在Java API设计中，面向接口编程的思想，以及接口和工厂的关系

Posted 2020-06-09

现在的java API的设计中，提倡面向接口的编程，即在API的设计中，参数的传递和返回建议使用接口，而不是具体的实现类，如一个方法的输入参数类型应该使用Map接口，而不是HashMap或Hashtable等具体的实现类。这样做的好处是，程序容易扩展。如果使用Map作为参数，用户可以使用任何实现Map接口的类作为参数，而不是仅仅限制使用HashMap或Hashtable作为参数，使程序的实现更加灵活。

　　接口（Java的Interface），只定义了一些抽象的方法（也可以定义一些常量，但不鼓励这么做），没有具体的实现，这些抽象方法的具体实现，必须由实现（implements）接口的具体类来实现。接口反映了系统设计人员对系统的抽象理解。实际上，接口只是定义了一个规范和约束，要求实现类必须遵循这些规范和约束，大家编程时都要按照这个规范进行编程。

　　使用接口进行编程时，API的使用者只使用接口进行调用，而不管接口是如何实现的，这样你就可以随意更换接口的实现厂商（provider）。假如，你觉得厂商的接口实现不好，可以换一个厂商的实现类，甚至自己来实现，但确基本上不需要更改已经写好的应用程序（因为应用程序只对接口进行调用，而所有的实现类的接口都是相同的）。

　　如java.sql包定义了很多jdbc的接口，大家在进行jdbc编程时都只需要使用Connection、PreparedStatment、ResultSet等接口，而不需要考虑这些接口的具体实现类是什么。每种数据库，如Oracle、SQLServer、DB2的JDBC驱动则是由各个厂商提供具体实现类，来实现统一的JDBC API接口规范。

　　面向接口的编程中，工厂（Factory）的使用恐怕是最常用的，接口和工厂的关系是密不可分的，工厂，简单的说，就是生产接口实现类实例的类。可以说，在面向接口的编程中，工厂方法发挥了极其重要的作用。

　　在开发应用时，如何对接口进行调用，如何实例化接口对象？你无法通过类似于new Inteface1()等来进行实例化，因为接口是不能实例化的(接口即Java的Interface不是类，所有方法都是抽象的，所以不能实例化，能够实例化的只能是接口的实现类）。实例化接口类对象主要有两种方法：

1） 直接new 接口的实现类的实例，类似于

Map map=new HashMap(); //HashMap实现了Map接口

Interface1 instance=new ConcreteClass1();  //ConcreteClass1实现了Inteface1接口

　　在一个API内部，这样写无可厚非，因为对调用者是屏蔽的，你今后将HashMap改为hashtable，不会影响到API调用者的程序。但是对于一个API调用的程序来说，这样就不太好了。如下面的调用(出租车公司增加一种高级轿车)：

Car car=new BenzCar(); //BenzCar实现了Car接口

carRentCompany.addSuperCar(car);

　　虽然可以这样，但这与面向接口的编程的原则不符，因为这要求你必须要知道接口的实现类，如果你有天想换一个实现类（如将奔驰车换成宝马车），就麻烦了，你必须找到你以前的应用程序源代码，将每一个调用接口实现类的地方都改过来，工作量比较大了。

　　还有一种更好的方法，就是使用工厂。

2） 使用工厂，如

Car car=CarFactory.getSuperCar();

carRentCompany.addSuperCar(car);

　　由工厂来提供实例化方法，你不必关心实例化类是哪一个。当然你必须知道工厂类是哪一个，更换接口实现的时候，你只需要修改工厂的方法就可以了，其余的都不需要更改了。如上面的场景，将奔驰车换成宝马车，只要更改CarFactory.getSuperCar()方法就可以了，用户调用API的程序不需要修改。

　　举个jdbc调用的例子：

Oracle的jdbc调用：

    ... ...

    Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver";);

    Connection conn=DriverManager.getConnection(jdbcurl,username,password);

SQLServer的jdbc调用：

    ... ...

    Class.forName("com.microsoft.jdbc.sqlserver.SQLServerDriver");

    Connection conn=DriverManager.getConnection(jdbcurl,username,password);

mysql的jdbc调用：

    ... ...

    Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

    Connection conn=DriverManager.getConnection(jdbcurl,username,password);

 

　　这里，DriverManager就是工厂，通过getConnection()方法来生产出数据库连接对象Connection， 用户使用Connect就可以实现JDBC编程了。

　　但是，DriverManager是怎么知道使用的哪个数据库，使用哪个提供商的JDBC驱动来生产Connectin的吗？答案在这里，原因就在Class.forName()的过程中，Class.forName()是将一个类初始化，这里，调用不同厂商提供jdbc驱动时，使用了不同的jdbc驱动类的类名，该方法会初始化化该Driver类，该类在初始化时（static{}方法中）会初始化一个自己的Driver类实例，并将实例注册到DriverManager中(的一个Vector中），再通过DriverManager中的getConnection()方法找到Driver实例（通过jdbcurl），再调用Driver实例的getConnection()方法。Driver实例也是一个生产Connection接口实例的工厂。DriverManager实际上是一个保存了各个jdbc驱动的一个缓存管理类，缓存了各个驱动程序，并调用各个jdbc的驱动程序生产Connection对象。

　　可以看出，只需要更改Driver的类名，提供不同的jdbcUrl和用户、密码，就可以生产出一个数据库连接（Connection接口类的实例）。

 

　　建议：如果你使用配置文件来提供工厂类的名字，程序通过调用配置文件来读取工厂的类名，更换接口实现就更简单了，你只需要改配置文件就可以了，而不需要更改程序。

接口和工厂之间关系形象比喻：

　　接口就好比是产品规格，如螺母和螺钉的产品规格，规定了不同的大小尺寸，左旋等，工厂好比生产这些螺母和螺钉的加工企业，而接口的实例好比不同工厂生成出的螺母、螺钉的产品。每一个不同的工厂虽然生成出的不同螺母和螺钉产品，但都必须遵守这个产品规格，这样不同工厂生产出来的不同的螺母和螺钉才可以拧在一起使用，你也可以随意更换不同工厂生产出来的螺母或螺钉，而不会出现问题。

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