[Architecture Pattern] Entity Expansion

动机 :

一个软件系统的生命周期，必然面临到系统改版的问题。而在系统改版的时候，最常遇到的问题之一是，用户希望增加系统对象的数据字段(例如 : 用户数据增加相片)。常见的做法是把相关的功能，从把整个系统从UI到DB重整(重写?)一遍，让用户希望增加至系统的字段，在系统里实现。

这样的做法，笔者把它称作『修改式程序代码累积』。所谓的修改式程序代码累积是说，藉由修改经过验证、并且正常运作的程序代码与接口来扩充系统。理论上，程序代码经过修改之后，必须重新执行完整的测试。而接口经过修改，使用手册、教育训练等等，常常也必需做同步的更新。可以说是牵一发动全身。

笔者比较喜爱『增加式程序代码累积』。所谓的增加式程序代码累积是说，原有的程序代码、包含接口不做更动，而是增加额外的程序代码附加到系统内来扩充系统。 因为程序代码与接口都没有做过修改，就可以避免修改程序代码所产生的额外工作。但不可避免的，这样的系统在开发初期要花比较大的心力做设计。

本文介绍一个Entity Expansion模式。Entity Expansion模式主要是定义一组，数据对象(Entity)以及边界对象(Repository)的生成、结构、行为模式，用来扩展对象的属性数据。实作这个模式，可以为系统加入增加式程序代码累积的能力。

* 下列文章分别标注段落为01、02只是不想全部写成一个超长段落，不是示意项目必须拆解成两个。

基础平台 :

结构

参与者

Page Shell
-页面的壳层，可以透过设定数据，动态挂载系统页面的系统。

范例程序

Page Shell依照开发平台的不同，会有不同的选择。例如以ASP.NET的平台来说，可以直接套用ASP.NET的页面机制，然后再另外建立一个索引页面，用修改索引页面的方式来达成动态挂载系统页面的需求。

基础项目01 :

结构

参与者

UserManagePage
-User管理页面，提供新增、修改、删除、查询 User的功能。
-使用例如 Spring.Net、Provider Pattern来反射生成 IUserRepositoryFactory。
-使用生成的 IUserRepositoryFactory生成 IUserRepository。
-使用 IUserRepository新增、修改、删除、查询 User。

User
-系统运作使用的数据对象。

IUserRepositoryFactory
-生成 IUserRepository。
-依靠例如 Spring.Net、Provider Pattern来反射生成。

IUserRepository
-数据对象 User进出系统边界的接口。
-提供新增、修改、删除、查询等功能。

范例程序

namespace CLK.EntityExpansion
{
    public class UserManagePage
    {
        // Methods
        public void ShowUser()
        {
            // GetData
            IUserRepositoryFactory userRepositoryFactory = null; // 使用例如Spring.Net、Provider Pattern来反射生成。(Base专案生成 DefaultUserRepositoryFactory、Ex专案生成 ExpandedUserRepositoryFactory)

            IUserRepository userRepository = userRepositoryFactory.CreateRepository();

            IEnumerable<User> userCollection = userRepository.GetAll();

            // Show
            this.ShowUser(userCollection);
        }

        private void ShowUser(IEnumerable<User> userCollection)
        {
            //.....
        }
    }

    public class User
    {
        // Constructor
        public User()
        {
            this.UserID = Guid.Empty;
            this.Name = string.Empty;
            this.Description = string.Empty;
        }

        protected User(User item)
        {
            #region Require

            if (item == null) throw new ArgumentNullException();

            #endregion
            this.UserID = item.UserID;
            this.Name = item.Name;
            this.Description = item.Description;
        }


        // Properties
        public Guid UserID { get; set; }

        public string Name { get; set; }

        public string Description { get; set; }        
    }

    public interface IUserRepositoryFactory
    {
        // Methods
        IUserRepository CreateRepository();
    }

    public interface IUserRepository
    {
        // Methods
        void Add(User item);

        void Modify(User item);

        void Remove(Guid id);

        User GetByID(Guid id);

        IEnumerable<User> GetAll();
    }
}

基础项目02 :

