小课堂week18 编程范式巡礼第三季 谈谈依赖反转

编程范式巡礼第三季--谈谈依赖反转

今天会进入深一点的主题，谈一个软件开发的"道"：依赖反转。根据我的观察，这也是架构师与程序员的分水岭之一。

什么是依赖反转

引出问题

让我们从Uncle Bob和小明的一段对话开始。原文地址：如何成为一名优秀的架构师

小明：我要领导一个团队，还要做所有关于数据库、框架和Web服务器的重要决定。

Uncle Bob：好吧，如果是这样，你就没必要成为一名软件架构师了。

小明：当然有必要了！我要成为一个能够做所有重要决定的人。

Uncle Bob：这样很好，只是你没有列出哪些才是重要的决定。你刚才说的那些跟重要的决定没有什么关系。

Bob大叔一上来就抛出了一个反常识的观点，工具的选择决策并不是重要的问题，为什么这么认为？

Uncle Bob：你认为业务逻辑依赖数据库，但实际上不是这样的。如果你的架构足够好，最起码业务逻辑不应该依赖数据库。

小明：如果业务逻辑对数据库一无所知，它怎么使用这些工具呢？

Uncle Bob：依赖反转。你要让数据库依赖业务逻辑，而不是让业务逻辑依赖数据库。

Bob大叔认为重要的是业务逻辑的实现，工具只是服务于业务逻辑。但小明提出的是一个非常实际的问题，业务逻辑是基于工具来实现的，就好比画家是依赖画具创作的，东方和西方由于画具不同，展现的艺术作品就完全不同。这个时候Bob大叔抛出了这次的重头戏：依赖反转。

小明：那就更加费解了！既然上层策略（假设你指的是业务逻辑）要调用下层策略（假设你指的是数据库），那么就应该是上层策略依赖下层策略，就像调用者依赖被调用者一样。这是众所周知的！

Uncle Bob：在运行时确实是这样的，但在编译时我们要把依赖反转过来。上层策略的代码不要引用任何下层策略的代码。

小明的说法有道理，适用于我们现实生活常识，但是计算机领域恰恰是有自己独特规则的，Bob大叔指出了这一点。我们编写的计算机代码并不是直接运行的，当中会经过编译器的处理，而这个中间处理，让依赖反转变成了可能。通俗点说，在计算机世界中，工具是可以晚于业务逻辑出现的。

代码实例

下面来看代码的例子：

小明：在Java里，发送者最起码要知道接收者的基本类型。

Uncle Bob：是的。不过，不管是哪一种情况，发送者都不知道接收者具体的类型。

发送者(业务逻辑)：BusinessRule

基本类型：BusinessRuleGateway

具体类型(工具)：MySqlBusinessRuleGateway

package businessRules;
import entities.Something;
public class BusinessRule {
    private BusinessRuleGateway gateway;
    public BusinessRule(BusinessRuleGateway gateway) {
        this.gateway = gateway;  }
    public void execute(String id) {
        gateway.startTransaction();
        Something thing = gateway.getSomething(id);
        thing.makeChanges();
        gateway.saveSomething(thing);
        gateway.endTransaction();
    }
}

import entities.Something;
public interface BusinessRuleGateway {
    Something getSomething(String id);
    void startTransaction();
    void saveSomething(Something thing);
    void endTransaction();
}

package database;
import businessRules.BusinessRuleGateway;
import entities.Something;
public class MySqlBusinessRuleGateway implements BusinessRuleGateway {
    public Something getSomething(String id) {
        // 从MySQL里读取一些数据
    }
    public void startTransaction() {
        // 开始一个事务
    }
    public void saveSomething(Something thing) {
        // 把数据保存到MySQL
    }
    public void endTransaction() {
        // 结束事务
    }
}

