【设计模式之美】面向对象分析方法论与实现（二）：需求到接口实现的方法论

文章目录

一. 进行面向对象设计
- 1. 划分职责=>需要有哪些类
- 2. 定义类及其属性和方法
- 3. 定义类与类之间的交互关系
- 4. 将类组装起来并提供执行入口
二. 如何进行面向对象编程？
- 1. 接口实现
- 2. 辩证思考与灵活应用

【设计模式之美】面向对象分析方法论与实现（一）：需求分析方法论描述了如何进行需求描述，本文描述

根据示例需求，如何来进行面向对象设计（OOD）和面向对象编程（OOP）。

描述怎么根据需求描述确定类：类封装了单个需求的逻辑，代表了能够处理这个需求的所有逻辑。
定义类与类之间的关系
拼装类实现鉴权逻辑

一. 进行面向对象设计

面向对象分析的产出是详细的需求描述，那面向对象设计的产出就是类。

在面向对象设计环节，我们将需求描述转化为具体的类的设计。我们把这一设计环节拆解细化一下，主要包含以下几个部分：

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1. 划分职责=>需要有哪些类

根据需求描述，把其中涉及的功能点，一个一个罗列出来，然后再去看哪些功能点职责相近，操作同样的属性，是否应该归为同一个类。

需求描述重放
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拆解需求

拆解出来的每个功能点要尽可能的小。每个功能点只负责做一件很小的事情，要符合“单一职责”。拆解需求后，得到的功能点列表：

1、2、6、7 都是跟 token 有关，负责 token 的生成、验证；
3、4 都是在处理 URL，负责 URL 的拼接、解析；
5 是操作 AppID 和密码，负责从存储中读取 AppID 和密码。

可以粗略地得到三个核心的类：AuthToken、Url、CredentialStorage。AuthToken 负责实现 1、2、6、7 这四个操作；Url 负责 3、4 两个操作；CredentialStorage 负责 5 这个操作。

当然，这是一个初步的类的划分，其他一些不重要的、边边角角的类，我们可能暂时没法一下子想全，但这也没关系，面向对象分析、设计、编程本来就是一个循环迭代、不断优化的过程。

2. 定义类及其属性和方法

通过分析需求描述，识别出了三个核心的类，它们分别是 AuthToken、Url 和 CredentialStorage。
现在我们来看下，每个类都有哪些属性和方法。我们还是从功能点列表中挖掘。

AuthToken

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我们可以发现这样三个小细节。

并不是所有出现的名词都被定义为类的属性，比如 URL、AppID、密码、时间戳这几个名词，我们把它作为了方法的参数。
需要挖掘一些没有出现在功能点描述中属性，比如 createTime，expireTimeInterval，它们用在 isExpired() 函数中，用来判定 token 是否过期。
我们还给 AuthToken 类添加了一个功能点描述中没有提到的方法 getToken()。

单一职责：

第一个细节告诉我们，从业务模型上来说，不应该属于这个类的属性和方法，不应该被放到这个类里。比如 URL、AppID 这些信息，从业务模型上来说，不应该属于 AuthToken，所以我们不应该放到这个类中。

从业务模型来梳理属性和方法：

第二、第三个细节告诉我们，在设计类具有哪些属性和方法的时候，不能单纯地依赖当下的需求，还要分析这个类从业务模型上来讲，理应具有哪些属性和方法。
这样可以一方面保证类定义的完整性，另一方面不仅为当下的需求还为未来的需求做些准备。

Url 类

注意：

接口请求并不一定是以 URL 的形式来表达，还有可能是 Dubbo、RPC 等其他形式。为了让这个类更加通用，命名更加贴切，我们接下来把它命名为 ApiRequest。

CredentialStorage 类

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3. 定义类与类之间的交互关系

类与类之间都有哪些交互关系呢？UML 统一建模语言中定义了六种类之间的关系。它们分别是：泛化、实现、关联、聚合、组合、依赖。关系比较多，而且有些还比较相近，比如聚合和组合。