结构

参与者

DefaultUserRepositoryFactory
-IUserRepositoryFactory的实作
-生成 IUserRepository - SqlUserRepository。

SqlUserRepository
-数据对象 User进出系统边界的接口，IUserRepository的实作。
-依靠 IUserRepositoryFactory生成。
-负责将数据对象User进出SQL数据库。

范例程序

namespace CLK.EntityExpansion
{
    public class DefaultUserRepositoryFactory : IUserRepositoryFactory
    {
        // Methods
        public IUserRepository CreateRepository()
        {
            // Create
            IUserRepository userRepository = new SqlUserRepository();

            // Return
            return userRepository;
        }
    }

    public class SqlUserRepository : IUserRepository
    {
        // Methods
        public void Add(User item)
        {
            // Sql操作...
        }

        public void Modify(User item)
        {
            // Sql操作...
        }

        public void Remove(Guid id)
        {
            // Sql操作...
        }

        public User GetByID(Guid id)
        {
            // Sql操作...
            return null;
        }

        public IEnumerable<User> GetAll()
        {
            // Sql操作...
            return null;
        }
    }
}

扩展专案01 :

结构

参与者

ExUserManagePage
-ExUser管理页面，提供新增、修改、删除、查询 ExUser的功能。
-使用例如 Spring.Net、Provider Pattern来反射生成 IExUserRepositoryFactory。
-使用生成的 IExUserRepositoryFactory生成 IExUserRepository。
-使用 IExUserRepository新增、修改、删除、查询 ExUser。

ExUser
-系统运作使用的数据对象。
-继承User并且扩展自己的属性数据。

IUserRepositoryFactory
-生成 IExUserRepository。
-依靠例如 Spring.Net、Provider Pattern来反射生成。

IExUserRepository
-数据对象 ExUser进出系统边界的接口。
-提供新增、修改、删除、查询等功能。

范例程序

namespace CLK.EntityExpansion.Expanded
{
    public class ExUserManagePage
    {
        // Methods
        public void ShowExUser()
        {
            // GetData
            IExUserRepositoryFactory userRepositoryFactory = null; // 使用例如Spring.Net、Provider Pattern来反射生成。(Base专案生成 DefaultExUserRepositoryFactory、Ex专案生成 ExpandedExUserRepositoryFactory)

            IExUserRepository userRepository = userRepositoryFactory.CreateRepository();

            IEnumerable<ExUser> userCollection = userRepository.GetAll();

            // Show
            this.ShowExUser(userCollection);
        }

        private void ShowExUser(IEnumerable<ExUser> exUserCollection)
        {
            //.....
        }
    }

    public class ExUser : User
    {        
        // Constructor
        public ExUser()
            : base()
        {
            this.Photo = null;
        }

        public ExUser(User item)
            : base(item)
        {
            #region Require

            if (item == null) throw new ArgumentNullException();

            #endregion
            this.Photo = null;
        }


        // Properties
        public byte[] Photo { get; set; }
    }

    public interface IExUserRepositoryFactory
    {
        // Methods
        IExUserRepository CreateRepository();
    }

    public interface IExUserRepository
    {
        // Methods
        void Add(ExUser item);

        void Modify(ExUser item);

        void Remove(Guid id);

        ExUser GetByID(Guid id);

        IEnumerable<ExUser> GetAll();
    }
}

扩展专案02 :

结构

参与者

DefaultExUserRepositoryFactory
-IExUserRepositoryFactory的实作。
-生成 IUserRepository - SqlUserRepository。
-生成 IExUserSectionRepository - SqlExUserSectionRepository。
-生成 ExUserRepository，传入生成的IUserRepository、IExUserSectionRepository。

ExUserRepository
-数据对象 ExUser进出系统边界的接口，IExUserRepository的实作。
-依靠 DefaultExUserRepositoryFactory生成，接受传入的IUserRepository、IExUserSectionRepository。
-负责数据对象ExUser拆解为 User及ExUserSection。并将使用者对其新增修改删除动作拆解为，User对象进出IUserRepository、ExUserSection物件进出IExUserSectionRepository。
-负责数据对象User及ExUserSection组合为ExUser。并将使用者对其查询动作拆解为，User对象进出IUserRepository、ExUserSection物件进出IExUserSectionRepository。

