数据驱动编程与表驱动法（多if-else结构精简）

Posted 2021-02-19 vx-cg248805770

1数据驱动编程的核心：

数据驱动编程的核心出发点是相对于程序逻辑，人类更擅长于处理数据。数据比程序逻辑更容易驾驭，所以我们应该尽可能的将设计的复杂度从程序代码转移至数据。

 

真的是这样吗？让我们来看一个示例。

假设有一个程序，需要处理其他程序发送的消息，消息类型是字符串，每个消息都需要一个函数进行处理。第一印象，我们可能会这样处理： 

void msg_proc(const char *msg_type, const char *msg_buf) 
{ 
    if (0 == strcmp(msg_type, "inivite")) 
    { 
        inivite_fun(msg_buf); 
    } 
    else if (0 == strcmp(msg_type, "tring_100")) 
    { 
        tring_fun(msg_buf); 
    } 
    else if (0 == strcmp(msg_type, "ring_180")) 
    { 
        ring_180_fun(msg_buf); 
    } 
    else if (0 == strcmp(msg_type, "ring_181")) 
    { 
        ring_181_fun(msg_buf); 
    } 
    else if (0 == strcmp(msg_type, "ring_182")) 
    { 
        ring_182_fun(msg_buf); 
    } 
    else if (0 == strcmp(msg_type, "ring_183")) 
    { 
        ring_183_fun(msg_buf); 
    } 
    else if (0 == strcmp(msg_type, "ok_200")) 
    { 
        ok_200_fun(msg_buf); 
    }
    。。。。。。 
    else if (0 == strcmp(msg_type, "fail_486")) 
    { 
        fail_486_fun(msg_buf); 
    } 
    else 
    { 
        log("未识别的消息类型%sn", msg_type); 
    } 
} 

　　

上面的消息类型取自sip协议（不完全相同，sip协议借鉴了http协议），消息类型可能还会增加。看着常常的流程可能有点累，检测一下中间某个消息有没有处理也比较费劲，而且，没增加一个消息，就要增加一个流程分支。

按照数据驱动编程的思路，可能会这样设计：  

pedef void (*SIP_MSG_FUN)(const char *);
typedef struct __msg_fun_st 
{ 
    const char *msg_type;//消息类型 
    SIP_MSG_FUN fun_ptr;//函数指针 
}msg_fun_st;
msg_fun_st msg_flow[] = 
{ 
        {"inivite", inivite_fun}, 
        {"tring_100", tring_fun}, 
        {"ring_180", ring_180_fun}, 
        {"ring_181", ring_181_fun}, 
        {"ring_182", ring_182_fun}, 
        {"ring_183", ring_183_fun}, 
        {"ok_200", ok_200_fun},
        。。。。。。 
        {"fail_486", fail_486_fun} 
};
void msg_proc(const char *msg_type, const char *msg_buf) 
{ 
    int type_num = sizeof(msg_flow) / sizeof(msg_fun_st); 
    int i = 0;
    for (i = 0; i < type_num; i++) 
    { 
        if (0 == strcmp(msg_flow[i].msg_type, msg_type)) 
        { 
            msg_flow[i].fun_ptr(msg_buf); 
            return ; 
        } 
    } 
    log("未识别的消息类型%sn", msg_type); 
} 

　　

下面这种思路的优势：

1、可读性更强，消息处理流程一目了然。

2、更容易修改，要增加新的消息，只要修改数据即可，不需要修改流程。

3、重用，第一种方案的很多的else if其实只是消息类型和处理函数不同，但是逻辑是一样的。下面的这种方案就是将这种相同的逻辑提取出来，而把容易发生变化的部分提到外面。

 

易发生变化的部分提到外面。

2隐含在背后的思想 

很多设计思路背后的原理其实都是相通的，隐含在数据驱动编程背后的实现思想包括：

1、控制复杂度。通过把程序逻辑的复杂度转移到人类更容易处理的数据中来，从而达到控制复杂度的目标。

2、隔离变化。像上面的例子，每个消息处理的逻辑是不变的，但是消息可能是变化的，那就把容易变化的消息和不容易变化的逻辑分离。

3、机制和策略的分离。和第二点很像，本书中很多地方提到了机制和策略。上例中，我的理解，机制就是消息的处理逻辑，策略就是不同的消息处理（后面想专门写一篇文章介绍下机制和策略）。

3数据驱动编程可以用来做什么 

如上例所示，它可以应用在函数级的设计中。

同时，它也可以应用在程序级的设计中，典型的比如用表驱动法实现一个状态机（后面写篇文章专门介绍）。

也可以用在系统级的设计中，比如DSL（这方面我经验有些欠缺，目前不是非常确定）。

它不是什么：

1、 它不是一个全新的编程模型：它只是一种设计思路，而且历史悠久，在unix/linux社区应用很多；

2、它不同于面向对象设计中的数据：“数据驱动编程中，数据不但表示了某个对象的状态，实际上还定义了程序的流程；OO看重的是封装，而数据驱动编程看重的是编写尽可能少的代码。”

书中的值得思考的话：

数据压倒一切。如果选择了正确的数据结构并把一切组织的井井有条，正确的算法就不言自明。编程的核心是数据结构，而不是算法。——Rob Pike

程序员束手无策。。。。。只有跳脱代码，直起腰，仔细思考数据才是最好的行动。表达式编程的精髓。——Fred Brooks

数据比程序逻辑更易驾驭。尽可能把设计的复杂度从代码转移至数据是个好实践。——《unix编程艺术》作者。

4复杂一点的表驱动 

考虑一个消息（事件）驱动的系统，系统的某一模块需要和其他的几个模块进行通信。它收到消息后，需要根据消息的发送方，消息的类型，自身的状态，进行不同的处理。比较常见的一个做法是用三个级联的switch分支实现通过硬编码来实现： 

switch(sendMode)  
{  
    case:  
}  
switch(msgEvent)  
{  
    case:  
}  
switch(myStatus)  
{  
    case:  
}  

