面向接口编程的详细说明（二）-编程实例

通过上一篇文章的讨论，我认为朋友对“面对面的界面编程”有一个大致的了解. 因此，在本文中，我们将通过一个示例使您直观地了解这一重要的编程思想. 为了充分考虑初学者，这个例子很简单，希望您能原谅我.

提出的问题

定义: 现在我们要开发一个模拟移动存储设备读写的应用程序，即计算机与U盘，MP3和移动硬盘之类的设备交换数据.

上下文（环境）: 已知要实现三种移动存储设备，例如U盘，MP3播放器和移动硬盘，这需要计算机与这三种设备交换数据，并且可能会有新的第三方移动存储设备，因此计算机必须是可扩展的，并且能够与当前未知且将来可能出现的存储设备交换数据. 读和写的实现方法在存储设备之间是不同的. U盘和移动硬盘只有两种方法. MP3Player也具有PlayMusic方法.

名词定义: 数据交换= {读，写}

看到上述问题，我认为您必须有很多想法. 这是一个非常好的问题，很多解决方案都可以达到目的. 下面，我列出了一些典型的解决方案.

解决方案列表

解决方案1: 定义三个类: FlashDisk，MP3Player和MobileHardDisk，并实现各自的Read和Write方法. 然后在Computer类中实例化以上三个类，并为每个类编写读写方法. 例如，为FlashDisk写ReadFromFlashDisk和WriteToFlashDisk. 总共有六种方法.

解决方案2: 定义抽象类MobileStorage并在其中编写虚拟方法Read和Write. 这三个存储设备继承了这个抽象类，并重写了Read和Write方法. Computer类包含一个类型为MobileStorage的成员变量，并为其编写一个get / set设备，因此Computer中仅需要两种方法: ReadData和WriteData，以及通过多态性来读写不同的移动设备.

解决方案3: 除了未定义抽象类，而是定义了IMobileStorage接口，并且移动存储类实现了此接口，与解决方案2基本相同. 计算机依靠IMobileStorage接口实现多态.

解决方案4: 定义接口IReadable和IWritable. 这两个接口分别仅包含读取和写入，然后定义接口IMobileStorage接口以从IReadable和IWritable继承. 其余实施与方案3相同.

接下来，让我们分析以上四种方案:

首先，第一个解决方案是最直接，最简单的实现，但是它具有致命的弱点: 可伸缩性差. 换句话说，它不符合“开放-封闭原则”（注: 表示可扩展，不可修改）. 如果将来有第三方扩展移动存储设备可用，则必须修改计算机. 这就像在实际计算机上为每种类型的移动存储设备实现不同的插槽，并具有自己的驱动程序一样. 当我们有一个新的移动存储设备时，我们必须将计算机卸载八块，然后添加一个新的插槽，并为该新设备编写一组驱动程序. 这种设计显然是不可取的.

该解决方案的另一个缺点是存在许多冗余代码. 如果有100种移动存储，是否有必要在我们的计算机中编写至少200种方法？这是不可接受的！

让我们再次看一下方案二和方案三. 之所以将这两种方案一起讨论是因为它们本质上是一种方案（就思想而言），但是实现方式不同，一种是使用抽象，一种是接口，最终目的应该是一样.

让我们首先评估该解决方案: 首先，它解决了代码冗余的问题，因为移动设备可以动态替换，并且它们都实现一个公共接口，所以无论有多少移动设备，只要有一个Read方法和一个Write方法，多态将帮助我们解决问题. 对于第一个问题，由于可以在运行时动态替换它，而不必在Computer中对移动存储类进行硬编码，因此，使用新的第三方设备，就可以完全替换并运行它. 这就是所谓的“依赖于接口，而不是依赖于特定的类”. 我不相信你看看. Computer类只有一个类型为MobileStorage或IMobileStorage的成员变量. 至于该变量的具体类型，它不知道，取决于我们在运行时分配此变量. 结果，大大降低了计算机与移动存储器之间的耦合程度.

那么我应该在这里选择一个抽象类或一个接口吗？还记得我在第一篇文章中关于抽象类和接口的选择的建议吗？看一下动机. 在这里，我们的动机显然是实现多态而不是代码重用，因此我们当然必须使用接口.

