Android 更好的可扩展性 —— 迪米特原则

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迪米特原则

迪米特原则英文全称为 Law of Demeter,缩写是 LOD,也称为最少知识原则(Least Knowledge Principle)。虽然名字不同,但描述的是同一个原则:一个对象应该对其他对象有最少的了解。通俗地讲,一个类应该对自己需要耦合或调用的类知道得最少,类的内部如何实现与调用者或者依赖者没关系,调用者或者依赖者只需要知道它需要的方法即可,其他的可一概不用管。类与类之间的关系越密切,耦合度越大,当一个类发生改变时,对另一个类的影响也越大。迪米特法则还有一个英文解释是 Only talk to your immedate friends,翻译过来就是:只与直接的朋友通信。什么叫做直接的朋友呢?每个对象都必然会与其他对象有耦合关系,两个对象之间的耦合就成为朋友关系,这种关系的类型有很多,如组合、聚合、依赖等。

例子

下面我们就以租房为例来讲讲迪米特原则的应用。

优化前

“北漂”的朋友比较了解,在北京租房绝大多数都是通过中介找房。我们设定的情况为:我只要求房间的面积和租金,其他的一概不管,中介将符合我要求的房子提供给我就可以。下面我们看看这个示例。

/**
 * 房间
 */
public class Room {
    public float area;
    public float price;

    public Room(float area, float price) {
        this.area = area;
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Room [area=" + area + ", price=" + price + "]";
    }

}
/**
 * 中介
 */
public class Mediator {
    List<Room> mRooms = new ArrayList<Room>();

    public Mediator() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            mRooms.add(new Room(14 + i, (14 + i) * 150));
        }
    }

    public List<Room> getAllRooms() {
        return mRooms;
    }

    public void rentOut(Room room) {
        mRooms.remove(room);
    }
}
/**
 * 租户
 */
public class Tenant {
    public void rentRoom(float roomArea, float roomPrice,  Mediator mediator) {
        List<Room> rooms = mediator.getAllRooms();
        for (Room room : rooms) {
            if (isSuitable(roomArea, roomPrice, room)) {
                System.out.println("租到房间啦! " + room);
                break;
            }
        }
    }

    // 租金要小于等于指定的值,面积要大于等于指定的值
    private boolean isSuitable(float roomArea, float roomPrice, Room room) {
        return room.price <= roomPrice
                && room.area >= roomArea;
    }
}

从上面的代码中可以看到,Tenant 不仅依赖了 Mediator 类,还需要频繁地与 Room 类打交道。租户类的要求只是通过中介找到一间适合自己的房间罢了,如果把这些检测条件都放在 Tenant 类中,那么中介类的功能就被弱化,而且导致 Tenant 与 Room 的耦合较高,因为 Tenant 必须知道许多关于 Room 的细节。当 Room 变化时 Tenant 也必须跟着变化。Tenant 又与 Mediator 耦合,这就出现了纠缠不清的关系。这个时候就需要我们分清谁才是我们真正的“朋友”,在我们所设定的情况下,显然是 Mediator(虽然现实生活中不是这样的)。上述代码的结构如图 1-5 所示。

image.png

优化后

既然是耦合太严重,那我们就只能解耦了。首先要明确的是,我们只和我们的朋友通信,这里就是指 Mediator 对象。必须将 Room 相关的操作从 Tenant 中移除,而这些操作案例应该属于 Mediator。我们进行如下重构。

/**
 * 中介
 */
public class Mediator {
    List<Room> mRooms = new ArrayList<Room>();

    public Mediator() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            mRooms.add(new Room(14 + i, (14 + i) * 150));
        }
    }

    public Room rentOut(float area, float price) {
        for (Room room : mRooms) {
            if (isSuitable(area, price, room)) {
                return room;
            }
        }
        return null;
    }

    private boolean isSuitable(float roomArea, float roomPrice, Room room) {
        return room.price <= roomPrice
                && room.area >= roomArea;
    }
}
/**
 * 租户
 */
public class Tenant {
    public void rentRoom(float roomArea, float roomPrice, Mediator mediator) {
        System.out.println("租到房啦   " + mediator.rentOut(roomArea, roomPrice));
    }
}

重构后的结构图如图 1-6 所示。

image.png

只是将对于 Room 的判定操作移到了 Mediator 类中,这本应该是 Mediator 的职责,根据租户设定的条件查找符合要求的房子,并且将结果交给租户就可以了。租户并不需要知道太多关于 Room 的细节,比如与房东签合同,房东的房产证是不是真的,房内的设施坏了之后要找谁维修等。当我们通过我们的“朋友〞一一 中介租了房之后,所有的事情我们都通过与中介沟通就好了,房东、维修师傅等这些角色并不是我们直接的“朋友”。“只与直接的朋友通信”这简单的几个字就能够将我们从复杂的关系网中抽离出来,使程序耦合度更低、稳定性更好。

再举个例子,就拿 SD 卡缓存来说吧,ImageCache 就是用户的直接朋友,而 SD 卡缓存内部却是使用了 jake wharton 的 DiskLruCache 实现,这个 DiskLruCache 就不属于用户的直接朋友了,因此,用户完全不需要知道它的存在,用户只需要与 ImageCache 对象打交道即可,如将图片存到 SD 卡中的代码如下。

public void put(String url, Bitmap value) {
    DiskLruCache.Editor editor = null;
    try {
        // 如果没有找到对应的缓存,则准备从网络上请求数据,并写入缓存
        editor = mDiskLrucache.edit(url);
        if (editor != null) {
            OutputStream outputStream = editor.newOutputStream(0);
            if (writeBitmapToDisk(value, outputStream)) {
                // 写入Disk缓存
                editor.commit();
            } else {
                editor.abort();
            }
            CloseUtils.closeQuietly(outputStream);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

用户在使用 SD 卡缓存时,根本不知道 DiskLruCache 的实现,这就很好地对用户隐藏了具体实现。当开发者可以自己完成 SD 卡的 LRU 实现时,他就可以随心所欲地替换掉 jake wharton 的 DiskLruCache。当前的 put 方法代码大体如下:

@Override
public void put(String url, Bitmap bmp) {
    // 将Bitmap写入文件中
    FileOutputStream fos = null;
    try {
        // 构建图片的存储路径 ( 省略了对url取md5)
        fos = new FileOutputStream("sdcard/cache/" + imageUrl2MD5(url));
        bmp.compress(CompressFormat.JPEG, 100, fos);
    } catch (FileNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if ( fos != null ) {
            try {
                fos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

SD 卡缓存的具体实现虽然被替换了,但用户根本不会感知到。因为用户根本不知道 DiskLruCache 的存在,他们没有与 DiskLruCache 进行通信,他们只认识直接“朋友” —— ImageCache,ImageCache 将一切细节隐藏在了直接“朋友”的外衣之下,使得系统具有更低的耦合性和更好的可扩展性。

总结

在应用开发过程中,最难的不是完成应用的开发工作,而是在后续的升级、维护过程中让应用系统能够拥抱变化。拥抱变化也就意味着在满足需求且不破坏系统稳定性的前提下保持高可扩展性、高内聚、低耦合,在经历了各版本的变更之后依然保持清晰、灵活、稳定的系统架构。当然,这是一个比较理想的情况,但我们必须要朝着这个方向去努力,那么遵循面向对象六大原则就是我们走向灵活软件之路所迈出的第一步。