依赖倒置原则

依赖倒置原则的定义

Dependence Inversion Principle

包含三层含义：

高层模块不应该依赖低层模块，两者都应该依赖其抽象；
抽象不应该依赖细节；
细节应该依赖抽象。

高层模块和底层模块容易理解，每一个逻辑的实现都是由原子逻辑组成的，不可分割的原子逻辑就是低层模块，原子逻辑的再组装就是高层模块。

那什么是抽象？什么又是细节呢？

在 Java 语言中，抽象就是指接口或抽象类，两者都是不能直接被实例化的；

细节就是实现类，实现接口或继承抽象类而产生的类就是细节，

其特点就是可以直接被实例化，也就是可以加上一个关键字 new 产生一个对象。

依赖倒置原则在 Java 语言中的表现就是：

模块间的依赖通过抽象发生，实现类之间不发生直接的依赖关系，其依赖关系是通过接口或抽象类产生的；
接口或抽象类不依赖于实现类；
实现类依赖接口或抽象类。

更加精简的定义就是“面向接口编程”——OOD（Object-Oriented Design，面向对象设计）的精髓之一。

言而无信，你太需要契约

采用依赖倒置原则可以减少类间的耦合性，提高系统的稳定性，降低并行开发引起的风险，提高代码的可读性和可维护性。

证明一个定理是否正确，有两种常用的方法：

一种是根据提出的论题，经过一番论证，推出和定理相同的结论，这是顺推证法；

还有一种是首先假设提出的命题是伪命题，然后推导出一个荒谬、与已知条件互斥的结论，这是反证法。

我们今天就用反证法来证明依赖倒置原则是多么优秀和伟大！

论题：依赖倒置原则可以减少类间的耦合性，提高系统的稳定性，降低并行开发引起的风险，提高代码的可读性和可维护性。

反论题：不使用依赖倒置原则也可以减少类间的耦合性，提高系统的稳定性，降低并行开发引起的风险，提高代码的可读性和可维护性。

我们通过一个例子来说明反论题是不成立的。

现在的汽车越来越便宜了，一个卫生间的造价就可以买到一辆不错的汽车，有汽车就必然有人来驾驶，死机驾驶奔驰车的类图如图所示：

奔驰车可以提供一个方法 run ，代表车辆运行，实现过程如代码：

/**
 * 司机源代码
 */
public class Driver {

    public void drive(Benz benz) {
        benz.run();
    }

}

司机通过调用奔驰车的 run 方法开动奔驰车，其源代码如：

/**
 * 奔驰车源代码
 */
public class Benz {

    public void run() {
        System.out.println("奔驰汽车开始运行...");
    }

}

有车，有司机，在 Client 场景类产生相应的对象，其源代码如：

/**
 * 场景类源代码
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {

        Driver zhangSan = new Driver();
        Benz benz = new Benz();
        //张三开奔驰车
        zhangSan.drive(benz);

    }
}

通过以上的代码，完成了司机开动奔驰车的场景，到目前为止，这个司机开奔驰车的项目没有任何问题。

我们常说“危难时刻见真情”，我们把这句话移植到技术上就成了“变更才显真功夫”，业务需求变更永无休止，技术前进就永无止境，在发生变更时才能发觉我们的设计或程序是否是松耦合。

我们在一段貌似磐石的程序上加上一块小石头：张三司机不仅要开奔驰车，还要开宝马车，又该怎么实现呢？

麻烦出来了，那好，我们走一步是一步，我们先把宝马车产生出来，实现过程如下：

/**
 * 宝马车源代码
 */
public class BMW {

    public void run() {
        System.out.println("宝马汽车开始运行...");
    }

}

宝马车也产生了，但是我们却没有办法让张三开动起来，为什么？

张三没有开动宝马车的方法呀！一个拿有 C 驾照的司机竟然只能开奔驰车而不能开宝马车，这也太不合理了！

在现实世界都不允许存在这种情况，何况程序还是对现实世界的抽象，我们的设计出现了问题：司机类和奔驰车类之间是紧耦合的关系，其导致的结果就是系统的可维护性大大降低，可读性降低，两个相似的类需要阅读两个文件，你乐意吗？

还有稳定性，什么是稳定性？固化的、健壮的才是稳定的，这里只是增加了一个车类就需要修改司机类，这不是稳定性，这是易变性。

被依赖者的变更竟然让依赖者来承担修改的成本，这样的依赖关系谁肯承担！证明到这里，我们已经知道反论题已经部分不成立了。

注意设计是否具备稳定性，只要适当地“松松土”，观察“设计的蓝图”是否还可以茁壮地成长就可以得出结论，稳定性较高的设计，在周围环境频繁变化的时候，依然可以做到“我自岿然不动”。