ExUserSection
-系统运作使用的数据对象，存放ExUser扩充增加的属性数据。

IExUserSectionRepository
-数据对象 ExUserSection进出系统边界的接口。
-提供新增、修改、删除、查询等功能。

SqlExUserSectionRepository
-数据对象ExUserSection 进出系统边界的接口，IUserRepository的实作。
-负责将数据对象 ExUserSection进出SQL数据库。

ExpandedUserRepositoryFactory
-IUserRepositoryFactory的实作。
-生成 IUserRepository - SqlUserRepository。
-生成 IExUserSectionRepository - SqlExUserSectionRepository。
-生成 UserRepositoryDecorator传入生成的IUserRepository、IExUserSectionRepository。

UserRepositoryDecorator
-数据对象 User进出系统边界的接口，IUserRepository的实作。
-依靠 IUserRepositoryFactory生成。
-依靠 ExpandedUserRepositoryFactory生成，接受传入的IUserRepository、IExUserSectionRepository。
-负责将用户对数据对象User新增修改删除查询动作拆解为进出IUserRepository。
-负责数据对象User拆解为 UserId。并将使用者对其删除动作拆解为，ExUserSection对象自IExUserSectionRepository移除。

范例程序

namespace CLK.EntityExpansion.Expanded
{
    public class ExUserSection
    {
        // Properties
        public Guid UserID { get; set; }

        public byte[] Photo { get; set; }
    }

    public interface IExUserSectionRepository
    {
        // Methods
        void Add(ExUserSection item);

        void Modify(ExUserSection item);

        void Remove(Guid id);

        ExUserSection GetByID(Guid id);
    }

    public class SqlExUserSectionRepository : IExUserSectionRepository
    {
        public void Add(ExUserSection item)
        {
            // Sql操作...
        }

        public void Modify(ExUserSection item)
        {
            // Sql操作...
        }

        public void Remove(Guid id)
        {
            // Sql操作...
        }

        public ExUserSection GetByID(Guid id)
        {
            // Sql操作...
            return null;
        }
    }
}

namespace CLK.EntityExpansion.Expanded
{
    public class DefaultExUserRepositoryFactory : IExUserRepositoryFactory
    {
        // Methods
        public IExUserRepository CreateRepository()
        {
            // Create
            IUserRepository userRepository = new SqlUserRepository();
            IExUserSectionRepository exUserSectionRepository = new SqlExUserSectionRepository();

            // Return
            return new ExUserRepository(userRepository, exUserSectionRepository);
        }
    }

    public class ExUserRepository : IExUserRepository
    {
        // Fields
        private readonly IUserRepository _userRepository = null;

        private readonly IExUserSectionRepository _exUserSectionRepository = null;
        

        // Constructor
        public ExUserRepository(IUserRepository userRepository, IExUserSectionRepository exUserSectionRepository)
        {
            #region Require

            if (userRepository == null) throw new ArgumentNullException();
            if (exUserSectionRepository == null) throw new ArgumentNullException();

            #endregion
            _userRepository = userRepository;
            _exUserSectionRepository = exUserSectionRepository;
        }


        // Methods
        public void Add(ExUser item)
        {
            #region Require

            if (item == null) throw new ArgumentNullException();

            #endregion

            // User
            _userRepository.Add(item);

            // ExUserSection
            ExUserSection exUserSection = new ExUserSection();
            exUserSection.UserID = item.UserID;
            exUserSection.Photo = item.Photo;
            _exUserSectionRepository.Add(exUserSection);
        }

        public void Modify(ExUser item)
        {
            #region Require

            if (item == null) throw new ArgumentNullException();

            #endregion

            // User
            _userRepository.Modify(item);

            // ExUserSection
            ExUserSection exUserSection = new ExUserSection();
            exUserSection.UserID = item.UserID;
            exUserSection.Photo = item.Photo;
            _exUserSectionRepository.Modify(exUserSection);
        }

        public void Remove(Guid id)
        {
            #region Require

            if (id == Guid.Empty) throw new ArgumentNullException();