最后，让我们看一下解决方案四，它与解决方案三非常相似，只是将“可读”和“可写”这两个规则抽象为接口，并且IMobileStorage继承了它们. 这样做显然会进一步增加灵活性，但是是否有过度设计的嫌疑？我的观点是: 这取决于具体情况. 如果我们的应用程序中可能有一些类，这些类仅实现read方法或仅实现write方法，例如只读CD，那么这也是可能的. 如果我们知道将来将要出现的所有内容都可以读写，那么这两个接口是不必要的. 实际上，如果将只读设备的Write方法保留为空白或引发异常，则也可以消除这两个接口. 一言以蔽之: 理论已经死了，人们还活着，一切都来自现实的需要，既要防止设计不足，又要防止过度设计.

在这里，我们暂时认为将来所有的移动存储都可以读写，因此我们选择选项三.

实施

接下来，我们将实施解决方案. 我选择的语言是C#，但是代码中没有使用C#的独特性，因此使用其他语言的朋友也可以参考它.

首先编写IMobileStorage接口:

namespace InterfaceExample
{
    public interface IMobileStorage
    {
        void Read();//从自身读数据
        void Write();//将数据写入自身
    }
}

代码相对简单，只有两种方法，无话可说，接下来是三种移动存储设备的具体实现代码:

U盘

namespace InterfaceExample
{
    public class FlashDisk : IMobileStorage
    {
        public void Read()
        {
            Console.WriteLine("Reading from FlashDisk……");
            Console.WriteLine("Read finished!");
        }
        public void Write()
        {
            Console.WriteLine("Writing to FlashDisk……");
            Console.WriteLine("Write finished!");
        }
    }
}

MP3

namespace InterfaceExample
{
    public class MP3Player : IMobileStorage
    {
        public void Read()
        {
            Console.WriteLine("Reading from MP3Player……");
            Console.WriteLine("Read finished!");
        }
        public void Write()
        {
            Console.WriteLine("Writing to MP3Player……");
            Console.WriteLine("Write finished!");
        }
        public void PlayMusic()
        {
            Console.WriteLine("Music is playing……");
        }
    }
}

可移动硬盘

namespace InterfaceExample
{
    public class MobileHardDisk : IMobileStorage
    {
        public void Read()
        {
            Console.WriteLine("Reading from MobileHardDisk……");
            Console.WriteLine("Read finished!");
        }
        public void Write()
        {
            Console.WriteLine("Writing to MobileHardDisk……");
            Console.WriteLine("Write finished!");
        }
    }
}

如您所见，它们都实现了IMobileStorage接口，并重写了各自不同的Read和Write方法. 接下来，让我们写计算机:

namespace InterfaceExample
{
    public class Computer
    {
        private IMobileStorage _usbDrive;
        public IMobileStorage UsbDrive
        {
            get
            {
                return this._usbDrive;
            }
            set
            {
                this._usbDrive = value;
            }
        }
        public Computer()
        {
        }
        public Computer(IMobileStorage usbDrive)
        {
            this.UsbDrive = usbDrive;
        }
    
        public void ReadData()
        {
            this._usbDrive.Read();
        }
        public void WriteData()
        {
            this._usbDrive.Write();
        }
    }
}

UsbDrive是可更换的移动存储设备. 该名称使每个人都感觉直观，就像我们通常使用计算机上的USB插座来插拔设备一样.

好！让我们测试一下我们的“计算机”和“可移动存储设备”是否正常运行. 我正在使用C#控制台程序，具体代码如下:

namespace InterfaceExample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Computer computer = new Computer();
            IMobileStorage mp3Player = new MP3Player();
            IMobileStorage flashDisk = new FlashDisk();
            IMobileStorage mobileHardDisk = new MobileHardDisk();
            Console.WriteLine("I inserted my MP3 Player into my computer and copy some music to it:");
            computer.UsbDrive = mp3Player;
            computer.WriteData();
            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine("Well,I also want to copy a great movie to my computer from a mobile hard disk:");
            computer.UsbDrive = mobileHardDisk;
            computer.ReadData();
            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine("OK!I have to read some files from my flash disk and copy another file to it:");
            computer.UsbDrive = flashDisk;
            computer.ReadData();
            computer.WriteData();
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

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