面向介面程式設計詳解-Java篇
相信看到這篇文字的人已經不需要了解什麼是介面了，我就不再過多的做介紹了，直接步入正題，介面測試如何編寫。那麼在這一篇裡，我們用一個例子，讓各位對這個重要的程式設計思想有個直觀的印象。為充分考慮到初學者，所以這個例子非常簡單，望各位高手見諒。
為了擺脫新手的概念，我這裡也儘量不用main方法，而採用testNG編寫測試用例。
定義：現在我們要開發一個應用，模擬移動儲存裝置的讀寫，即計算機與U盤、MP3、行動硬碟等裝置進行資料交換。
上下文（環境）：已知要實現U盤、MP3播放器、行動硬碟三種移動儲存裝置，要求計算機能同這三種裝置進行資料交換，並且以後可能會有新的第三方的移動儲存裝置，所以計算機必須有擴充套件性，能與目前未知而以後可能會出現的儲存裝置進行資料交換。各個儲存裝置間讀、寫的實現方法不同，U盤和行動硬碟只有這兩個方法，MP3Player還有一個PlayMusic方法。
名詞定義：資料交換={讀，寫}
解決方案列舉
方案一：分別定義FlashDisk、MP3Player、MobileHardDisk三個類，實現各自的Read和Write方法。然後在Computer類中例項化上述三個類，為每個類分別寫讀、寫方法。例如，為FlashDisk寫ReadFromFlashDisk、WriteToFlashDisk兩個方法。總共六個方法。
方案二：定義抽象類MobileStorage，在裡面寫虛方法Read和Write，三個儲存裝置繼承此抽象類，並重寫Read和Write方法。Computer類中包含一個型別為MobileStorage的成員變數，併為其編寫get/set器，這樣Computer中只需要兩個方法：ReadData和WriteData，並通過多型性實現不同移動裝置的讀寫。
方案三：與方案二基本相同，只是不定義抽象類，而是定義介面IMobileStorage，移動儲存器類實現此介面。Computer中通過依賴介面IMobileStorage實現多型性。
方案四：定義介面IReadable和IWritable，兩個介面分別只包含Read和Write，然後定義介面IMobileStorage介面繼承自IReadable和IWritable，剩下的實現與方案三相同。
下面，我們來分析一下以上四種方案：
首先，方案一最直白，實現起來最簡單，但是它有一個致命的弱點：可擴充套件性差。或者說，不符合“開放-關閉原則”（注：意為對擴充套件開放，對修改關閉）。當將來有了第三方擴充套件移動儲存裝置時，必須對Computer進行修改。這就如在一個真實的計算機上，為每一種移動儲存裝置實現一個不同的插口、並分別有各自的驅動程式。當有了一種新的移動儲存裝置後，我們就要將計算機大卸八塊，然後增加一個新的插口，在編寫一套針對此新裝置的驅動程式。這種設計顯然不可取。
此方案的另一個缺點在於，冗餘程式碼多。如果有100種移動儲存，那我們的Computer中豈不是要至少寫200個方法，這是不能接受的！
再看 方案二和方案三，之所以將這兩個方案放在一起討論，是因為他們基本是一個方案（從思想層面上來說），只不過實現手段不同，一個是使用了抽象類，一個是使用了介面，而且最終達到的目的應該是一樣的。
我們先來評價這種方案：首先它解決了程式碼冗餘的問題，因為可以動態替換移動裝置，並且都實現了共同的介面，所以不管有多少種移動裝置，只要一個Read方法和一個Write方法，多型性就幫我們解決問題了。而對第一個問題，由於可以執行時動態替換，而不必將移動儲存類硬編碼在Computer中，所以有了新的第三方裝置，完全可以替換進去執行。這就是所謂的“依賴介面，而不是依賴與具體類”，不信你看看，Computer類只有一個MobileStorage型別或IMobileStorage型別的成員變數，至於這個變數具體是什麼型別，它並不知道，這取決於我們在執行時給這個變數的賦值。如此一來，Computer和移動儲存器類的耦合度大大下降。
那麼 這裡該選抽象類還是介面呢？還記得第一篇文章我對抽象類和介面選擇的建議嗎？看動機。這裡，我們的動機顯然是實現多型性而不是為了程式碼複用，所以當然要用介面。
最後 我們再來看一看方案四，它和方案三很類似，只是將“可讀”和“可寫”兩個規則分別抽象成了介面，然後讓IMobileStorage再繼承它們。這樣做，顯然進一步提高了靈活性，但是，這有沒有設計過度的嫌疑呢？我的觀點是：這要看具體情況。如果我們的應用中可能會出現一些類，這些類只實現讀方法或只實現寫方法，如只讀光碟，那麼這樣做也是可以的。如果我們知道以後出現的東西都是能讀又能寫的，那這兩個介面就沒有必要了。其實如果將只讀裝置的Write方法留空或丟擲異常，也可以不要這兩個介面。總之一句話：理論是死的，人是活的，一切從現實需要來，防止設計不足，也要防止設計過度。
在這裡，我們姑且認為以後的移動儲存都是能讀又能寫的，所以我們選方案三。
實現
下面，我們要將解決方案加以實現。我選擇的語言是Java，所以使用其他語言的朋友一樣可以參考。
首先編寫IMobileStorage介面：
Code：IMobileStorage
public interface IMobileStorage {
void Read(); // 讀取資料
void Write(); // 寫入資料
}程式碼比較簡單，只有兩個方法，沒什麼好說的，接下來是三個移動儲存裝置的具體實現程式碼：
U盤
Code：FlashDisk
public class FlashDisk implements IMobileStorage{
@Override
