面向“接口”编程和面向“实现”编程

如果你已经读了我的前几篇关于面向对象范式因为受到Rust and Go等语言的影响而发生变化的文章，看到了我正在研究的Rust设计模式，你会发现我对Rust语言十分的偏爱。

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除此之外，就在上周末，我读完了经典的《设计模式：可复用面向对象软件的基础》。这些种种，引起了我对这本书中谈及的一个核心原则的思考：

面向‘接口’编程，而不是面向‘实现’。

这是什么意思？

首先我们需要理解什么是‘接口’，什么是‘实现’。简言之，一个接口就是我们要调用的一系列方法的集合，有对象将会响应这些方法调用。

一个实现就是为接口存放代码和逻辑的地方。

本质上讲，这个原则倡导的是，当我们写一个函数或一个方法时，我们应该引用相应的接口，而不是具体的实现类。

面向‘实现’编程

首先我们看看，如果不遵循这个原则会发生什么。

假设你是《华氏451度》这本书里的“Montag”这个人。大家都知道，书在华氏451度会烧着的。小说中的消防队员只要看到了书就会把它们丢到火里。我们用面向对象的视角说问题，书有一个叫做burn()的方法。

书并不是唯一会燃烧的东西。假设我们还有另外一个东西，比如木头，它也有一个方法叫做burn()。我们用Rust语言来写这段代码，看看在不是面向‘接口’编程的情况下它们是如何燃烧的。

 
 
 
    
  
  
  
  1. struct Book { 
    2. 
  
  
  
  2.     title: @str, 
    3. 
  
  
  
  3.     author: @str, 
    4. 
  
  
  
  4. } 
    5. 
  
  
  
  5. 
  
  
  
  6. struct Log { 
    7. 
  
  
  
  7.     wood_type: @str, 
    8. 
  
  
  
  8. } 
    9.

很直接。我们创建了两个结构体来表示一本书(Book)和一个木头(Log)。下面我们为结构体实现它们的方法：

 
 
 
    
  
  
  
  1. impl Log { 
    2. 
  
  
  
  2.     fn burn(&self) { 
    3. 
  
  
  
  3.         println(fmt!("The %s log is burning!", self.wood_type)); 
    4. 
  
  
  
  4.     } 
    5. 
  
  
  
  5. } 
    6. 
  
  
  
  6. 
  
  
  
  7. impl Book { 
    8. 
  
  
  
  8.     fn burn(&self) { 
    9. 
  
  
  
  9.         println(fmt!("The book %s by %s is burning!", self.title, self.author)); 
    10. 
  
  
  
  10.     } 
    11. 
  
  
  
  11. } 
    12.

现在Log 和 Book 都有了 burn() 方法，让我们把它们放到火上。

我们首先把木头放到火上：

 
 
 
    
  
  
  
  1. fn start_fire(lg: Log) { 
    2. 
  
  
  
  2.     lg.burn(); 
    3. 
  
  
  
  3. } 
    4. 
  
  
  
  4. 
  
  
  
  5. fn main() { 
    6. 
  
  
  
  6.     let lg = Log { 
    7. 
  
  
  
  7.         wood_type: @"Oak", 
    8. 
  
  
  
  8.         length: 1, 
    9. 
  
  
  
  9.     }; 
    10. 
  
  
  
  10. 
  
  
  
  11.     // Burn the oak log! 
    12. 
  
  
  
  12.     start_fire(lg); 
    13. 
  
  
  
  13. } 
    14.

非常顺利，我们得到了输出 “The Oak log is burning!”.

现在，因为我们已经写了一个 start_fire 函数，是否我们可以把书也传进去，因为它们都有 burn()。让我们试一下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. fn main() { 
    2. 
  
  
  
  2.     let book = Book { 
    3. 
  
  
  
  3.         title: @"The Brothers Karamazov", 
    4. 
  
  
  
  4.         author: @"Fyodor Dostoevsky", 
    5. 
  
  
  
  5.     }; 
    6. 
  
  
  
  6. 
  
  
  
  7.     // Let's try to burn the book... 
    8. 
  
  
  
  8.     start_fire(book); 
    9. 
  
  
  
  9. } 
    10.

