程序員過關斬將--請不要隨便修改基類


菜菜哥,又來找你了

YY妹子,沒和你男票分吧?

暫時還沒有....找你還是因為前幾天和你說的那個游戲的事

產品經理又要改?

you are right! 這次產品狗要給玩家(player)加升級機制,例如經驗值到100升級到二級

這個好辦呀,不就是修改一下任務的級別信息嗎?

麻煩的不是這里,除了級別信息變動之外,有可能還獲取到技能,比如:升到10級獲取了跳躍的技能

這樣的功能在盡量不修改源代碼的基礎上還是需要好好設計一下,來靠近一點,菜菜哥詳細和你說

如果你對問題的背景不太熟悉,不如復習一下上一篇,入口》.


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初級版本
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這是玩家的抽象基礎類,這個設計很好,把一些玩家共有的特性抽象出來

//玩家的基礎抽象類
    abstract class Player
    {     
        //玩家的級別
        public int Level { getset; }
        //其他屬性代碼省略一萬字
    }


這是新加需求:10級可以跳躍,具體跳躍動作是客戶端做處理

 //玩家的基礎抽象類
    abstract class Player
    {     
        //玩家的級別
        public int Level { getset; }
        //其他屬性代碼省略一萬字

        //新加玩家跳躍動作,由於需要到達10級所以需要判斷level
        public virtual bool Jump()
        
{
            if (Level >= 10)
            {
                return true;
            }
            return false;
        }
    }


這種代碼初級人員很容易犯,有什么問題呢?

1.  跳躍的動作被添加到了基類,那所有的子類就都有了這個行為,如果子類機器人玩家不需要這個跳躍的行為呢?

2.  為了新需求,修改了基類,如果每次需求都需要修改基類,時間長了,項目大了,這個是比較要命的。


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優化版本
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由於需求是增加玩家一個行為,根據上一節的介紹,我們應該了解到,行為在代碼級別更傾向於用接口來表示。而且不是所有的玩家類型都需要附加跳躍這個行為。據此優化如下:

//玩家跳躍的行為
    interface IJump
    {
        bool Jump();
    }
    //玩家的基礎抽象類
    abstract class Player
    {     
        //玩家的級別
        public int Level { getset; }
        //其他屬性代碼省略一萬字

    }
    //真實玩家
    class PersonPlayer : PlayerIJump
    {
        public bool Jump()
        
{
            if (Level >= 10)
            {
                return true;
            }
            return false;
        }
    }


不錯,到此我們已經避免了初級人員所犯的錯誤了,每種玩家類型可以根據需要自行去擴展行為,改天產品狗在加一個10級玩家可以飛的行為,頂多在加一個IFly的行為接口,然后實現即可。但是這樣的設計就沒有問題了嗎?有,當然有

1.  每次需求其實還是改動了已經存在的並且穩定運行的老代碼,這是不可取的。而且修改老代碼,大大增加了bug出現的概率。

2.  假如現在我們的游戲有20種玩家類型,其中19種需要添加跳躍的行為,那我們需要修改19個玩家的子類,工作量是如此之大。

3.  利用類似繼承的方式擴展對象的行為,是在編譯期就把對象的行為確定了。也就是說在設計層面,其實你已經把代碼寫死了。


有很多同學的代碼就到目前為止了


假設以下為產品狗一個月之后的新需求:

1.  能跳躍的等級調整為11級

2.  玩家添加能遁地的行為

3.  新加了10種玩家類型


如果你讀到了這里,說明大家都是對於設計追求卓越的技術人。這里菜菜再強調一遍架構設計的一項重要原則


類應該對修改關閉,對擴展開放。


這里需要強調一點,設計的每個部分想要都遵循開放-關閉原則,通常很難做到。因為要想在不修改現有代碼的情況下,你需要花費許多時間和精力。遵循開放關閉原則,通常需要引入更多的抽象,增加更多的層次,增大代碼的復雜度。因此菜菜建議把注意力集中在業務中最有可能變化的點上,這些地方應用開放關閉原則。至於怎么確定哪些是變化的點,這需要對業務領域很強的理解和經驗了。

