【IT168 技术文章】

    代码复用是绝大多数程序员所期望的，也是OO的目标之一。总结我多年的编码经验，为了使代码能够最大程度上复用，应该特别注意以下几个方面。

    1、 对接口编程

    "对接口编程"是面向对象设计（OOD）的第一个基本原则。它的含义是：使用接口和同类型的组件通讯，即，对于所有完成相同功能的组件，应该抽象出一个接口，它们都实现该接口。具体到JAVA中，可以是接口（interface），或者是抽象类（abstract class），所有完成相同功能的组件都实现该接口，或者从该抽象类继承。我们的客户代码只应该和该接口通讯，这样，当我们需要用其它组件完成任务时，只需要替换该接口的实现，而我们代码的其它部分不需要改变！

    当现有的组件不能满足要求时，我们可以创建新的组件，实现该接口，或者，直接对现有的组件进行扩展，由子类去完成扩展的功能。

    2、 优先使用对象组合，而不是类继承

    "优先使用对象组合，而不是类继承"是面向对象设计的第二个原则。并不是说继承不重要，而是因为每个学习OOP的人都知道OO的基本特性之一就是继承，以至于继承已经被滥用了，而对象组合技术往往被忽视了。下面分析继承和组合的优缺点：

    类继承允许你根据其他类的实现来定义一个类的实现。这种通过生成子类的复用通常被称为白箱复用(white-box reuse)。术语"白箱"是相对可视性而言：在继承方式中，父类的内部细节对子类可见。

    对象组合是类继承之外的另一种复用选择。新的更复杂的功能可以通过组合对象来获得。对象组合要求对象具有良好定义的接口。这种复用风格被称为黑箱复用(black-box reuse)，因为被组合的对象的内部细节是不可见的。对象只以"黑箱"的形式出现。

    继承和组合各有优缺点。类继承是在编译时刻静态定义的，且可直接使用，类继承可以较方便地改变父类的实现。但是类继承也有一些不足之处。首先，因为继承在编译时刻就定义了，所以无法在运行时刻改变从父类继承的实现。更糟的是，父类通常至少定义了子类的部分行为，父类的任何改变都可能影响子类的行为。如果继承下来的实现不适合解决新的问题，则父类必须重写或被其他更适合的类替换。这种依赖关系限制了灵活性并最终限制了复用性。

    对象组合是通过获得对其他对象的引用而在运行时刻动态定义的。由于组合要求对象具有良好定义的接口，而且，对象只能通过接口访问，所以我们并不破坏封装性；只要类型一致，运行时刻还可以用一个对象来替代另一个对象；更进一步，因为对象的实现是基于接口写的，所以实现上存在较少的依赖关系。

    优先使用对象组合有助于你保持每个类被封装，并且只集中完成单个任务。这样类和类继承层次会保持较小规模，并且不太可能增长为不可控制的庞然大物（这正是滥用继承的后果）。另一方面，基于对象组合的设计会有更多的对象(但只有较少的类)，且系统的行为将依赖于对象间的关系而不是被定义在某个类中。

    注意：理想情况下，我们不用为获得复用而去创建新的组件，只需要使用对象组合技术，通过组装已有的组件就能获得需要的功能。但是事实很少如此，因为可用的组件集合并不丰富。使用继承的复用使得创建新的组件要比组装已有的组件来得容易。这样，继承和对象组合常一起使用。然而，正如前面所说，千万不要滥用继承而忽视了对象组合技术。

    相关的设计模式有：Bridge、Composite、Decorator、Observer、Strategy等。

    下面的例子演示了这个规则，它的前提是：我们对同一个数据结构，需要以任意的格式输出。

    第一个例子，我们使用基于继承的框架，可以看到，它很难维护和扩展。

    abstract class AbstractExampleDocument

    {

    // skip some code ...

    public void output(Example structure)

    {

    if( null != structure )

    {

    this.format( structure );

    }

    }

    protected void format(Example structure);

    }

    第二个例子，我们使用基于对象组合技术的框架，每个对象的任务都清楚的分离开来，我们可以替换、扩展格式类，而不用考虑其它的任何事情。

    class DefaultExampleDocument

    {

    // skip some code ...

    public void output(Example structure)

    {

    ExampleFormatter formatter =

    (ExampleFormatter) manager.lookup(Roles.FORMATTER);

    if( null != structure )

    {

    formatter.format(structure);

    }

    }

    }

    这里，用到了类似于"抽象工厂"的组件创建模式，它将组件的创建过程交给manager来完成；ExampleFormatter是所有格式的抽象父类；

    3、 将可变的部分和不可变的部分分离

    "将可变的部分和不可变的部分分离"是面向对象设计的第三个原则。如果使用继承的复用技术，我们可以在抽象基类中定义好不可变的部分，而由其子类去具体实现可变的部分，不可变的部分不需要重复定义，而且便于维护。如果使用对象组合的复用技术，我们可以定义好不可变的部分，而可变的部分可以由不同的组件实现，根据需要，在运行时动态配置。这样，我们就有更多的时间关注可变的部分。

