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Java 中的分离接口模式：通过接口隔离简化 Java 开发

结构型API 设计解耦接口约 3 分钟

也称为

  • API 分离
  • 客户端-服务器接口

分离接口设计模式的意图

分离接口设计模式在单独的包中定义客户端接口，与其实现分开，以方便交换实现和更好地分离关注点。

分离接口模式的详细解释以及真实世界示例

真实世界示例

考虑一家餐厅，菜单（接口）与厨房操作（实现）是分开的。

在这个比喻中，菜单列出了顾客可以点的菜，但没有详细说明它们的制作方法。不同的餐厅（甚至同一餐厅的不同厨师）可以使用自己的食谱和方法来制作菜单上列出的菜。这种分离允许餐厅更新菜单或更换厨师，而不会影响整体的就餐体验。同样，在软件中，分离接口模式将接口与其实现解耦，允许更改和改变实现，而不会影响依赖于接口的客户端代码。

通俗易懂地解释

定义与其实现分开的客户端接口，以允许灵活和可互换的组件。

Java 中分离接口模式的编程示例

Java 分离接口设计模式是至关重要的软件架构策略，它促进将接口定义与其实现分离，对于增强系统灵活性和可扩展性至关重要。这允许客户端完全不知道实现，从而促进松耦合并增强灵活性。

在给定的代码中，InvoiceGenerator 类是使用 TaxCalculator 接口计算税款的客户端。TaxCalculator 接口由两个类实现：ForeignTaxCalculator 和 DomesticTaxCalculator。这些实现是在运行时注入到 InvoiceGenerator 类中的，展示了分离接口模式。

让我们分解代码

首先，我们有 TaxCalculator 接口。此接口定义了单个方法 calculate，该方法接受一个金额并返回计算的税款。

public interface TaxCalculator {
  double calculate(double amount);
}

接下来，我们有两个类 ForeignTaxCalculator 和 DomesticTaxCalculator，它们实现了 TaxCalculator 接口。这些类提供了税款计算的具体逻辑。

public class ForeignTaxCalculator implements TaxCalculator {
  public static final double TAX_PERCENTAGE = 60;

  @Override
  public double calculate(double amount) {
    return amount * TAX_PERCENTAGE / 100.0;
  }
}

public class DomesticTaxCalculator implements TaxCalculator {
  public static final double TAX_PERCENTAGE = 20;

  @Override
  public double calculate(double amount) {
    return amount * TAX_PERCENTAGE / 100.0;
  }
}

InvoiceGenerator 类是使用 TaxCalculator 接口的客户端。它不知道 TaxCalculator 接口的具体实现。它只知道它有一个可以计算税款的 TaxCalculator。

public class InvoiceGenerator {
  private final TaxCalculator taxCalculator;
  private final double amount;

  public InvoiceGenerator(double amount, TaxCalculator taxCalculator) {
    this.amount = amount;
    this.taxCalculator = taxCalculator;
  }

  public double getAmountWithTax() {
    return amount + taxCalculator.calculate(amount);
  }
}

最后，在 App 类中，我们创建了具有不同 TaxCalculator 实现的 InvoiceGenerator 实例。这演示了分离接口模式如何允许我们在运行时注入不同的实现。

public class App {
  public static final double PRODUCT_COST = 50.0;

  public static void main(String[] args) {
    var internationalProductInvoice = new InvoiceGenerator(PRODUCT_COST, new ForeignTaxCalculator());
    LOGGER.info("Foreign Tax applied: {}", "" + internationalProductInvoice.getAmountWithTax());

    var domesticProductInvoice = new InvoiceGenerator(PRODUCT_COST, new DomesticTaxCalculator());
    LOGGER.info("Domestic Tax applied: {}", "" + domesticProductInvoice.getAmountWithTax());
  }
}

控制台输出

11:38:53.208 [main] INFO com.iluwatar.separatedinterface.App -- Foreign Tax applied: 80.0
11:38:53.210 [main] INFO com.iluwatar.separatedinterface.App -- Domestic Tax applied: 60.0

通过这种方式，分离接口模式允许我们将组件的接口与其实现解耦，从而提高灵活性，增强可维护性，使其成为动态 Java 应用程序环境的理想选择。

何时在 Java 中使用分离接口模式

  • 当您希望将组件的接口与其实现解耦时使用。
  • 在大型 Java 系统中尤其有效，其中不同的团队负责不同的组件，分离接口模式确保无缝集成并简化维护。
  • 当实现可能随着时间的推移而改变或在不同部署之间有所不同时，它非常理想。

分离接口模式教程

Java 中分离接口模式的真实世界应用

  • Java 的 JDBC（Java 数据库连接）API 将客户端接口与其数据库驱动程序实现分离。
  • Java 中的远程方法调用 (RMI)，其中客户端和服务器接口与实现分开定义。

分离接口模式的优点和权衡

优点

  • 通过允许多个实现共存来提高灵活性。
  • 通过允许模拟实现来促进测试。
  • 通过将更改隔离到代码的特定部分来提高可维护性。

权衡

  • 初始设置可能更加复杂。
  • 可能导致代码库中类的数量和接口的数量增加。
  • 适配器：将一个接口适配到另一个接口，可以与分离接口一起使用，以集成不同的实现。
  • 桥接：将对象接口与其实现分离，类似于分离接口，但通常应用于更大规模的架构问题。
  • 依赖注入：通常用于注入分离接口的实现，促进松耦合。

参考文献和致谢

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