我们继续证明，“减少并行开发引起的风险”，什么是并行开发的风险？

并行开发最大的风险就是风险扩散，本来只是一段程序的错误或异常，逐步波及一个功能，一个模块，甚至到最后毁坏了整个项目。

为什么并行开发就有这样的风险呢？一个团队，20个开发人员，各人负责不同的功能模块，甲负责汽车类的建造，乙负责司机类的建造，在甲没有完成的情况下，乙是不能完全地编写代码的，缺少汽车类，编译器根本就不会让你通过！

在缺少 Benz 类的情况下，Driver 类能编译吗？更不要说是单元测试了！在这种不使用依赖倒置原则的环境中，所有的开发工作都是“单线程”的，甲做完，乙再做，然后是丙继续……这在20世纪90年代“个人英雄主义”编程模式中还是比较适用的，一个人完成所有的代码工作。

但在现在的大中型项目中已经是完全不能胜任了，一个项目是一个团队协作的结果，一个“英雄”再牛也不可能了解所有的业务和所有的技术，要协作就要并行开发，要并行开发就要解决模块之间的项目依赖关系，那然后呢？

依赖倒置原则就隆重出场了！

根据以上证明，如果不使用依赖倒置原则就会加重类间的耦合性，降低系统的稳定性，增加并行开发引起的风险，降低代码的可读性和可维护性。

承接上面的例子，引入依赖倒置原则后的类图如图：

建立两个接口：IDriver 和 ICar，分别定义了司机和汽车的各个职能，司机就是驾驶汽车，必须实现 drive() 方法，其实现过程如代码：

/**
 * 司机接口
 */
public interface IDriver {
    //是司机就应该会驾驶汽车
    public void drive(ICar car);
}

接口只是一个抽象化的概念，是对一类事物的最抽象描述，具体的实现代码由相应的实现类来完成，Driver 实现类如代码：

/**
 * 司机类的实现
 */
public class Driver implements IDriver {
    //司机的主要职责就是驾驶汽车
    @Override
    public void drive(ICar car) {
        car.run();
    }
}

在 IDriver 中，通过传入 ICar 接口实现了抽象之间的依赖关系，Driver 实现类也传入了 ICar 接口，至于到底是哪个型号的 Car，需要在高层模块中声明。 ICar 及其两个实现类的实现过程如代码：

/**
 * 汽车接口
 */
public interface ICar {
    //是汽车就应该能跑
    public void run();
}

public class Benz implements ICar {
    //汽车肯定会跑
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("奔驰汽车开始运行...");
    }
}

public class BMW implements ICar {
    //宝马车当然也可以开动了
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("宝马汽车开始运行...");
    }
}

在业务场景中，我们贯彻“抽象不应该依赖细节”，也就是我们认为抽象（ICar 接口）不依赖 BMW 和 Benz 两个实现类（细节），因此在高层次的模块中应用都是抽象，Client 的实现过程如代码：

/**
 * 业务场景
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        IDriver zhangSan = new Driver();
        ICar benz = new Benz();
        //张三开奔驰车
        zhangSan.drive(benz);
    }
}

Client 属于高层业务逻辑，它对低层模块的依赖都建立在抽象上，zhangSan 的表面类型是 IDriver，Benz 的表面类型是 ICar，也许你要问，在这个高层模块中也调用到了低层模块，比如 new Driver() 和 new Benz() 等，如何解释？

确实如此，zhangSan 的表面类型是 IDriver ，是一个接口，是抽象的、非实体化的，在其后的所有操作中，zhangSan 都是以 IDriver 类型进行操作，屏蔽了细节对抽象的影响。

当然，张三如果要开宝马车，也很容易，我们只要修改业务场景类就可以，实现过程如代码：

/**
 * 张三驾驶宝马车的实现过程
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        IDriver zhangSan = new Driver();
        ICar bmw = new BMW();
        //张三开奔驰车
        zhangSan.drive(bmw);
    }
}

在新增加低层模块时，只修改了业务场景类，也就是高层模块，对其他低层模块如 Driver 类不需要做任何修改，业务就可以运行，把“变更”引起的风险扩散降到最低。

注意在 Java 中，只要定义变量就必然要有类型，一个变量可以有两种类型：表面类型和实际类型，表面类型是在定义的时候赋予的类型，实际类型是对象的类型，如 zhangSan 的表面类型是 IDriver，实际类型是 Driver。

我们再来思考依赖倒置对并行开发的影响。两个类之间有依赖关系，只要制定出两者之间的接口（或抽象类）就可以独立开发了，而且项目之间的单元测试也可以独立地运行，而 TDD（Test-Driven Development，测试驱动开发）开发模式就是依赖倒置原则的最高级应用。

我们继续回顾上面司机驾驶汽车的例子，甲程序员负责 IDriver 的开发，乙程序员负责 ICar 的开发，两个开发人员只要制定好了接口就可以独立地开发了，甲开发进度比较快，完成了 IDriver 以及相关的实现类 Driver 的开发工作，而乙程序员滞后开发，那甲是否可以进行单元测试呢？答案是可以，我们引入一个 JMock 工具，其最基本的功能是根据抽象虚拟一个对象进行测试，测试类如代码：

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