UML软件工程组织

　　考虑一个日志记录工具。目前需要提供一个方便的日志API，使得客户可以轻松地完成日志的记录。该日志要求被记录到指定的文本文件中，记录的内容属于字符串类型，其值由客户提供。我们可以非常容易地定义一个日志对象：

　

public class Log
{
　public void Write(string target, string log)
　{
　　//实现内容;
　}
}

　　当客户需要调用日志的功能时，可以创建日志对象，完成日志的记录：

　

Log log = new Log();
log.Write(“error.log”, “log”);

　　然而随着日志记录的频繁使用，有关日志的文件越来越多，日志的查询与管理也变得越不方便。此时，客户提出，需要改变日志的记录方式，将日志内容写入到指定的数据表中。显然，如果仍然按照前面的设计，具有较大的局限性。现在我们回到设计之初，想象一下对于日志API的设计，需要考虑到这样的变化吗？这里存在两种设计理念，即渐进的设计和计划的设计。从本例来分析，要求设计者在设计初就考虑到日志记录方式在未来的可能变化，并不容易。再者，如果在最开始就考虑全面的设计，会产生设计上的冗余。因此，采用计划的设计固然具有一定的前瞻性，但一方面对设计者的要求过高，同时也会产生一些缺陷。那么，采用渐进的设计时，遇到需求变化时，利用重构的方法，改进现有的设计，又需要考虑未来的再一次变化吗？这是一个见仁见智的问题。对于本例而言，我们完全可以直接修改Write()方法，接受一个类型判断的参数，从而解决此问题。但这样的设计，自然要担负因为未来可能的再一次变化，而导致代码大量修改的危险，例如，我们要求日志记录到指定的Xml文件中。

　　所以，变化是完全可能的。在时间和技术能力允许的情况下，我更倾向于将变化对设计带来的影响降低到最低。此时，我们需要封装变化。

　　在封装变化之前，我们需要弄清楚究竟是什么发生了变化？从需求看，是日志记录的方式发生了变化。从这个概念分析，可能会导致两种不同的结果。一种情形是，我们将日志记录的方式视为一种行为，确切的说，是用户的一种请求。另一种情形则从对象的角度来分析，我们将各种方式的日志看作不同的对象，它们调用接口相同的行为，区别仅在于创建的是不同的对象。前者需要我们封装“用户请求的变化”，而后者需要我们封装“日志对象创建的变化”。

　　封装“用户请求的变化”，在这里就是封装日志记录可能的变化。也就是说，我们需要把日志记录行为抽象为一个单独的接口，然后才分别定义不同的实现。如图一所示：

　

图一：封装日志记录行为的变化

　　如果熟悉设计模式，可以看到图一所表示的结构正是Command模式的体现。由于我们对日志记录行为进行了接口抽象，用户就可以自由地扩展日志记录的方式，只需要实现ILog接口即可。至于Log对象，则存在与ILog接口的弱依赖关系：

　

public class Log
{
　private ILog log;
　public Log(ILog log)
　{
　　this.log = log;
　}
　public void Write(string target, string logValue)
　{
　　log.Execute(target, logValue);
　}
}

　　我们也可以通过封装“日志对象创建的变化”实现日志API的可扩展性。在这种情况下，日志会根据记录方式的不同，被定义为不同的对象。当我们需要记录日志时，就创建相应的日志对象，然后调用该对象的Write()方法，实现日志的记录。此时，可能会发生变化的是需要创建的日志对象，那么要封装这种变化，就可以定义一个抽象的工厂类，专门负责日志对象的创建，如图二所示：

　

图二：封装日志对象创建的变化

　　图二是Factory Method模式的体现，由抽象类LogFactory专门负责Log对象的创建。如果用户需要记录相应的日志，例如要求日志记录到数据库，需要先创建具体的LogFactory对象：

　

LogFactory factory = new DBLogFactory();

　　当在应用程序中，需要记录日志，那么再通过LogFactory对象来获取新的Log对象：

　

Log log = factory.Create();
log.Write(“ErrorLog”, “log”);

　　如果用户需要改变日志记录的方式为文本文件时，仅需要修改LogFactory对象的创建即可：

　

LogFactory factory = new TxtFileLogFactory();

　　为了更好地理解“封装对象创建的变化”，我们再来看一个例子。假如，我们需要设计一个数据库组件，它能够访问微软的Sql Server数据库。根据ADO.Net的知识，我们需要使用如下的对象：SqlConnection, SqlCommand, SqlDataAdapter等。

　　如果仅就Sql Server而言，在访问数据库时，我们可以直接创建这些对象：

　

SqlConnection connection = new SqlConnection(strConnection);
SqlCommand command = new SqlCommand(connection);
SqlDataAdapter adapter = new SqlDataAdapter();