現在我們分析一下我們要做的事情,我們希望一個對象(player)在不改動的情況下動態的給它賦予新的行為,在業務上實現的功能和用繼承的結果類似。總之一句話:

現有的類型優雅的添加新行為,並且可以靈活疊加和替換

理想中的設計圖大致如下:


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再次優化
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現在我們認真分析一下,如果每個新的行為要想擴展對象而又能保持該對象的自身特性,新行為對象必須是擴展對象的子類,還必須包含對象的一個引用才能實現。


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重要提示
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1. 在系統設計過程中,實現一個接口泛指實現某個對象的超類型,也就是說可以是類或者接口。

2. 在你系統設計中,如果你的代碼依賴於某個具體的類型,並非抽象的超類型,應用此篇介紹的設計方法可能會受到影響。

3. 附加在對象最外層的行為,不應該窺視被包裝的類型內部的一些特性。

4. 附加在對象外層的行為,可以在內層對象的行為前后加入自己的行為,甚至可以覆蓋掉內層對象的行為。

5. 如果擴展的行為過多,會出現很多小對象,過度使用會使程序變的很復雜,所以設計擴展行為時候需要注意。


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落實到代碼
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假設現在真實玩家的定義如下:

//玩家的基礎抽象類
    public abstract class Player
    {
        //玩家的級別
        public int Level { getset; }
        //其他屬性代碼省略一萬字
    }
    //真實玩家
    public class PersonPlayer : Player
    {

    }


現在的需求是給真實玩家添加一個10級能跳躍的行為,在不修改原有玩家代碼的情況下,擴展跳躍行為代碼如下

//玩家行為的擴展積累
    public class PlayerExtension : Player
    {
       protected Player player;

    }
    //跳躍玩家的行為擴展類
    public class PlayerJumpExtensionPlayerExtension
    {
       public PlayerJumpExtension(Player _player)
        {
            player = _player;
        }
        public bool Jump()
        {
            if (player. Level >= 10)
            {
                return true;
            }
            return false;
        }
    }


測試代碼如下:

 PersonPlayer player = new PersonPlayer();
        //給用戶動態添加跳躍的行為
            PlayerJumpExtension jumpPlayer = new PlayerJumpExtension(player);
           var ret= jumpPlayer.Jump();
            Console.WriteLine("玩家能不能跳躍:"+ret);
            //現在玩家升級到10級了
            player.Level = 10;
            ret = jumpPlayer.Jump();
            Console.WriteLine("玩家能不能跳躍:" + ret);


測試加過如下:

玩家能不能跳躍:False
玩家能不能跳躍:True


一個月后產品狗新加一個需求:真實玩家20級獲得飛行的行為,無序改動現有代碼,只需繼續添加一個可以飛行的新擴展

//玩家可以飛行的擴展
    public class PlayerFlyExtension : PlayerExtension
    {
        public PlayerFlyExtension(Player _player)
        
{
            player = _player;
        }
        public bool Fly()
        
{
            if (player.Level >= 20)
            {
                return true;
            }
            return false;
        }
    }


測試代碼如下:

 PlayerFlyExtension flyPlayer = new PlayerFlyExtension(player);
            Console.WriteLine( "玩家能不能飛行"+flyPlayer.Fly());
            player.Level = 20;
            Console.WriteLine("玩家能不能飛行" + flyPlayer.Fly());


測試結果:

玩家能不能飛行False
玩家能不能飛行True


重要提示

以上代碼級別上屬於演示代碼,但是設計的理念卻很重要。基於以上的設計思想,擴展的行為完全有能力修改,覆蓋玩家的某些行為。比如玩家對象本身有一個喊話的行為,那擴展類根據業務完全可以讓喊話行為執行兩次等等修改。




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