            #endregion

            // User            
            _userRepository.Remove(id);

            // ExUserSection
            _exUserSectionRepository.Remove(id);
        }

        public ExUser GetByID(Guid id)
        {
            #region Require

            if (id == Guid.Empty) throw new ArgumentNullException();

            #endregion

            // User    
            User user = _userRepository.GetByID(id);
            if (user == null) return null;

            // ExUserSection
            ExUserSection exUserSection = _exUserSectionRepository.GetByID(id);
            if (exUserSection == null) return new ExUser(user);

            // ExUser
            ExUser exUser = new ExUser(user);
            exUser.Photo = exUserSection.Photo;
            return exUser;
        }

        public IEnumerable<ExUser> GetAll()
        {
            // Result
            List<ExUser> exUserList = new List<ExUser>();

            // User    
            foreach (User user in _userRepository.GetAll())
            {
                // ExUserSection
                ExUserSection exUserSection = _exUserSectionRepository.GetByID(user.UserID);
                if (exUserSection == null)
                {
                    exUserList.Add(new ExUser(user));
                    continue;
                }

                // ExUser
                ExUser exUser = new ExUser(user);
                exUser.Photo = exUserSection.Photo;
                exUserList.Add(exUser);
            }                      

            // Return
            return exUserList;
        }
    }    
}

namespace CLK.EntityExpansion.Expanded
{
    public class ExpandedUserRepositoryFactory : IUserRepositoryFactory
    {
        // Methods
        public IUserRepository CreateRepository()
        {
            // Create
            IUserRepository userRepository = new SqlUserRepository();
            IExUserSectionRepository exUserSectionRepository = new SqlExUserSectionRepository();

            // Return
            return new UserRepositoryDecorator(userRepository, exUserSectionRepository);
        }
    }

    public class UserRepositoryDecorator : IUserRepository
    {
        // Fields
        private readonly IUserRepository _userRepository = null;

        private readonly IExUserSectionRepository _exUserSectionRepository = null;


        // Constructor
        public UserRepositoryDecorator(IUserRepository userRepository, IExUserSectionRepository exUserSectionRepository)
        {
            #region Require

            if (userRepository == null) throw new ArgumentNullException();
            if (exUserSectionRepository == null) throw new ArgumentNullException();

            #endregion
            _userRepository = userRepository;
            _exUserSectionRepository = exUserSectionRepository;
        }


        // Methods
        public void Add(User item)
        {
            #region Require

            if (item == null) throw new ArgumentNullException();

            #endregion

            // User
            _userRepository.Add(item);
        }

        public void Modify(User item)
        {
            #region Require

            if (item == null) throw new ArgumentNullException();

            #endregion

            // User
            _userRepository.Modify(item);
        }

        public void Remove(Guid id)
        {
            #region Require

            if (id == Guid.Empty) throw new ArgumentNullException();

            #endregion

            // User            
            _userRepository.Remove(id);

            // ExUserSection
            _exUserSectionRepository.Remove(id);
        }

        public User GetByID(Guid id)
        {
            #region Require

            if (id == Guid.Empty) throw new ArgumentNullException();

            #endregion

            // User    
            User user = _userRepository.GetByID(id);

            // Return
            return user;
        }

        public IEnumerable<User> GetAll()
        {
            // Result
            IEnumerable<User> userList = null;

            // User    
            userList = _userRepository.GetAll();

            // Return
            return userList;
        }
    }
}

结语 :

本文范例简单的说就是，当基础项目与扩展项目都建立完毕。在原本基础项目的管理页面建立User对象，在扩展项目的ExUser管理页面也可以查询到新增的ExUser(内容为User数据，ExUser扩展的属性数据为默认值)。当在扩展项目删除ExUser时，基础项目内的User也会同时被删除。

本文介绍的Entity Expansion模式，看起来只是扩展了对象的属性数据，但其实可以看成，处理了强型别扩展对象进出系统边界的责任。以此模式为基础发展，理论上可以设计出能无限延伸的应用系统架构。