面向对象困境之：横切关注点

什么是关注点（Concern）？

A Concern is a term that refers to a part of the system divided on the basis of the functionality.

关注点是指基于功能划分系统的一部分。

什么是横切关注点（Crosscutting Concern）？

部分关注点「横切」程序代码中的数个模块，即在多个模块中都有出现，它们即被称作「横切关注点[1]（Cross-cutting concerns, Horizontal concerns）」。

这样说好像还是特别抽象？那我们举个例子。

日志功能就是横切关注点的一个典型案例。日志功能往往横跨系统中的每个业务模块，即「横切」所有需要日志功能的类和方法体。所以我们说日志成为了横切整个系统对象结构的关注点 —— 也就叫做横切关注点啦。

面向对象的困境

对于 OOP 来说，我们很难在不同的继承关系链中共用代码。

例如 A 类继承 B 类，C 类继承 D 类，而 A 和 C 都需要实现一个写日志的方法。

class A(B):
    def write_log(self):
        pass

class C(D):
    def write_log(self):
        pass

当我们遇到这种情况时要怎么办呢？

解决方法

复制 - 粘贴

虽然我们对此嗤之以鼻，但在业务时间紧迫（或懒懒懒）时，很多人还是会采用这种方案。

方案的缺点一目了然：代码重复率高。

复制粘贴一时爽，后期维护火葬场。

引入基础类

让所有继承链都继承一个基础类 Base，然后在这个基础类中实现要共享的代码。

# 定义一个「超级」基础类，共享代码都在这里定义
class Base:
    def write_log(self):
        print("write log")
        pass

class B(Base):
    pass

class D(Base):
    pass

class A(B):
    pass

class C(D):
    pass

a = A()
a.write_log()

但随着时间的推移，这个基础类 Base 的规模会越来越大，职责也变得越来越模糊。

多重继承

像 PHP、Java、Swift 等是不支持多重继承的，Python 或 C++ 可以使用这种方案。

class Log:
    def write_log(self):
        print("write log")
        pass

class B():
    pass

class D():
    pass

# A 继承 B 也继承 Log
class A(B, Log):
    pass

class C(D, Log):
    pass

a = A()
a.write_log()

但多重继承会带来另一个问题：菱形缺陷[2]（Diamond Problem）。

依赖注入

依赖注入[3]是指通过外部传入带有某个方法的对象来使用这个方法。

例如我们定义一个带有写日志方法的 Log 类，如果我们要在类 A 中调用这个方法，那么就把 Log 的一个对象直接注入类 A 中。

class Log:
    def write_log(self):
        print("write log")
        pass

class A():
    def __init__(self, log):
        self.log = log

    def write_a_log(self):
        self.log.write_log()

# 直接注入 Log 对象
a = A(Log())
a.write_a_log()

在 PHP 框架 Laravel[4] 中就大量使用了依赖注入。

面向协议编程

这里涉及到 Swift 中的协议和协议扩展。

先定义一个包含写日志方法 writeLog() 的协议：

// 定义协议
protocol Log {
    func writeLog()
}

然后为这个 writeLog() 提供一个默认的实现方法，即协议扩展：

// 定义协议
protocol Log {
    func writeLog()
}

// 提供一个默认的实现方法
extension Log {
    func writeLog() {
        // coding
    }
}

这样一来，任何遵守 Log 协议的类都可以使用默认的 writeLog() 方法了。

参考资料

[1]

横切关注点: https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%A8%AA%E5%88%87%E5%85%B3%E6%B3%A8%E7%82%B9

[2]

菱形缺陷: https://www.quora.com/What-is-the-diamond-problem-in-programming

[3]

依赖注入: https://blog.tonyseek.com/post/notes-about-ioc-and-di/

[4]

Laravel: https://laravel.com/