　　如果在一个数据库组件中，充斥着如上的语句，显然是不合理的。它充满了僵化的坏味道，一旦要求支持其他数据库时，原有的设计就需要彻底的修改，这为扩展带来了困难。

　　那么我们来思考一下，以上的设计应该做怎样的修改？假定该数据库组件要求或者将来要求支持多种数据库，那么对于Connection，Command，DataAdapter等对象而言，就不能具体化为Sql Server的对象。也就是说，我们需要为这些对象建立一个继承的层次结构，为他们分别建立抽象的父类，或者接口。然后针对不同的数据库，定义不同的具体类，这些具体类又都继承或实现各自的父类，例如Connection对象：

　

图三：Connection对象的层次结构

　　我为Connection对象抽象了一个统一的IConnection接口，而支持各种数据库的Connection对象都实现了IConnection接口。同样的，Command对象和DataAdapter对象也采用了相似的结构。现在，我们要创建对象的时候，可以利用多态的原理创建： IConnection connection = new SqlConnection(strConnection);

　　从这个结构可以看到，根据访问的数据库的不同，对象的创建可能会发生变化。也就是说，我们需要设计的数据库组件，以现在的结构来看，仍然存在无法应对对象创建发生变化的问题。利用“封装变化”的原理，我们有必要把创建对象的责任单独抽象出来，以进行有效地封装。例如，如上的创建对象的代码，就应该由专门的对象来负责。我们仍然可以建立一个专门的抽象工厂类DBFactory，并由它负责创建Connection，Command，DataAdapter对象。至于实现该抽象类的具体类，则与目标对象的结构相同，根据数据库类型的不同，定义不同的工厂类，类图如图四所示：

　

图四：DBFactory的类图

　　图四是一个典型的Abstract Factory模式的体现。类DBFactory中的各个方法均为abstract方法，所以我们也可以用接口来代替该类的定义。继承DBFactory类的各个具体类，则创建相对应的数据库类型的对象。以SqlDBFactory类为例，创建各自对象的代码如下：

　

public class SqlDBFactory: DBFactory
{
　public override IConnection CreateConnection(string strConnection)
　{
　　return new SqlConnection(strConnection);
　}
　public override ICommand CreateCommand(IConnection connection)
　{
　　return new SqlCommand(connection);
　}
　public override IDataAdapter CreateDataAdapter()
　{
　　return new SqlDataAdapter();
　}
}

　　现在要创建访问Sql Server数据库的相关对象，就可以利用工厂类来获得。首先，我们可以在程序的初始化部分创建工厂对象：

　

DBFactory factory = new SqlDBFactory();

　　然后利用该工厂对象创建相应的Connection，Command等对象：

　

IConnection connection = factory.CreateConnection(strConnection);
ICommand command = factory.CreateCommand(connection);

　　由于我们利用了封装变化的原理，建立了专门的工厂类，以封装对象创建的变化。可以看到，当我们引入工厂类后，Connection，Command等对象的创建语句中，已经成功地消除了其与具体的数据库类型相依赖的关系。在如上的代码中，并未出现Sql之类的具体类型，如SqlConnection、SqlCommand等。也就是说，现在创建对象的方式是完全抽象的，是与具体实现无关的。无论是访问何种数据库，都与这几行代码无关。至于涉及到的数据库类型的变化，则全部抽象到DBFactory抽象类中了。需要更改访问数据库的类型，我们也只需要修改创建工厂对象的那一行代码，例如将Sql Server类型修改为Oracle类型：

　

DBFactory factory = new OracleDBFactory();

　　很显然，这样的方式提高了数据库组件的可扩展性。我们将可能发生变化的部分封装起来，放到程序固定的部分，例如初始化部分，或者作为全局变量，更可以将这些可能发生变化的地方，放到配置文件中，通过读取配置文件的值，创建相对应的对象。如此一来，不需要修改代码，也不需要重新编译，仅仅是修改xml文件，就能实现数据库类型的改变。例如，我们创建如下的配置文件：

　

＜appSettings＞
　＜add key=”db” value=”SqlDBFactory”/＞
＜/appSettings＞

　　创建工厂对象的代码则相应修改如下：

　

string factoryName = ConfigurationSettings.AppSettings[“db”].ToString();
//DBLib为数据库组件的程序集：
DBFactory factory = (DBFactory)Activator.CreateInstance(“DBLib”,factoryName).Unwrap();

　　当我们需要将访问的数据库类型修改为Oracle数据库时，只需要将配置文件中的Value值修改为“OracleDBFactory”即可。这种结构具有很好的可扩展性，较好地解决了未来可能发生的需求变化所带来的问题。