　　

 

这种方法的缺点：
1、可读性不高：找一个消息的处理部分代码需要跳转多层代码。
2、过多的switch分支，这其实也是一种重复代码。他们都有共同的特性，还可以再进一步进行提炼。
3、可扩展性差：如果为程序增加一种新的模块的状态，这可能要改变所有的消息处理的函数，非常的不方便，而且过程容易出错。
4、程序缺少主心骨：缺少一个能够提纲挈领的主干，程序的主干被淹没在大量的代码逻辑之中。

用表驱动法来实现：
根据定义的三个枚举：模块类型，消息类型，自身模块状态，定义一个函数跳转表： 

typedef struct  __EVENT_DRIVE  
{  
    MODE_TYPE mod;//消息的发送模块  
    EVENT_TYPE event;//消息类型  
    STATUS_TYPE status;//自身状态  
    EVENT_FUN eventfun;//此状态下的处理函数指针  
}EVENT_DRIVE;  
  
EVENT_DRIVE eventdriver[] = //这就是一张表的定义，不一定是数据库中的表。也可以使自己定义的一个结构体数组。  
{  
    {MODE_A, EVENT_a, STATUS_1, fun1}  
    {MODE_A, EVENT_a, STATUS_2, fun2}  
    {MODE_A, EVENT_a, STATUS_3, fun3}  
    {MODE_A, EVENT_b, STATUS_1, fun4}  
    {MODE_A, EVENT_b, STATUS_2, fun5}  
      
    {MODE_B, EVENT_a, STATUS_1, fun6}  
    {MODE_B, EVENT_a, STATUS_2, fun7}  
    {MODE_B, EVENT_a, STATUS_3, fun8}  
    {MODE_B, EVENT_b, STATUS_1, fun9}  
    {MODE_B, EVENT_b, STATUS_2, fun10}  
};  
  
int driversize = sizeof(eventdriver) / sizeof(EVENT_DRIVE)//驱动表的大小  
  
EVENT_FUN GetFunFromDriver(MODE_TYPE mod, EVENT_TYPE event, STATUS_TYPE status)//驱动表查找函数  
{  
    int i = 0;  
    for (i = 0; i < driversize; i ++)  
    {  
        if ((eventdriver[i].mod == mod) && (eventdriver[i].event == event) && (eventdriver[i].status == status))  
        {  
            return eventdriver[i].eventfun;  
        }  
    }  
    return NULL;  
}  

　　

这种方法的好处：
1、提高了程序的可读性。一个消息如何处理，只要看一下驱动表就知道，非常明显。
2、减少了重复代码。这种方法的代码量肯定比第一种少。为什么？因为它把一些重复的东西：switch分支处理进行了抽象，把其中公共的东西——根据三个元素查找处理方法抽象成了一个函数GetFunFromDriver外加一个驱动表。
3、可扩展性。注意这个函数指针，他的定义其实就是一种契约，类似于java中的接口，c++中的纯虚函数，只有满足这个条件（入参，返回值），才可以作为一个事件的处理函数。这个有一点插件结构的味道，你可以对这些插件进行方便替换，新增，删除，从而改变程序的行为。而这种改变，对事件处理函数的查找又是隔离的（也可以叫做隔离了变化）。、
4、程序有一个明显的主干。
5、降低了复杂度。通过把程序逻辑的复杂度转移到人类更容易处理的数据中来，从而达到控制复杂度的目标。 

5继承与组合

考虑一个事件驱动的模块，这个模块管理很多个用户，每个用户需要处理很多的事件。那么，我们建立的驱动表就不是针对模块了，而是针对用户，应该是用户在某状态下，收到某模块的某事件的处理。我们再假设用户可以分为不同的级别，每个级别对上面的提到的处理又不尽相同。
用面向对象的思路，我们可以考虑设计一个用户的基类，实现相同事件的处理方法；根据级别不同，定义几个不同的子类，继承公共的处理，再分别实现不同的处理。这是最常见的一种思路，可以叫它继承法。
如果用表驱动法怎么实现？直接设计一个用户的类，没有子类，也没有具体的事件的处理方法。它有一个成员，就是一个驱动表，它收到事件后，全部委托给这个驱动表去进行处理。针对用户的级别不同，可以定义多个不同的驱动表来装配不同的对象实例。这个可以叫他组合法。
继承和组合在《设计模式》也有提到。组合的优势在于它的可扩展性，弹性，强调封装性。（继承和组合可以参考这篇文章：面向对象之继承组合浅谈）
至于这种情况下的驱动表，可以继续使用结构体，也可以使用对象。 
上面的方法的一点性能优化建议：
如果对性能要求不高，上面的方法足可以应付。如果性能要求很高，可以进行适当的优化。比如，可以建立一个多维数组，每一维分别表示模块，状态，消息。这样，就可以根据这三者的枚举直接根据下标定位到处理函数，而不是查表。（其实还是数据驱动的思想：数据结构是静态的算法。） 
数据驱动编程再更高级，更为抽象一点的，应该就是流程脚本或者DSL了。我曾经写过一个简单的寄生在xml上的脚本来描述流程。这一块后面抽时间介绍。