来源于WCF的设计模式:可扩展对象模式[上篇]

我一直很喜欢剖析微软一些产品、框架的底层实现。在我看来,这不但让我们可以更加深入地了解其运作的原理,同时也能提高设计/架构的技能。因为对于这些框架或者产品来说,高质量的设计是它们能够成功的一个最基本的因素。比如说比如ASP.NET,不但能够支持传统的Web Form应用,MVC同样建立在它基础之上。比如说WCF,从其诞生的那一天开始,真个架构体系就从未改变。这些应用在这些产品和框架上的设计其实是最值得我们学习的设计案例。比如说,今天我们介绍的“可扩展对象模式(Extensible Object Pattern)”就来源于WCF。[源代码从这里下载]

一、一个简单的“可扩展对象模式”的实现

为了让这种所谓的“可扩展对象模式”有一个大概的了解,我们先来演示一个简单的例子。现在有一个表示房间的类型Room,它具有几个基本的属性Walls、Windows和Door分别表示房间的墙、窗户和门。现在我们要来创建一个Room对象,即分别创建组成这个Room对象的各个构成元素。按照“大事化小”这个基本的设计原则,我们分别创建相应的Builder来分别为Room构建相应的元素。按照“可扩展对象模式”的原理,Room对象就是一个可扩展对象,而相应的Builder实现了对它的扩展。现在我们将Room这个类型定义在实现了接口IExtensibleObject<Room>的可扩展对象。

   1: public class Room : IExtensibleObject<Room>
   2: {
   3:     public Room()
   4:     {
   5:         this.Extensions = new ExtensionCollection<Room>(this);
   6:     }
   7:     public Door Door { get; set; }
   8:     public IList<Wall> Walls { get; set; }
   9:     public Window Window { get; set; }
  10:     public IExtensionCollection<Room> Extensions { get; private set; }
  11: }
  12: public class Door{}
  13: public class Wall{}
  14: public class Window{}

为Room对象构建门、窗和墙的Builder(DoorBuilder、WindowBuilder和WallBuilder)均实现了相同的接口IExtension<Room>,表明它们都是针对Room的扩展。

   1: public class DoorBuilder : IExtension<Room>
   2: {
   3:     public Door Door { get; private set; }
   4:     public void Attach(Room owner)
   5:     {
   6:         owner.Door = this.Door = new Door();
   7:     }
   8:     public void Detach(Room owner)
   9:     {
  10:         if (this.Door == owner.Door)
  11:         {
  12:             owner.Door = null;
  13:             this.Door = null;
  14:         }
  15:     }
  16: }
  17:  
  18: public class WindowBuilder : IExtension<Room>
  19: {
  20:     public Window Window { get; private set; }
  21:     public void Attach(Room owner)
  22:     {
  23:         owner.Window = this.Window = new Window();
  24:     }
  25:     public void Detach(Room owner)
  26:     {
  27:         if (this.Window == owner.Window)
  28:         {
  29:             owner.Window = null;
  30:             this.Window = null;
  31:         }
  32:     }
  33: }
  34:  
  35: public class WallBuilder : IExtension<Room>
  36: {
  37:     public Wall[] Walls { get; private set;}
  38:     public void Attach(Room owner)
  39:     {
  40:         owner.Walls = this.Walls = new Wall[] { new Wall(), new Wall(), new Wall(), new Wall() };
  41:     }
  42:     public void Detach(Room owner)
  43:     {
  44:         if (null == owner.Walls || null== this.Walls)
  45:         {
  46:             this.Walls = null;
  47:             return;
  48:         }
  49:         Array.ForEach(this.Walls, wall =>
  50:             {
  51:                 if (owner.Walls.Contains(wall))
  52:                 {
  53:                     owner.Walls.Remove(wall);
  54:                 }
  55:             });
  56:         this.Walls = null;
  57:     }
  58: }

现在我们真正创建Room对象的程序写成如下形式:先创建可扩展对象Room,并将用于用于构建相应元素的三个Builder添加到以Extensions属性表示的扩展集合中。经过这个简单的过程,一个完整的Room对象就已经被正常的构建了。这个简单的应用体现和很好的可扩展性:任何针对Room对象的扩展都可以通过相应扩展对象(IExtension<Room>)来实现,如果我们需要,只需要将这些扩展添加到它的Extensions集合中就可以了。

   1: Room room = new Room();
   2: room.Extensions.Add(new DoorBuilder());
   3: room.Extensions.Add(new WindowBuilder());
   4: room.Extensions.Add(new WallBuilder());
   5:  
   6: Debug.Assert(room.Door != null, "Door has not been built!");
   7: Debug.Assert(room.Window != null, "Window has not been built!");
   8: Debug.Assert(room.Walls != null, "Walls have not been built!");

二、IExtensibleObject<T>和IExtension<T>

这个可扩展对象模式涉及到两个基本的接口,即IExtensibleObject<T>和IExtension<T>,前者代表可扩展对象,后者代表对这个可扩展对象的扩展,而这个泛型参数T则代表定义成可扩展对象的类型。我想如果你是第一个接触者两个接口,看到这个介绍你可能会觉得很晕,尤其是“可扩展对象类型T实现接口IExtensibleObject<T>”,不过多想想,应该会很快绕过弯子来的。

IExtensibleObject<T>接口仅仅定义了一个唯一的属性Extensions,而它类型是IExteniosnCollection<T>代表针对可扩展对象类型T的扩展的集合。System.ServiceModel定义了具体的集合类型ExteniosnCollection<T>实现了IExteniosnCollection<T>接口

   1: public interface IExtensibleObject<T> where T: IExtensibleObject<T>
   2: {
   3:     IExtensionCollection<T> Extensions { get; }
   4: }

而所谓的“针对可扩展对象类型T的扩展”就是实现了第二个接口IExtension<T>的对象。该接口具有两个方法Attach和Detach,具体相同的参数owner。当我们将某个扩展对象添加到某个可扩展对象的Extensions集合中的时候,Attach方法会自动被调用,而传入的参数owner就是这个需要被扩展的对象。与此相对,Detach则在当该扩展对象从可扩展对象的Extensions集合中移出的时候被调用。

   1: public interface IExtension<T> where T: IExtensibleObject<T>
   2: {
   3:     void Attach(T owner);
   4:     void Detach(T owner);
   5: }

在前面的例子中,我们将DoorBuilder、WindowBuilder和WallBuilder实现IExtension<Room>接口,将相应的针对门、窗和墙的构建实现在Attach方法中。所以当它们被作为对Room对象的扩展添加到一个具体的Room对象的Extensions集合上的时候,这个Romm对象就分别有了一道门、一扇窗和四面墙。此外,由于被添加的Builder有可能被移除,如果被移除后,先前被创建的门、窗和墙应该也一并移掉,而这些操作被定义在Detach方法中。

三、总结

在这里,我们将围绕着IExtensibleObject<T>和IExtension<T>这两个接口的设计方式说成一种“设计模式”,可能不太妥当。实际上,任何存在扩展可能的类型都可以按照这样的方式来设计。而我们熟悉的一些设计模式都可以按照“可扩展对象”的方式来设计。文中Room采用的涉及模式可以看成是Builder模式。

注:关于“可扩展对象模式”,李会军同学写了一篇很好的文章《技巧:使用可扩展对象模式扩展HttpApplication

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