可行吗？不行。出现了下面的错误：

mismatched types: expected Log but found Book (expected struct Log but
found struct Book)

#p#

说的非常清楚，因为我们写出的函数需要的是一个Log结构体，而不是我们传进去的 Book 结构体。如何解决这个问题？我们可以再写一个这样的方法，把参数改成Book结构体。然而，这并不是一个好的方案。我在两个地方有了两个几乎一样的函数，如果一个修改，我们需要记得修改另外一个。

现在让我们看看面向‘接口’编程如何能解决这个问题。

面向接口编程

我们仍然使用前面的结构体，但这次我们加一个接口。在Rust语言里，接口叫做traits：

 
 
 
    
  
  
  
  1. struct Book { 
    2. 
  
  
  
  2.     title: @str, 
    3. 
  
  
  
  3.     author: @str, 
    4. 
  
  
  
  4. } 
    5. 
  
  
  
  5. 
  
  
  
  6. struct Log { 
    7. 
  
  
  
  7.     wood_type: @str, 
    8. 
  
  
  
  8. } 
    9. 
  
  
  
  9. 
  
  
  
  10. trait Burnable { 
    11. 
  
  
  
  11.     fn burn(&self); 
    12. 
  
  
  
  12. } 
    13.

现在，除了两个结构体外，我们又多了一个叫做Burnable的接口。它的定义里只有一个叫做burn()的方法。我们来为每个结构体实现它们的接口：

 
 
 
    
  
  
  
  1. impl Burnable for Log { 
    2. 
  
  
  
  2.     fn burn(&self) { 
    3. 
  
  
  
  3.         println(fmt!("The %s log is burning!", self.wood_type)); 
    4. 
  
  
  
  4.     } 
    5. 
  
  
  
  5. } 
    6. 
  
  
  
  6. 
  
  
  
  7. impl Burnable for Book { 
    8. 
  
  
  
  8.     fn burn(&self) { 
    9. 
  
  
  
  9.         println(fmt!("The book \"%s\" by %s is burning!", self.title, self.author)); 
    10. 
  
  
  
  10.     } 
    11. 
  
  
  
  11. }
    12.

看起来并没有多大的变化。这就是面向接口编程的强大之处：

 
 
 
    
  
  
  
  1. fn start_fire(item: T) { 
    2. 
  
  
  
  2.     item.burn(); 
    3. 
  
  
  
  3. } 
    4.

不仅仅只能接收一个Book对象或Log对象做参数，我们可以往里面传入任何实现了 Burnable 接口的类型(我们叫它类型T)。这使得我们的主函数可以写成这样：

 
 
 
    
  
  
  
  1. fn main() { 
    2. 
  
  
  
  2.     let lg = Log { 
    3. 
  
  
  
  3.         wood_type: @"Oak", 
    4. 
  
  
  
  4.     }; 
    5. 
  
  
  
  5. 
  
  
  
  6.     let book = Book { 
    7. 
  
  
  
  7.         title: @"The Brothers Karamazov", 
    8. 
  
  
  
  8.         author: @"Fyodor Dostoevsky", 
    9. 
  
  
  
  9.     }; 
    10. 
  
  
  
  10. 
  
  
  
  11.     // Burn the oak log! 
    12. 
  
  
  
  12.     start_fire(lg); 
    13. 
  
  
  
  13. 
  
  
  
  14.     // Burn the book! 
    15. 
  
  
  
  15.     start_fire(book); 
    16. 
  
  
  
  16. } 
    17.

正如期望的，我们得到了下面的输出：

The Oak log is burning!

The book “The Brothers Karamazov” by Fyodor Dostoevsky is burning!

这跟我们期望的完全一致。

结论

遵循“面向‘接口’编程”原则，我们可以写出一个函数，使其能完全能复用任何实现了Burnable接口的对象。因为很多的程序员都是按小时收费的，我们写出越多可复用的代码，用于维护它们的时间就会越少，也就是更好。

因此，这是一个非常强大的编程思想。

并不是什么时候都可以面向接口编程的，但遵循这种原则会让你更容易的写出可复用的更优雅的代码。接口提供了非常优秀的抽象归纳，让我们的开发工作变得容易很多。

英文原文：Program to an Interface, Fool

译文链接：http://www.aqee.net/program-to-an-interface-fool/

本文标题：面向“接口”编程和面向“实现”编程
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