对象的自治和行为的扩展与适配[转]

在坏的设计中，数据往往是分散的，甚至是杂乱的，这就好像一群失去意识的猛兽，我们无法控制、协调以及管理它们。这种漫无头绪的散乱数据，犹如猛兽的肆意妄为，会给系统带来无尽的灾难。随着系统的演化，这种灾难会逐渐蔓延至系统的各个角落。因此，在面向对象设计过程中，对数据分类是识别对象的一个前提。但是，仅仅封装了数据的对象，如果没有操作数据的行为，仍旧是没有意识的死亡对象。

我始终认为，对象在拥有自己数据的情况下，应该是自治的。这种“自治”类似于SOA中服务自治的概念，但由于对象应该保持足够合理的细粒度，因此这种自治是有限度的自治；或者说它体现的是专家的自治。如果对象拥有足够的数据信息，就必须树立这些信息的权威，这些信息的处理就应该由对象自己来完成。如果它拥有的信息量不够，或者根本不具备，则可以委派给其他对象。此时，行为即对象的意识，是对象能够自治的前提。

对象自治依赖于面向对象设计的一个重要原则，即对象的数据与行为应该封装在一起。Craig Larman提出的“信息专家模式”正是说明了这一点，该模式认为拥有信息的对象才是处理这些信息的专家。

对象自治是一个很有趣的概念，我们把对象拟人化，使得对象成为组成社区的基本元素。在这个社区里，每个对象的行动都应该由自己来控制。无论是完成某个操作，还是发出请求，或者响应事件，对象都应该有自己的判断。判断的合理性来自于它掌握的信息量，以及我们赋予它的意识的灵性。在构建软件系统时，我们的目标就是要搭建这样一个由自治对象组成的社区，而不是无序的混沌世界。每当我们在操作数据时，发现数据开始具有发散、混乱、模糊、蔓延等特征时，就是封装数据的信号。不管这些数据的数量，还是大小，它都应该作为对象存在于系统，同时该对象应具备操作该数据的能力。

例如在报表系统中，我们试图将构建好的报表整体导出为Excel文件。我们为导出功能定义了专门的接口ExcelTableExporter，它接收一个报表对象和工作薄对象，导出报表到Excel文件中：

public interface ExcelTableExporter {
    public void export(ReportTable table, WritableWorkbook workbook);
}

这一接口的定义并无不妥之处。然而，当我们在实现export()接口方法时，事情开始变得难以控制。我们需要在export()方法中遍历整个报表，获得报表的行头、列头以及数据单元格，然后计算它们的坐标，获得它们的格式，再写入到Excel单元格中。显然，ExcelTableExporter要做的事情太多了，而它所要处理的报表数据也开始变得发散而混乱。虽然我们对报表进行了合理的分解与封装，但坐标依旧是散乱的，格式也没有和报表对象封装在一起。组成报表的元素对象仅仅拥有展现的数据值，却不知道自己该放在哪个位置，又该以什么面貌展现。换言之，这些组成报表的对象都不具备充分的自主意识，使得操作它们的ExcelTableExporter心力憔悴。它需要观察每个报表元素对象的数据，元素之间的依赖关系，考虑如何计算它们的坐标，获得符合客户要求的格式。如果我们将这种展现和导出报表的功能看做是将报表数据绘制在Excel画布上，那么ExcelTableExporter就好似一位不太高明的画师，奔忙于全局的掌控与细节的刻画，却因为能力不够而无法二者兼顾。如果我们让这些组成报表的元素对象拥有绘制自身的能力，境况是否焕然一新呢？此时，ExcelTableExporter只需要取出元素对象，放在Excel画布上，它们自己就知道该往哪儿去，该怎么绘制，根本不用ExcelTableExporter来操心。

