【面向对象】开发原则（二）：基于接口而非基于实现编程

1.如何理解该原则？

这条原则能非常有效地提高代码质量，实际上，“基于接口而非实现编程”这条原则的另一个表述方式，是“基于抽象而非实现编程”。后者的表述方式其实更能体现这条原则的设计初衷。

在软件开发中，大的挑战之一 就是需求的不断变化，这也是考验代码设计好坏的一个标准。越抽象、越顶层、越脱离具体某一实现的设计，越能提高代码的灵活性，越能应对未来的需求变化。好的代码设计，不仅能应对当下的需求，而且在将来需求发生变化的时候，仍然能够在不破坏原有代码设计的情况下灵活应对。而抽象就是提高代码扩展性、灵活性、可维护性有效的手段之一。

应用这条原则，可以将接口和实现相分离，封装不稳定的实现，暴露稳定的接口。上游系统面向接口而非实现编程，不依赖不稳定的实现细节，这样当实现发生变化的时候，上游系统的代码基 本上不需要做改动，以此来降低耦合性，提高扩展性。

2.如何将这条原则应用到实战中？

我们下面来看个例子。

假设我们的系统中有很多涉及图片处理和存储的业务逻辑。图片经过处理之后被上传到阿里云上。为了代码复用，我们封装了图片存储相关的代码逻辑，提供了一个统一的 AliyunImageStore 类，供整个系统来使用。

// 定义阿里云上传实体类
public class AliyunImageStore {  
    //... 省略属性、构造函数等...    
    public void createBucketIfNotExisting(String bucketName) {  
        // ... 创建 bucket 代码逻辑...   
        // ... 失败会抛出异常..  
    }  
    
    public String generateAccessToken() {    
        // ... 根据 accesskey/secrectkey 等生成 access token 
    }   
    public String uploadToAliyun(Image image, String bucketName, String accessTok  
       //... 上传图片到阿里云...  
       //... 返回图片存储在阿里云上的地址 (url）...  
    }   
     public Image downloadFromAliyun(String url, String accessToken) { 
         //... 从阿里云下载图片...  
     } 
 }
                                 
// AliyunImageStore 类的使用举例 
 public class ImageProcessingJob {  
     private static final String BUCKET_NAME = "ai_images_bucket";  
     //... 省略其他无关代码...   
     public void process() {    
         Image image = ...; 
         // 处理图片，并封装为 Image 对象    
         AliyunImageStore imageStore = new AliyunImageStore(/* 省略参数 */);    	
         imageStore.createBucketIfNotExisting(BUCKET_NAME);    
         String accessToken = imageStore.generateAccessToken();
         imagestore.uploadToAliyun(image, BUCKET_NAME, accessToken); 
     }  
 }

2.1 出现问题：需求变更

若现在需求是上传到私有云，该如何实现？

我们需要重新设计实现一个存储图片到私有云的 PrivateImageStore 类，并用它替换掉项目中所有的 AliyunImageStore 类对象。这样的修改听起来并不复杂，只是简单替换而 已，对整个代码的改动并不大。

不过，我们经常说，“细节是魔鬼”。这句话在软件开发中特别适用。实际上，刚刚的设计实现方式，就隐藏了很多容易出问题的“魔鬼细节”，我们一块来看看都有哪些。

新的 PrivateImageStore 类需要设计实现哪些方法，才能在尽量小化代码修改的情况下，替换掉 AliyunImageStore 类呢？这就要求我们必须将 AliyunImageStore 类中所定义的所有 public 方法，在 PrivateImageStore 类中都逐一定义并重新实现一遍。而这样做就会存在一些问题，比如：

1）首先，AliyunImageStore 类中有些函数命名暴露了实现细节，比如，uploadToAliyun() 和downloadFromAliyun()。如果开发这个功能的同事没有接口意识、抽象思维，那这种暴露实现细节的命名方式就不足为奇了，毕竟最初我们只考虑将图片存储在阿里云上。而我们把这种包含“aliyun”字眼的方法，照抄到 PrivateImageStore 类中，显然是不合适的。

如果我们在新类中重新命名 uploadToAliyun()、downloadFromAliyun() 这些方法， 那就意味着，我们要修改项目中所有使用到这两个方法的代码，代码修改量可能就会很大。

