關(guān)按下關(guān)時(shí)，連接的電器也應(yīng)該關(guān)閉。
大致的代碼如下:
- static void Main(string[] args) {
- //構(gòu)造電器設(shè)備:風(fēng)扇,開(kāi)關(guān)
- IElectricalEquipment fan = new Fan();
- IElectricalEquipment light = new Light();
- //構(gòu)造開(kāi)關(guān)
- Switch fancySwitch = new FancySwitch();
- Switch normalSwitch = new NormalSwitch();
- //把風(fēng)扇連接到開(kāi)關(guān)
- fancySwitch.equipment = fan;
- //開(kāi)關(guān)連接到電器,那么當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)或關(guān)閉時(shí)電器應(yīng)該打開(kāi)/關(guān)閉
- fancySwitch.On();
- fancySwitch.Off();
- //把電燈連接到開(kāi)關(guān)
- fancySwitch.equipment = light;
- fancySwitch.On(); //打開(kāi)電燈
- fancySwitch.Off(); //關(guān)閉電燈
- }
Farhana: 明白。開(kāi)關(guān)的On()方法應(yīng)當(dāng)內(nèi)部調(diào)用電器的TurnOn()方法，Off()方法應(yīng)當(dāng)內(nèi)部調(diào)用TurnOff()方法，所以開(kāi)關(guān)類Switch應(yīng)如下：
- public class Switch {
- public IElectricalEquipment equipment {
- get;
- set;
- }
- public void On() {
- Console.WriteLine("開(kāi)關(guān)打開(kāi)");
- equipment.PowerOn();
- }
- public void Off() {
- Console.WriteLine("開(kāi)關(guān)關(guān)閉");
- equipment.PowerOff();
- }
- }
Shubho: 很好。這自然允許你把風(fēng)扇從一個(gè)開(kāi)關(guān)接到另一個(gè)上。不過(guò)你看，反過(guò)來(lái)也可以。這意味著你可以改變風(fēng)扇或電燈的開(kāi)關(guān)而不需要碰到風(fēng)扇或電燈。例如，你可以很輕松的把點(diǎn)燈的開(kāi)關(guān)從FancySwitch換到NormalSwitch上，如下：
- normalSwitch.equipment = light;
- normalSwitch.On(); //打開(kāi)電燈
- normalSwitch.Off(); //關(guān)閉電燈
你看，連接一個(gè)抽象電器到一個(gè)開(kāi)關(guān)（通過(guò)封裝）能夠讓你改變開(kāi)關(guān)和電器而不會(huì)對(duì)對(duì)方產(chǎn)生影響。這個(gè)設(shè)計(jì)是優(yōu)雅的，良好的。四人組為該模式取名為：橋接模式。
Farhana: 太棒了。我想我明白這個(gè)了。從根本上說(shuō)，兩個(gè)系統(tǒng)不應(yīng)當(dāng)直接聯(lián)系或依賴與對(duì)方。 當(dāng)然，他們應(yīng)該聯(lián)系或依賴于抽象（如依賴倒置原則和開(kāi)放閉合原則所講），所以他們是松耦合的，因此我們可以在需要時(shí)改變我們的實(shí)現(xiàn)而不會(huì)對(duì)系統(tǒng)其他部分產(chǎn)生過(guò)多影響。
Shubho: 你理解了，親愛(ài)的.我們看下橋接模式的定義：
"將抽象部分與實(shí)現(xiàn)部分分離，使它們都可以獨(dú)立的變化"
你看我們的實(shí)現(xiàn)完美遵循該定義。如果你有一個(gè)類設(shè)計(jì)器（如Visual Studio或其他支持該功能的IDE環(huán)境），你會(huì)看到類似的如下類圖：
橋接模式類圖
在這里， Abstraction 是開(kāi)關(guān)基類Switch。 RefinedAbstraction 是具體開(kāi)關(guān)類 (FancySwitch, NormalSwitch 等等。)。 Implementor 是電器接口IElectricalEquipment。ConcreteImplementorA 和ConcreteImplementorB 是電燈類Light和風(fēng)扇類Fan。
Farhana: 問(wèn)你個(gè)問(wèn)題，只是好奇啊。如你所說(shuō)有很多其他的設(shè)計(jì)模式，為什么你以橋接模式開(kāi)始呢？有重要原因嗎？
Shubho: 這個(gè)問(wèn)題很好。是的，我以橋接模式而不以其他開(kāi)始是因?yàn)橐粋€(gè)理由。我認(rèn)為橋接模式是所有面向?qū)ο竽Ｊ降幕A(chǔ)。理由如下：
| 它教導(dǎo)如何思考抽象，這是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模式的關(guān)鍵概念。
它實(shí)現(xiàn)了基本的OOD原則。 它容易理解。 如果正確理解該模式，學(xué)習(xí)其他模式會(huì)很容易。 |
Farhana: 你認(rèn)為我理解的對(duì)嗎？
Shubho: 我認(rèn)為你理解的非常正確。
Farhana: 那么接下來(lái)是什么？
Shubho: 通過(guò)理解橋接模式，我們僅僅是開(kāi)始理解設(shè)計(jì)模式的思想。在我們接下的對(duì)話中，我們將會(huì)學(xué)習(xí)其他的設(shè)計(jì)模式，我希望你不會(huì)覺(jué)得它們無(wú)聊。
Farhana:不會(huì)的，相信我。
原文鏈接：http://www.cnblogs.com/niyw/archive/2011/05/30/2062071.html