public void Read() {
System.out.println("Reading from FlashDisk……");
System.out.println("Read finished!");
}
@Override
public void Write() {
System.out.println("Writing to FlashDisk……");
System.out.println("Write finished!");
}
}
MP3
Code：MP3Player
public class MP3Player implements IMobileStorage{
@Override
public void Read() {
System.out.println("Reading from MP3Player……");
System.out.println("Read finished!");
}
@Override
public void Write() {
System.out.println("Writing to MP3Player……");
System.out.println("Write finished!");
}
public void PlayMusic(){
System.out.println("Music is playing……");
}
}行動硬碟
Code：MobileHardDisk
public class MobileHardDisk implements IMobileStorage{
@Override
public void Read() {
System.out.println("Reading from MobileHardDisk……");
System.out.println("Read finished!");
}
@Override
public void Write() {
System.out.println("Writing to MobileHardDisk……");
System.out.println("Write finished!");
}
}可以看到，它們都實現了IMobileStorage介面，並重寫了各自不同的Read和Write方法。下面，我們來寫Computer：
Code：Computer
public class Computer {
private IMobileStorage _usbDrive;
public IMobileStorage get_usbDrive() {
return _usbDrive;
}
public void set_usbDrive(IMobileStorage _usbDrive) {
this._usbDrive = _usbDrive;
}
public Computer(){}
public Computer(IMobileStorage _usbDrive) {
this._usbDrive = _usbDrive;
}
public void ReadData(){
this._usbDrive.Read();
}
public void WriteData(){
this._usbDrive.Write();
}
}其中的UsbDrive就是可替換的移動儲存裝置，之所以用這個名字，是為了讓大家覺得直觀，就像我們平常使用電腦上的USB插口插拔裝置一樣。
OK！下面我們來測試我們的“電腦”和“移動儲存裝置”是否工作正常。我是用的Java控制檯程式列印結果，具體程式碼如下：
Code：測試程式碼
public class ToTest {
@Test
public void program1(){
Computer computer = new Computer();
IMobileStorage mp3Player = new MP3Player();
IMobileStorage flashDisk = new FlashDisk();
IMobileStorage moblieHardDisk = new MobileHardDisk();
System.out.println("I inserted my MP3 Player into my computer and copy some music to it:");
computer.set_usbDrive(mp3Player);
computer.WriteData();
System.out.println("====================");
System.out.println("Well,I also want to copy a great movie to my computer from a mobile hard disk:");
computer.set_usbDrive(moblieHardDisk);
computer.ReadData();
System.out.println("====================");
System.out.println("OK!I have to read some files from my flash disk and copy another file to it:");
computer.set_usbDrive(flashDisk);
computer.ReadData();
computer.WriteData();
System.out.println();
}
執行結果如下：