泛化（Generalization）可以简单理解为继承关系。

public class A { ... }
public class B extends A { ... }

实现（Realization）一般是指接口和实现类之间的关系。

public interface A {...}
public class B implements A { ... }

聚合（Aggregation）是一种包含关系，局部变量的感觉。

A 类对象包含 B 类对象，B 类对象的生命周期不依赖 A 类对象的生命周期，比如课程与学生之间的关系。

public class A {private B b;public A(B b) {this.b = b;}
}

组合（Composition）也是一种包含关系，成员变量的感觉。

A 类对象包含 B 类对象，B 类对象的生命周期依赖 A 类对象的生命周期，B 类对象不可单独存在，比如鸟与翅膀之间的关系。

public class A {private B b;public A() {this.b = new B();}
}

关联（Association）是一种非常弱的关系，包含聚合、组合两种关系。

具体到代码层面，如果 B 类对象是 A 类的成员变量，那 B 类和 A 类就是关联关系。

public class A {private B b;public A(B b) {this.b = b;}
}
或者
public class A {private B b;public A() {this.b = new B();}
}

依赖（Dependency）是一种比关联关系更加弱的关系，包含关联关系。

不管是 B 类对象是 A 类对象的成员变量，还是 A 类的方法使用 B 类对象作为参数或者返回值、局部变量，只要 B 类对象和 A 类对象有任何使用关系，我们都称它们有依赖关系。

public class A {private B b;public A(B b) {this.b = b;}
}
或者
public class A {private B b;public A() {this.b = new B();}
}
或者
public class A {public void func(B b) { ... }
}

我们这里只关注：泛化、实现、组合、依赖。

4. 将类组装起来并提供执行入口

接下来我们要将所有的类组装在一起，提供一个执行入口。这个入口可能是一个 main() 函数，也可能是一组给外部用的 API 接口。通过这个入口，我们能触发整个代码跑起来。

接口鉴权并不是一个独立运行的系统，而是一个集成在系统上运行的组件，所以，我们（通过接口）封装所有的实现细节，设计了一个最顶层的 ApiAuthenticator 接口类，暴露一组给外部调用者使用的 API 接口，作为触发执行鉴权逻辑的入口。

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二. 如何进行面向对象编程？

1. 接口实现

面向对象设计完成之后，我们已经定义清晰了类、属性、方法、类之间的交互，并且将所有的类组装起来，提供了统一的执行入口。

接下来，面向对象编程的工作，就是将这些设计思路翻译成代码实现。

有了前面的类图，这部分工作相对来说就比较简单了。所以，这里只给出比较复杂的 ApiAuthenticator 的实现。

public interface ApiAuthenticator {void auth(String url);void auth(ApiRequest apiRequest);
}public class DefaultApiAuthenticatorImpl implements ApiAuthenticator {private CredentialStorage credentialStorage;public DefaultApiAuthenticatorImpl() {this.credentialStorage = new MysqlCredentialStorage();}public DefaultApiAuthenticatorImpl(CredentialStorage credentialStorage) {this.credentialStorage = credentialStorage;}@Overridepublic void auth(String url) {ApiRequest apiRequest = ApiRequest.buildFromUrl(url);auth(apiRequest);}@Overridepublic void auth(ApiRequest apiRequest) {String appId = apiRequest.getAppId();String token = apiRequest.getToken();long timestamp = apiRequest.getTimestamp();String originalUrl = apiRequest.getOriginalUrl();AuthToken clientAuthToken = new AuthToken(token, timestamp);if (clientAuthToken.isExpired()) {throw new RuntimeException("Token is expired.");}String password = credentialStorage.getPasswordByAppId(appId);AuthToken serverAuthToken = AuthToken.generate(originalUrl, appId, password, timestamp);if (!serverAuthToken.match(clientAuthToken)) {throw new RuntimeException("Token verfication failed.");}}
}