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怎樣設計合適的接口

2019-11-18 15:44:57
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來源：轉載
供稿：網友

本文轉自IBM Developerworks中國網站
摘要：我們在設計系統接口時，經常會碰到這樣的問題：

　　1、我們的接口應該提供多少方法才合適？

　　2、我們的接口應該提供"原子方法"還是"復合方法"？

　　3、我們的接口是否應該封裝（或者，能否封裝）所有的細節？

　　接口的設計需要考慮用戶的使用習慣、使用的方便程度、使用的安全程度，根據我的編程經驗，下面會具體討論接口設計的2個需要權衡的方面：接口的單一化 & 復合化。

　　接口

　　接口提供了不同系統之間或者系統不同組件之間的界定。在軟件中，接口提供了一個屏障，從而從實現中分離目標，從具體中分離抽象，從作者中分離用戶。

　　站在用戶的角度看，一個接口建立并命名了一個目標對象的使用方法。一些約束（例如：編譯時的類型系統、運行時的異常機制及返回值）使得類作者的目的得以體現和加強。供給（affordances）指事物的被感知的真實的屬性，這些屬性可以決定事物使用的可能方法，供給提供了對事物操作的線索。

　　類設計者的一個職責便是在接口中減小約束與供給之間的隔閡、匹配目標以及一定程度上的自由度，盡可能減小錯誤使用目標對象的可能。

　　封裝

　　對于封裝來說，遠不止數據私有那么簡單。在設計中，封裝往往會涉及到自我包含（self-containment）。假如一個類需要你知道如何調用它方法（e.g. 在一個線程的環境中，在一個方法調用后調用另一個方法，你必須明確地同步對象），那么它的封裝性就不如將所有這些全部包含并隱藏的類（e.g. 這個類是thread-safe的）好。前一個設計存在著設計的漏洞，它的許多限定條件是模糊的，而且把部分責任推給了用戶，而不是讓類提供者做這些工作來完成類的設計。

　　在空間或者時間上分離方法的執行（例如，線程，遠程方法調用，消息隊列），能夠對設計的正確性和效率產生意義深遠的影響。這種分離帶來的結果是不可忽視的：
  1. 并發引入了不確定性和環境（context）選擇的開銷；
  2. 分布引入了回調的開銷，這些開銷可能不斷增加，而且會導致錯誤。
　　這些是設計的問題，修改它們可不是象修改bug那樣簡單。

　　假如一個接口主要由存取方法（set和get方法）組成，每個方法都相應的直接指向某個私有域，那么它的封裝性會很差。接口中的域存取方法通常是不會提供信息的：他們在對象的使用中不能通訊、簡單化和抽象化，這通常會導致代碼冗長，并且輕易出錯。

　　所以，我們首先考慮接口設計的第一個原則：

　　命令與查詢分離（Command-Query Separation）
　　要求：保證一個方法不是命令（Command）就是查詢（Query）

定義：
　　查詢：當一個方法返回一個值往返應一個問題的時候，它就具有查詢的性質；
　　命令：當一個方法要改變對象的狀態的時候，它就具有命令的性質；

　　通常，一個方法可能是純的Command模式或者是純的Query模式，或者是兩者的混合體。在設計接口時，假如可能，應該盡量使接口單一化，保證方法的行為嚴格的是命令或者是查詢，這樣查詢方法不會改變對象的狀態，沒有副作用（side effects），而會改變對象的狀態的方法不可能有返回值。也就是說：假如我們要問一個問題，那么就不應該影響到它的答案。實際應用，要視具體情況而定，語義的清楚性和使用的簡單性之間需要權衡。

　　例如，在java.util.Iterator中，hasNext可以被看作一種查詢，remove是一種命令，next合并了命令和查詢： 
public interface Iterator{boolean hasNext();Object next();void remove();}

　　這里，假如不將一個Iterator對象的當前值向前到下一個的話，就不能夠查詢一個Iterator對象。假如沒有提供一個復合方法next，我們將需要定義一系列的命令方法，例如：初始化（initialization）、繼續(continuation)、訪問(access)和前進(advance)，它們雖然清楚定義了每個動作，但是，客戶代碼過于復雜： 
for(initialization; continuation condition; advance){

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