    对于对象组合技术而言，每个组件只完成相对较小的功能，相互之间耦合比较松散，复用率较高，通过组合，就能获得新的功能。

    4、 减少方法的长度

    通常，我们的方法应该只有尽量少的几行，太长的方法会难以理解，而且，如果方法太长，则应该重新设计。对此，可以总结为以下原则：

    三十秒原则：

    如果另一个程序员无法在三十秒之内了解你的函数做了什么（What），如何做(How)以及为什么要这样做(Why)，那就说明你的代码是难以维护的，必须得到提高；

    一屏原则：

    如果一个函数的代码长度超过一个屏幕，那么或许这个函数太长了，应该拆分成更小的子函数；

    一行代码尽量简短，并且保证一行代码只做一件事

    那种看似技巧性的冗长代码只会增加代码维护的难度。

    5、 消除case / if语句

    要尽量避免在代码中出现判断语句，来测试一个对象是否某个特定类的实例。通常，如果你需要这么做，那么，重新设计可能会有所帮助。我在工作中遇到这样的一个问题：我们在使用JAVA做XML解析时，对每个标签映射了一个JAVA类，采用SAX（简单的XML接口API：Simple API for XML）模型。结果，代码中反复出现了大量的判断语句，来测试当前的标签类型。为此，我们重新设计了DTD（文档类型定义：Document Type Definition），为每个标签增加了一个固定的属性：classname，而且重新设计了每个标签映射的JAVA类的接口，统一了每个对象的操作： addElement(Element aElement); //增加子元素

    addAttribute(String attName, String attValue); //增加属性；

    则彻底消除了所有的测试当前的标签类型的判断语句。每个对象通过 Class.forName(aElement.attributes.getAttribute("classname")).newInstence(); 动态创建，

    6、 减少参数个数

    有大量参数需要传递的方法，通常很难阅读。我们可以将所有参数封装到一个对象中来完成对象的传递，这也有利于错误跟踪。

    许多程序员因为，太多层的对象包装对系统效率有影响。是的，但是，和它带来的好处相比，我们宁愿做包装。毕竟，"封装"也是OO的基本特性之一，而且，"每个对象完成尽量少（而且简单）的功能"，也是OO的一个基本原则。

    7、 类层次的最高层应该是抽象类。

    在许多情况下，提供一个抽象基类有利做特性化扩展。由于在抽象基类中，大部分的功能和行为已经定义好，使我们更容易理解接口设计者的意图是什么。

    由于JAVA不允许"多继承"，从一个抽象基类继承，就无法再从其它基类继承了。所以，提供一个抽象接口(interface)是个好主意，一个类可以实现多个接口，从而模拟实现了"多继承"，为类的设计提供了更大的灵活性。

    8、 尽量减少对变量的直接访问。

    对数据的封装原则应该规范化，不要把一个类的属性暴露给其它类，而是应该通过访问方法去保护他们，这有利于避免产生波纹效应。如果某个属性的名字改变，你只需要修改它的访问方法，而不是修改所有相关的代码。

    9、 子类应该特性化，完成特殊功能。

    如果一个子类只是使一个组件变成组件管理器，而不是实现接口功能，或者，重载某个功能，那么，就应该使用一个外部的容器类，而不是创建一个子类。

    建议：类层次结构图，不要太深；

    例如：下面的接口定义了组件的功能：发送消息；类Transceiver实现了该接口；而其子类Pool只是管理多个Transceiver对象，而没有提供自己的接口实现。建议使用组合方式，而不是继承！

    public interface ITransceiver{

    public abstract send(String msg);

    }

    public class Transceiver implements ITransceiver {

    public send(String msg){

    System.out.println(msg);

    }

    }

    //使用继承方式的实现

    public class Pool extends Transceiver{

    private List pool = new Vector();

    public void add(Transceiver aTransceiver){

    pool.add(aTransceiver);

    }

    public Transceiver get(int index){

    pool.get(index);

    }

    }

    //使用组合方式的实现

    public class Pool {

    private List pool = new Vector();

    public void add(Transceiver aTransceiver){

    pool.add(aTransceiver);

    }

    public Transceiver get(int index){

    pool.get(index);

    }

    }

    10、 拆分过大的类。

    如果一个类有太多的方法（超过50个），那么它可能要做的工作太多，我们应该试着将它的功能拆分到不同的类中，类似于规则四。

    11、 作用截然不同的对象应该拆分。

    在构建的过程中，你有时会遇到这样的问题：对同样的数据，有不同的视图。某些属性描述的是数据结构怎样生成，而某些属性描述的是数据结构本身。最好将这两个视图拆分到不同的类中，从类名上就可以区分出不同视图的作用。类的域、方法也应该有同样的考虑！

    12、 尽量减少对参数的隐含传递。

    两个方法处理类内部同一个数据（域），并不意味着它们就是对该数据（域）做处理。许多时候，该数据（域）应该作为方法的参输入数，而不是直接存取，在工具类的设计中尤其应该注意。例如：

    public class Test{

    private List pool = new Vector();

    public void testAdd(String str){

    pool.add(str);

    }

    public Object testGet(int index){

    pool.get(index);

    }

    }

    两个方法都对List对象pool做了操作，但是，实际上，我们可能只是想对List接口的不同实现Vector、ArrayList等做存取测试。所以，代码应该这样写：

    public class Test{

    private List pool = new Vector();

    public void testAdd(List pool, String str){

    pool.add(str);

    }

    public Object testGet(List pool, int index){

    pool.get(index);

    }

    }

    参考资料

    设计模式

    apache 小组的jakarta 项目的Avalon子项目（http://jakarta.apache.org/），是关于代码复用的，Commons子项目（http://jakarta.apache.org/commons/index.html）也有部分内容。

    Thinking in Java