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  • .Net 应用框架设计系列(二)

    什么是一个好的设计?我想要做一个好的设计,有这么几个挑战。

    1。对象的职责的定义和划分

    2。可扩展性

    3。可重用性

    1. 明确定义和划分对象的职责。也就是说一个class,他应该专注于做很少的功能,而不是面面具到,无所不能。通过class的名称和方法,我们可以很清楚这个class到底提供什么样的功能和职责。说起来很简单,可是实际做起来,还是很困难的。

    2. 可扩展性。我的设计如何才可以做到,在需求发生变化后,在新的组件和服务产生后,我可以在不改动原有设计而把新的东西集成进来。在我替换和修改了已有组件的实现后,依赖他的上层的代码不需要做任何的改动。

    3. 可重用性。对象之间的依赖关系复杂。如和在一个新的项目里重用以前已经实现的class,在我们现在的开发过程里,通常都是一个复杂的过程。

    如果解决这三个难题呢。我认为,IOC为我们提供了解决这3个难题的途径。

    IOC,英文是Inversion of Control,中文翻译为“控制反转”。用于对调用和被调用者之间进行解耦。

    首先我们从解耦这个方面来讨论。

    对组件之间的关系进行解耦,通常我们需要处理的情况有2种:1。获取外部的配置信息 2。获取一个组件对象的引用。举个例子来说明一下:

    using System;
    using System.Configuration;

    public class MyAwfulEmailClass
    {
      
    public MyAwfulEmailClass()
      
    {
      }

      
      
    public void SendEmail( String from, String to, String message, String templateName )
      
    {
        String host 
    = ConfigurationSettings.AppSettings["smtphost"];
        
    int port = Convert.ToInt( ConfigurationSettings.AppSettings["smtpport"] );

        NVelocityTemplateEngine engine 
    = new NVelocityTemplateEngine();
        String newMessage 
    = engine.Process( message, templateName );

        
    // Finally send message
      }

    }

    这是一个很简单的类,只有寥寥数行的代码。也许我们在自己的开发过程中,会经常看到类似的代码。可是就这寥寥数行代码里面,仍然有一些问题存在。

    1. 代码里是通过ConfigurationSettings来获得配置信息。如果我们变更Configuration的存储形式,或者用其他的xml文件存储,或者是存储在数据库,或者是从远端的webservice里获得配置信息,代码就不得不做出修改,重新编译。

    2. class所担负的职责要比他的名字所描述的要多。这个类提供发送邮件的功能,但是,不仅仅与此,这个类还会调用一个template 引擎对邮件的文本进行处理。由此带来的另外一个问题就是,这个类必须具备对这个template 引擎的知识,知道如何调用这个引擎的方法。

    这样的2个主要问题带来的影响就是,给这个类增加了两个比较强的依赖关系。就是对外部config模块和邮件template 引擎的依赖。也许有人会觉得,这没有什么问题呀,我们平时写代码也是这样的,没有什么不好呀。可是仔细考虑一下,如果需求变动,config部分变更,配置的Key发生变化,或者配置从另外的xml获取,或者配置从Database获取,或者配置是从一个webService获取,那么上面的这段代码无疑就要进行修改。如果这样的地方多了,那修改起来既容易错,又容易发生漏改。再说template引擎,如果我们换了另外一个模板引擎,我们也需要类似的做修改。

    从另外一个角度说,如果我们又有了一个类似的项目,里面也有发邮件的功能。通常,最快的方法就是把这些代码copy过来,做少量的修改。但是,这个并不是一个好的,高效的做饭。同时,代码的维护也变得多出了一倍。这里,又引入了一个我们在框架设计是的一个思想,就是组件化,服务化。而IOC容器就提供了一种手段和工具来帮助我们管理这些组件和服务。

     

    什么是组件呢?我个人认为,组件就是一小段可重用的代码单元。对外部,他应该提供一个职责明确的服务接口,也就是说,这个组件只处理他职责范围内的事情,并且要处理得很好。通常来说,一个组件就是一个Class,实现了一个Service,也就是实现了一个interface。而这个interface就为我们引入了一个抽象层,把接口服务和实现分开。即我们常说的面向接口的开发。

    再回到刚才的例子。

    我们先定义Emailservice

    // The contract
    public interface IEmailSender
    {
      
    void Send(String from, String to, String message)
    }

    这个接口描述了发送Email这个Service的契约,只要实现了这个契约所规定的,不管是用smtp,还是IMAP或者其他的什么的,我们都认为是合法的。

    OK,接下来我们给契约增加一个实现,使用smpt来访发送邮件。

    // The implementation
    public class SmtpEmailSender : IEmailSender
    {
      
    private String _host;
      
    private int _port;

      
    public SmtpEmailSender(String host, int port)
      
    {
        _host 
    = host;
        _port 
    = port;
      }


      
    public void Send(String from, String to, String message)
      
