数据抽象(Data Abstraction)能力是指能改变实现而不影响客户端的这种能力。请构造一个一个例子,违反这个特性,并且尝试修复它。

东白随记
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17 2023-06

数据抽象的核心思想是隐藏数据的具体实现细节,只暴露出必要的接口供客户端使用,从而使得客户端无需关心底层如何实现。如果违反了这个特性,那么客户端可能会依赖于特定的实现细节,这样一旦这些实现细节发生改变,客户端就可能受到影响。

下面是一个简单的例子来说明这一点:

**违反数据抽象特性的例子**

假设有一个简单的计算器程序,它有一个加法功能。在初版中,加法功能的实现是直接将两个数字相加。但是后来,为了优化性能或处理更复杂的计算逻辑,开发者改变了加法的实现方式,比如引入了一个新的算法或使用了第三方库。在这个过程中,如果开发者没有正确地抽象出加法功能的接口,而是直接让客户端代码依赖于具体的实现方式,那么就违反了数据抽象的原则。

例如:

```python

# 假设这是初版的加法实现

class Calculator:

def add(self, a, b):

return a + b # 直接相加

# 客户端代码依赖于这个具体的实现

client_code = Calculator().add(2, 3) # 客户端直接调用加法操作

```

后来,开发者可能改变了加法的实现方式:

```python

# 违反数据抽象的版本(没有抽象层)

class OptimizedCalculator:

def add_using_optimized_method(self, a, b):

# 这里是一个新版本的加法实现,可能使用不同的算法或库

return some_optimized_addition_method(a, b)

# 现在客户端代码也必须跟着改变,因为它直接依赖于加法实现的方式。

# 如果以后`some_optimized_addition_method`有变化,客户端也需要跟着改变。

client_code = OptimizedCalculator().add_using_optimized_method(2, 3)

```

在这个例子中,`Calculator` 类和 `OptimizedCalculator` 类都没有很好地进行数据抽象。客户端代码直接依赖于具体的加法实现方式,这违反了数据抽象的原则。

**修复违反数据抽象特性的例子**

为了修复这个问题并符合数据抽象的原则,我们应该将加法功能抽象为一个接口或方法,使得客户端只需要调用这个接口或方法而不需要关心具体的实现细节。这样即使底层实现发生改变,客户端代码也不需要修改。

```python

# 抽象出加法接口的例子

class Calculator:

def add(self, a, b): # 这是一个抽象的接口或方法签名

raise NotImplementedError("Should be implemented in a subclass.")

# 具体实现的子类,它提供了符合接口的实现方式。客户端只调用这个接口即可。

class BasicCalculator(Calculator): # 基础的加法实现类

def add(self, a, b):

return a + b # 具体实现是两个数相加。这个实现在类内部被隐藏了。

class OptimizedCalculator(Calculator): # 优化的加法实现类(如果有的话)

def add(self, a, b): # 这里可以放置新的优化后的加法逻辑或使用第三方库等。只要符合`add`这个接口即可。

pass # 具体优化后的逻辑(可能是调用了其他算法或库)放在这里实现。这通常不会暴露给客户端代码。

# ... 这里是具体的优化逻辑 ...

return optimized_result # 返回结果给客户端代码。注意这里的`optimized_result`应该是一个与`a + b`等效的结果。

# 客户端代码现在只与接口打交道,不关心具体的实现细节。

calculator = BasicCalculator() # 或使用 OptimizedCalculator() 取决于具体的需要和优化后的逻辑是否就绪。

result = calculator.add(2, 3) # 使用抽象出来的接口调用方法,而不关心内部的具体实现。这样就实现了数据抽象的原则。

```

在这个修复后的例子中,我们创建了一个 `Calculator` 基类并定义了一个 `add` 方法作为接口。然后我们创建了 `BasicCalculator` 和 `OptimizedCalculator` 作为子类来分别提供基础的加法实现和可能的优化后的加法实现。这样无论底层的实现如何变化,只要它们都遵循 `add` 这个接口或方法签名,客户端代码就不需要更改。这就是数据抽象的一个典型应用场景。