组件设计原则之概念篇（二）

前三个组件设计原则关注组件的内聚，从本文开始，接下来将要介绍的三个原则更多关注组件间的耦合，其难度比前三个原则要大，我将结合一些示例进行讲解，主要参考资料仍然是Robert C.Martin的《敏捷软件开发：原则、模式与实践》(Agile Software Development: Principles, Patterns, and Practices)一书中的“Principles of Package and Component Design”一章。在讲解组件设计原则时，组件的涵义与包的涵义相似，都表示包含多个元素的组织结构。由于下面要介绍的无环依赖原则(ADP)、稳定依赖原则(SDP)和稳定抽象原则(SAP)相对较为复杂，因此，我决定分开进行讲解，尽量让每一个原则的讲解都能够全面而又深入，如有问题，欢迎大家多多与我交流！

组件耦合性原则：稳定性 (Principles of Component Coupling: Stability)

无环依赖原则（The Acyclic Dependencies Principle, ADP）

Allow no cycles in the component dependency graph.
在组件的依赖关系图中不允许存在环。

环形依赖和无环依赖

ADP其实很容易理解，就是说在组件与组件之间不应该存在环形依赖关系。对于一些规模较大的项目，难免会包含多个组件，不同的组件可能会是由不同的开发团队所开发的，当一个组件发生改变时，所有依赖于它的其他组件也将需要重新集成和测试，如果在依赖关系中存在环，将导致循环依赖，使得一个组件修改之后的影响范围将变得非常大，致使该组件难以升级和重新发布。

首先我们来看一个无环依赖的例子，如图1所示。在图1中，组件Component3依赖于组件Component4和Component5，当需要修改Component3时，只需要重新链接Component4和Component5即可，对Component2没有任何影响；此外，修改Component4或Component5会导致Component3和Component1受到影响（沿着逆向的依赖关系即可寻找到所有受影响的组件），开发Component3和Component1这两个组件的开发人员可以决定是否需要和Component4或Component5的新版本集成以及何时集成。

图1 无环依赖示意图

如图1所示的依赖关系图是一个有向无环图 (Directed Acyclic Graph, DAG)。在发布整个系统时，可以按照自底向上的次序，首先编译、测试和发布Component4和Component5，然后是Component2和Component3，最后是Component1，这个开发和设计流程非常清晰，操作起来很容易。

如果我们设计不当，则会造成组件之间出现环形依赖，如图2所示：

图2 环形依赖示意图

图2所示的这种循环依赖将导致系统产生很多问题：在无环系统中，如果需要发布一个组件Component3的新版本，只需要重新链接Component4和Component5，因为Component4和Component5没有再依赖别的组件，所需时间和工作量都较小。但是在一个具有环形依赖的系统中，Component5又将依赖Component1，Component1依赖Component2，这导致整个系统所有组件全部需要重新编译和链接，使得Component3的发布变得非常麻烦，而且每一次发布的时候，重新构建（集成）整个系统所花费的成本将急剧升高，为了一个组件的发布就将做一次完整的构建，这会严重影响系统的开发进度，。

此外，系统的集成和测试也变得越来越难以进行，，系统耦合度增加，修改和扩展都很麻烦，在有些更为复杂的项目中，如果存在大量的环形依赖，编译时间会随着模块数量成几何级数增长，毫无疑问，那绝对是无法忍受的！

而且在这种环形依赖系统中，组件的构建顺序也是一个很大的问题，由于组件之间存在循环依赖，那么哪一个组件应该第一个被构建呢？在编译一个组件时，它所依赖的组件从何而来，这居然变成了一个“先有鸡还是先有蛋”的问题，在有些编程语言中，此问题无解！

环形依赖的消除

Bob在ASD一书中提到了两种将组件间的环形依赖改造为DAG的方法，下面详细介绍一下这两种方法，里面也融合了我自己的一些见解，希望对大家有所帮助。

1. Apply the Dependency-Inversion Principle (DIP)：应用依赖倒转原则

我就拿ASD书中的例子来说明一下如何实施，如图3所示：

图3 使用DIP消除依赖环

如图3所示，假设在某系统中，如果我们可以通过消除组件MyDialogs和MyApplication之间的依赖关系就可以消除环形依赖，通过分析，我们得知在组件MyDialogs中的类X依赖组件MyApplication中的类Y，此时，可以作出如下重构：

(1) 在组件MyDialogs中增加一个接口，如图3所示的X Server，类X依赖该接口；

(2) 将类Y作为接口X Server的实现类。

经过如上两步，依赖关系由MyDialogs依赖MyApplication变成了MyApplication依赖MyDialogs，编译次序为先编译MyDialogs，后续再编译MyApplication，由于X针对抽象的接口编程，使得系统的可扩展性变得更好。

此重构将组件之间的具体依赖关系转换为反向的抽象依赖关系，从而消除环形依赖。

除此之外，如果涉及到的类太多，不希望在原有组件中增加过多的接口，还可以增加一个新的组件，在这个新组件中包含一系列接口，原有组件针对这个包含多个接口的组件编程，如图4所示：

图4 增加抽象组件消除依赖环

在图4中，我们增加了一个新的抽象组件AbstractComponent，Component5不再直接依赖Component1，在AbstractComponent中包含了一组接口，这些接口的实现类在Component1中，Component5针对抽象接口编程，因此，Component5只需依赖AbstractComponent即可。此时，编译次序为：AbstractComponent --> Component5, Component4 --> Component3, Component2 --> Component1，可见，新的抽象组件的引入完全消除了环形依赖，而且由于AbstractComponent包含了大量的接口，让系统具有更好的可扩展性，如果提供一组新的实现AbstractComponent中接口的具体类，原有系统无须做太多的修改，符合开闭原则。

2. Create a new component that both of the components depend on：创建一个共同依赖的新组件

还是以图2为例，我们可以创建一个Component1和Component5都依赖的新组件，例如将原来Component1中Component5所依赖的那些类抽取出来，封装到新的组件，例如NewComponent中，此时，Component1和Component5都将依赖NewComponent，NewComponent也将成为第一个被编译的组件，如图5所示：

图5 增加新组件消除依赖环

在实际开发中，随着项目规模的扩大和应用程序的增加，组件之间的依赖关系会发生改变（组件中类之间的关系也会进一步清晰），我们需要随时对组件中的环形结构进行监控。如果出现了环形结构，就必须要使用某种方法来将其消除。这可能会需要创建一些新的组件，导致依赖链增长，依赖关系变得更加复杂，但为了消除依赖环，适当增加一些新的类或者新的组件是必须的，因为依赖环的存在是百害无一利，！

简而言之，ADP就是在组件的依赖关系图中不能存在环，如果存在，我们就应该想办法来消除环形依赖！

【作者：刘伟 http://blog.csdn.net/lovelion】