    {
        
    // Configures the Smtp class and sends the e-mail
      }

    }

    看起来,是不是感觉这样做好了一些。现在这个类就只负责把邮件发送出去,并不负责对邮件的文本进行模板处理。

    OK,我们再定义一个邮件Template的接口:

    public interface ITemplateEngine
    {
      String Process(String templateName)
    }
    光这样一个ITemplateEngine还不够,我们还需要一个组件来负责执行模板转换和分发邮件的功能。
    public interface INewsletterService
    {
      
    void Dispatch(String from, String[] targets, String messageTypeName)
    }

    OK,现在让我们来考虑一下INewsletterService接口服务应该如何实现。很显然,需要使用IEmailSender 服务 ITemplateEngine 服务,而不用关系IEmailSenderITemplateEngine的具体实现是如何。

    public class SimpleNewsletterService : INewsletterService
    {
      
    private IEmailSender _sender;
      
    private ITemplateEngine _templateEngine;
      
      
    public SimpleNewsletterService(IEmailSender sender, 
                          ITemplateEngine templateEngine)
      
    {
        _sender 
    = sender;
        _templateEngine 
    = templateEngine;
      }


      
    public void Dispatch(String from, String[] targets, String messageTypeName)
      
    {
        String message 
    = _templateEngine.Process(messageTypeName);

        
    foreach(String target in targets)
        
    {
          _sender.Send(from, target, message);
        }

      }

    }

    现在看上去,是不是感觉好了很多。通过设计上的重构,良好定义对象的职责,这段代码已经变得比以前更加灵活和易于扩展了。但是,仍然有个问题存在。我们需要自己把所有有关的东西联系起来,包括IEmailSender, ITemplateEngine, 然后把他们传递到INewsletterService

    这些我们是可以手工通过代码来完成,但是,借助于IOC容器,我们可以使用另外一种方式来完成同样的功能。

    接下来,我以.net下的开源IOC框架Castle为例子来说明IOC容器的神奇之处。

    下面这段代码,就可以完成我们上面的功能

    IWindsorContainer container = new WindsorContainer();
    container.AddComponent( 
    "newsletter"typeof(INewsletterService), 
                            
    typeof(SimpleNewsletterService) );
    container.AddComponent( 
    "smtpemailsender"typeof(IEmailSender), 
                            
    typeof(SmtpEmailSender) );
    container.AddComponent( 
    "templateengine"typeof(ITemplateEngine), 
                            
    typeof(NVelocityTemplateEngine) );

    // Ok, start the show
    INewsletterService service = (INewsletterService) container["newsletter"];
    service.Dispatch(
    "hammett at gmail dot com", friendsList, "merryxmas");

    OK,让我来解释一下,上面的这段代码里到底是如何发挥这神奇功效的。

    1.     首先,在容器里注册INewsletterService 服务,并指定服务的实现是SimpleNewsletterService,服务在容器内的索引Keynewsletter

    2.     在容器里注册IEmailSender服务,并指定IEmailSender的实现是SmtpEmailSender,服务在容器内的索引Keysmtpemailsender。容器会检查SmtpEmailSender类,发现他只有一个带参数的构造函数SmtpEmailSender(String host, int port),而hostport目前还无法获得,这个我们在后面会对SmtpEmailSender修改一下,来修正这个问题。

    3.     在容器里注册ITemplateEngine服务,并指定ITemplateEngine的实现是NVelocityTemplateEngine,服务在容器内的索引Keytemplateengine

    4.     容器检测SimpleNewsletterService,发现他的构造函数需要IEmailSenderITemplateEngine,容器会先创建 IEmailSenderITemplateEngine的实例,然后再创建出SimpleNewsletterService实例。

    首先我们修改SmtpEmailSender的实现,以适应容器。

    public class SmtpEmailSender : IEmailSender
    {
      
    private String _host;
      
    private int _port;

      
    public SmtpEmailSender()
      
    {
        _host 
    = "mydefaulthost";
        _port 
    = 110// default port
      }


      
    public String Host
      
    {
        
    get return _host; }
        
    set { _host = value; }
      }

      
      
    public int Port
      
    {
        
    get return _port; }
        
    set { _port = value; }
      }


      
    //
    }

    如上所示,我们提供了一个无参数的构造函数,并且提供了两个属性HostPort。这样容器可以创建一个SmtpEmailSender,并且通过读取配置,来设置HostPort

    一个简单的配置文件的例子如下:

    <?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>  

    <configuration> 

        
    <configSections>

            
    <section name="castle"

              type
    ="Castle.Windsor.Configuration.AppDomain.CastleSectionHandler, 

                    Castle.Windsor"
     />

        
    </configSections>

     

        
    <castle>

            
    <components>

                
    <component id="smtpemailsender">

                    
    <parameters>

                        
    <host>localhost</host>

                        
    <port>110</port>

                    
    </parameters>

                
    </component>

            
    </components>

        
    </castle> 

    </configuration>

    这样,容器替我们完成了创建组件的任务。容器可以检测容器内的组件的相互依赖性,并且可以通过外部的配置文件来配置容器的实现,设置其属性。

    本质上来说,容器帮我们把组件之前的耦合性转移到容器外的配置文件里。但是组件之间的依赖性是通过接口来弱化的,就只是一个松耦合的关系。

    当然,容器的作用不仅仅与此,我们还可以为同一个服务指定多个实现,通过配置,可以指定被依赖的服务采用何种实现,可以为指定的组件定制自己ComponentActivator来控制其创建过程。还可以通过动态代理的方式,完成一些面向方面的特殊功能。

    总之,IOC容器是非常强大的工具,是我们框架的基础与核心,为框架的可扩充提供了必备的条件

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