可以看到，业务逻辑BusinessRule是在运行时对工具MySqlBusinessRuleGateway进行调用的，但在编译时，两者并没有依赖关系。

基本类型的问题

一切都是那么的完美，依赖确实反转了，但是存在一个问题，就是多出了一个东西：基本类型BusinessRuleGateway。

小明：这样的话，如果业务逻辑需要所有的工具，那么你必须把所有工具都放到Gateway接口里。

小明：这样的话，你就会有很多接口，而且有很多实现类。

小明：这样子很浪费时间！我为什么要这样做呢？这样只会增加更多的代码。

Uncle Bob：这个叫作接口分离原则。每个业务逻辑只使用一部分数据库工具，所以每个业务逻辑只定义能够满足需要的接口。

小明提出了一个开发中很实际的问题，基本类型是多余的代码，会增加工作。Bob大叔则觉得，基本类型可以认为是对工具的需求，也是需要思考的部分。

小明：但首先要先决定使用什么数据库、Web服务器或框架啊！

Uncle Bob：不，实际上应该在开发后期才开始做这些事情——在你掌握了更多信息之后。

哀哉，当架构师草率地决定要使用一个数据库，后来却发现使用文件系统效率更高。

哀哉，当架构师草率地决定使用一个Web服务器，后来却发现团队需要的不过是一个Socket接口。

哀哉，当架构师草率地决定使用一个框架，后来却发现框架提供的功能是团队不需要的，反而给团队带来了诸多约束。

幸哉，当架构师在掌握了足够多的信息后才决定该用什么数据库、Web服务器或框架。幸哉，当架构师为团队鉴别出运行缓慢、耗费资源的IO设备和框架，这样他们就可以构建飞速运行的轻量级测试环境。

幸哉，当架构师把注意力放在那些真正重要的事情上，并把那些不重要的事情放在一边。

Bob大叔用一段咏叹调结束了这一次对话，提出了他的核心看法：架构设计要能适应未来的变化。

1. 在技术层面，最大的挑战来自于无法预测的性能容量增长，需要不断与更先进的工具进行接轨。
2. 在业务层面，响应要求日益严峻，代码的修改成本(主要由耦合带来)会成为重要的生产力指标。
   
   解决思路是模块与工具解耦、模块与模块解耦，依赖反转无疑是实现解耦有力方法，是架构师的有力工具。

依赖反转思想的扩展

依赖反转不仅仅是一个模式或者方法，更重要的是其体现的解耦思想，下面再介绍两个具有同样思想的重要范式。

切面范式

切面Aspect是与程序的纵向主流执行方向横向正交的关注焦点。此类代码以片断的形式散落在各处，虽具有相似的逻辑，却无法用传统的方法提炼成模块。典型的例子如：日志输出、代码跟踪、性能监控、异常处理、安全检查、事务处理等。为解决此类问题，AOP应运而生。它将每类横切关注点封装到单独的Aspect模块中，通过定义执行点和代码绑定起来。

AOP从描述来看是比较抽象的，简单来说就是除了上面提到的模块和工具、模块和模块以外，在模块内代码片断之间也存在一定的依赖关系，而AOP是对代码片断解耦的方法。

下面是AOP代码片断(进行日志跟踪)。

	@Around("execution(* spring.services.MyDemoService3.*(..))")
	public void traceBusiness(ProceedingJoinPoint jp) throws Throwable {
		System.out.println("before enter method "+jp.getSignature().getName());
		jp.proceed(jp.getArgs());
		System.out.println("after enter method "+jp.getSignature().getName());
	}

有人会问了，为啥没有业务逻辑。这是因为，AOP与业务逻辑是可以无关的，业务逻辑角度有可能无法感知。但是信息不透明容易形成恶性的发展，所以实际使用时要运用annotation进行限制，避免过度使用。

泛型范式

泛型编程是算法导向的，即以算法为起点和中心点，逐渐将其所涉及的概念内涵模糊化、外延扩大化，将其所涉及的运算抽象化、一般化，从而扩展算法的适用范围。

泛型又是解耦思想在具体算法实现中的运用。算法在运行时是包含数据结构和算法逻辑两个部分的，这个时候我们可以用基本类型来替代具体的数据结构，实现两者的解耦。

下面是代码例子(将一组Json字符转换为对象)，转换的目标对象与算法逻辑是无关的，所以用基本类型T来进行了替代。

    static <T> List<T> convertJsonToPojo(List<String> jsonStrings, Class<T> c, boolean generateSeq) {
        List<T> result = new ArrayList<>();
        ObjectMapper objectMapper = ObjectMapperFactory.create();
        jsonStrings.forEach(map -> {
                result.add(convertJsonToPojo(map, c, generateSeq, objectMapper));
        });
        return result;
    }

泛型范式与日常工作非常接近，我们每时每刻都能接触到，是除了基本范式之外最为古老的了。编写泛型代码一定会用到抽象思维，这不是一种常识思维，但可以作为一种练习，是由低到高的修炼捷径。

小结

最后想说的是，最重要的不是依赖反转这个方法，而是依赖反转的思想。练成了这种思想，小处讲，可以节省代码、提高效率。大处讲，可以适应变化、应对未来。这里只是抛个砖，请有志于架构设计的同学务必深入掌握。