2）其次，将图片存储到阿里云的流程，跟存储到私有云的流程，可能并不是完全一致的。比如，阿里云的图片上传和下载的过程中，需要生产 access token，而私有云不需要 access token。

一方面，AliyunImageStore 中定义的 generateAccessToken() 方法不能照抄到 PrivateImageStore 中；

另一方面，我们在使用 AliyunImageStore 上传、下载图片的时候，代码中用到了 generateAccessToken() 方法，如果要改为私有云的上传下载流程，这些代码都需要做调整。

2.2 问题解决：依赖接口设计

解决这个问题的根本方法就是，在编写代码的时候，要遵从“基于接口而非实现编程”的原则

• 接口函数的命名不能暴露任何实现细节。比如，前面提到的 uploadToAliyun() 就不符合要 求，应该改为去掉 aliyun 这样的字眼，改为更加抽象的命名方式，比如：upload()。
• 实现类中封装具体的实现细节。比如，跟阿里云相关的特殊上传（或下载）流程不应该暴露给调用者。我们对上传（或下载）流程进行封装，对外提供一个包裹所有上传（或下载）细节的方法，给调用者使用
• 为实现类定义抽象的接口。具体的实现类都依赖统一的接口定义，遵从一致的上传功能协议。使用者依赖接口，而不是具体的实现类来编程。

–> 如果要变更实现，只换实现类那一处就OK，其余调用都不用改变

我们按照这个思路，把代码重构一下。重构后的代码如下所示：

public interface ImageStore {  
    String upload(Image image, String bucketName);  
    Image download(String url); 
    // 与实现类具体相关的方法补定义，如生成token
}

// 上传到阿里云
public class AliyunImageStore implements ImageStore {  
    //... 省略属性、构造函数等...
   public String upload(Image image, String bucketName) {  
       createBucketIfNotExisting(bucketName);    
       String accessToken = generateAccessToken();    
       //... 上传图片到阿里云...    
       //... 返回图片在阿里云上的地址 (url)...  
   }
  public Image download(String url) {    
      String accessToken = generateAccessToken();   
      //... 从阿里云下载图片... 
  }
  private void createBucketIfNotExisting(String bucketName) { 
      // ... 创建 bucket... 
      // ... 失败会抛出异常..  
  }
  private String generateAccessToken() {  
      // ... 根据 accesskey/secrectkey 等生成 access token 
  }
}

// 上传下载流程改变：私有云不需要支持 access token 
public class PrivateImageStore implements ImageStore  { 
    public String upload(Image image, String bucketName) {   
        createBucketIfNotExisting(bucketName);    
        //... 上传图片到私有云...    
        //... 返回图片的 url... 
    }
    public Image download(String url) { 
       //... 从私有云下载图片... 
    }
     private void createBucketIfNotExisting(String bucketName) { 
         // ... 创建 bucket...   
         // ... 失败会抛出异常..  
     } 
}

// ImageStore 的使用举例 
public class ImageProcessingJob {  
    private static final String BUCKET_NAME = "ai_images_bucket"; 
    //... 省略其他无关代码...    
    public void process() {   
        Image image = ...;
        // 处理图片，并封装为 Image 对象   
        ImageStore imageStore = new PrivateImageStore(...);   
        imagestore.upload(image, BUCKET_NAME);  
    } 
}

3.是否需要为每个类定义接口？

为了满足这条原则，我是不是需要给每个实现类都定义对应的接口呢？在开发的时候，是不是任何代码都要只依赖接口，完全不依赖实现编程呢？

这条原则的设计初衷是，将接口和实现相分离，封装不稳定的实现，暴露稳定的接口。上游系统面向接口而非实现编程，不依赖不稳定的实现细节，这样当实现发生变化的时候，上游系统的代码基本上不需要做改动，以此来降低代码间的耦合性，提高代码的扩展性

• 从这个设计初衷上来看，如果在我们的业务场景中，某个功能只有一种实现方式，未来也不可能被其他实现方式替换，那我们就没有必要为其设计接口，也没有必要基于接口编程，直接使用实现类就可以了。
• 除此之外，越是不稳定的系统，我们越是要在代码的扩展性、维护性上下功夫。相反，如果某个系统特别稳定，在开发完之后，基本上不需要做维护，那我们就没有必要为其扩展性， 投入不必要的开发时间。