根据单一职责原则（SRP），报表元素对象与报表直接相关，本身不应该承担绘制的责任，但放在导出报表这个场景来看，却又是合乎情理的。而且，与绘制相关的数据本身就与报表数据直接相关，例如报表元素的坐标，就依赖于报表数据的个数，以决定它占用的行数和列数。报表的格式同样设置在报表元数据中。不过，从抽象的角度来看，我们应该为其定义不同的接口，这也符合接口隔离原则（ISP）。同时，我们还需要考虑绘制行为的扩展。例如，在未来我们可能需要考虑将报表绘制为HTML网页。因此，我们可以定义一个绘制元素的接口：

public interface DrawingElement {
    public void draw(ReportCanvas canvas);
    public object getElement();
}

draw()方法负责将报表元素绘制到ReportCanvas对象中。ReportCanvas体现了“画布”的隐喻，作为载体用来添加绘制出来的报表元素。

public interface ReportCanvas {
    public void addElement(DrawingElement element);
}

对于Excel而言，实现draw()方法就是在内部创建单元格对象。如果使用开源项目jxl来完成excel文件的生成，则该单元格对象可以是Label对象，也可以是jxl.write.Number对象。不过，ReportCanvas是不关心这些的，它只需要能够添加DrawingElement即可。这里就体现出了抽象DrawingElement的好处。当报表元素对象在实现该接口时，如果是针对Excel的导出，就可以把诸如Label和Number这样的单元格对象封装到实现类中。例如报表中的行头对象就可以实现DrawingElement接口：

public class RowHeaderExcelElement implements DrawingElment{
    private object cell;

    @Override
    public void draw(ReportCanvas canvas) {
        canvas.addElement(this);
    }

    @Override
    public object getElement() {
        if (isNumber()) {
            cell = createNumberCell();
        } else {
            cell = createLabelCell(); 
        }
        return cell;
    }
}

倘若将来需要支持Html，可以定义RowHeaderHtmlElement类实现DrawingElement接口。如果二者之间存在一些共同逻辑，则可以提取一个共同的基类RowHeaderElementBase。

因为引入了DrawingElement接口，报表元素对象就将绘制元素对象的数据与行为都封装了起来，使其成为了自治的对象。由于报表元素对象自身具备绘制功能，使得ExcelTableExporter的工作变得轻松自如，只需发出绘制的请求即可：

for (DrawingElement element : table.getReportUnits()) {
    element.draw(canvas);
}

在实现上，我们还有一个问题需要解决。ExcelTableExporter的export()方法实现使用了jxl，DrawingElement类封装的Label或Number对象事实上需要绘制到jxl的WritableSheet中，而不是我们自己抽象的ReportCanvas。为了保证DrawingElment接口的抽象性，以及未来的可扩展性，draw()方法的输入参数必须是与实现无关的抽象类型。如果修改方法的定义为接受WritableSheet对象，就会限定为jxl，无法轻易变更，这是绝对不可取的。它违背了“供应商绑定”的反模式。

由于WritableSheet对象与ReportCanvas之间没有任何关系，强制的类型转换也无法保证将WritableSheet对象传递给DrawingElement对象的draw()方法。除非我们修改WritableSheet的定义，使其实现ReportCanvas接口。但这是不可能的，因为WritableSheet是第三方提供的公开接口，我们不能修改。这时，就需要考虑二者之间的适配。通过运用Adapter模式，我们可以引入一个间接对象WritableSheetAdapter，让其实现ReportCanvas接口，同时重用WritableSheet提供的职责。在jxl中，WritableSheet被定义为接口，通过WritableWorkbook创建。所以，我们可以考虑将WritableWorkbook创建的对象传递给WritableSheetAdapter：

public class WritableSheetAdapter implements ReportCanvas {
    private WritableSheet sheet;
    public WritableSheetAdapter(WritableSheet sheet) {
        this.sheet = sheet;
    }
    @Override
    public void addElement(DrawingElement element) {
        sheet.addCell((WritableCell)element.getElement());
    }
}

WritableSheetAdapter既实现了ReportCanvas接口，同时又组合了WritableSheet对象，完成了WritableSheet到ReportCanvas的适配，使得DrawingElement对象可以接受它：

WritableSheet sheet = workbook.createSheet(sheetName, 0);
WritableSheetAdapter sheetAdapter = new WritableSheetAdapter(sheet);

//遍历报表元素，以数据单元格为例
for (DrawingElement element : table.getCellGroups()) {
    element.draw(sheetAdapter);
}

Message Chains与Fluent Interface