圖2.1 各種移動儲存裝置測試結果
好的，看來我們的系統工作良好。
後來……
剛過了一個星期，就有人送來了新的移動儲存裝置NewMobileStorage，讓我測試能不能用，我微微一笑，心想這不是小菜一碟，讓我們看看面向介面程式設計的威力吧！將測試程式修改成如下：
（NewMobileStorage的類請參照u盤、行動硬碟等類編寫……也可以自創）
測試程式碼
@Test
public void program2(){
Computer computer = new Computer();
IMobileStorage newMobileStorage = new NewMoblieStorage();
computer.set_usbDrive(newMobileStorage);
newMobileStorage.Write();
newMobileStorage.Read();
}執行結果：
圖2.2 新裝置擴充套件測試結果
又過了幾天，有人通知我說又有一個叫SuperStorage的移動裝置要接到我們的Computer上，我心想來吧，管你是“超級儲存”還是“特級儲存”，我的“面向介面程式設計大法”把你們統統搞定。
但是，當裝置真的送來，我傻眼了，開發這個新裝置的團隊沒有拿到我們的IMobileStorage介面，自然也沒有遵照這個約定。這個裝置的讀、寫方法不叫Read和Write，而是叫rd和wt，這下完了……不符合介面啊，插不上。但是，不要著急，我們回到現實來找找解決的辦法。我們一起想想：如果你的Computer上只有USB介面，而有人拿來一個PS/2的滑鼠要插上用，你該怎麼辦？想起來了吧，是不是有一種叫“PS/2-USB”轉換器的東西？也叫介面卡，可以進行不同介面的轉換。對了！程式中也有轉換器。
這裡，我要引入一個設計模式，叫“Adapter”。它的作用就如現實中的介面卡一樣，把介面不一致的兩個外掛接合起來。由於本篇不是講設計模式的，而且Adapter設計模式很好理解，所以我就不細講了，先來看我設計的類圖吧：
如圖所示，雖然SuperStorage沒有實現IMobileStorage，但我們定義了一個實現IMobileStorage的SuperStorageAdapter，它聚合了一個SuperStorage，並將rd和wt適配為Read和Write，SuperStorageAdapter（這裡注意自行編寫SuperStorage的類和他用到的介面）
圖2.3 Adapter模式應用示意
具體程式碼如下：
Code：SuperStorage
public class SuperStorage {
public void rd(){
System.out.println("--模擬外部特殊儲存裝置--");
System.out.println("Reading from SuperStorage…… ");
System.out.println(" Read finished!");
}
public void wt(){
System.out.println(" Writing to SuperStorage……");
System.out.println(" Write finished!");
}
}Code：SuperStorageAdapter
public class SuperStorageAdapter implements IMobileStorage {
private SuperStorage _superStorage;
public SuperStorage get_superStorage() {
return _superStorage;
}
public void set_superStorage(SuperStorage _superStorage) {
this._superStorage = _superStorage;
}
@Override
public void Read(){
this._superStorage.rd();
}
@Override
public void Write() {
this._superStorage.wt();
}
}好，現在我們來測試適配過的新裝置，測試程式碼如下：
Code：測試程式碼
@Test
public void program3(){
Computer computer = new Computer();
SuperStorageAdapter superStorageAdapter = new SuperStorageAdapter();
SuperStorage superStorage = new SuperStorage();
superStorageAdapter.set_superStorage(superStorage);
System.out.println("Now,I am testing the new super storage with adapter:");
computer.set_usbDrive(superStorageAdapter);
computer.ReadData();
computer.WriteData();
System.out.println();
}執行結果：
圖2.4 利用Adapter模式執行新裝置測試結果
OK！雖然遇到了一些困難，不過在設計模式的幫助下，我們還是在沒有修改Computer任何程式碼的情況下實現了新裝置的執行。希望各位朋友結合第一篇的理論和這個例子，仔細思考面向介面的問題。當然，不要忘了結合現實。