php设计模式介绍之值对象模式

2008-04-13 22:10:17 作者：

在所有的最简单的程序中，大多数对象都有一个标识，一个重要的商业应用对象，例如一个Customer或者一个SKU，有一个或者更多的属性---id,name,email地址,这样可以把它从同一个类的其他实例区分开来。此外，对象有一个恒定的标识:它是贯穿于整个应用程序的一个唯一的标识，对于程序员来说，”customer A”在任何地方就是”customer A”,并且只要你的程序在持续运行时"customer A"仍然是"customer A"。但是一个对象不需要有一个标识。有些对象仅仅是为了描述其他对象的属性。

例如：通常用一个对象描述一个日期、一个数字或者货币。日期、整数或美元的类定义是都是便于使用的、快捷、便于封装的，并且方便进行拷贝，相互比较，甚至是创建。

从表面上看，这些描述简单的对象很容易被执行：它们的语句非常少，在构造类时无论是应用于Customer还是SKU都没有什么不同。这个想法似乎是正确的，但是所谓的"似乎正确"很容易产生一些bug。

请看下面的代码，这是一个关于以美元给员工发放工资的对象的定义和执行操作。多数情况下，它的运行是没有问题的。（这个类被命名为BadDollar，因为它还存在着bug）。考虑一下，看你是否能发现它的bug。

// PHP5
class BadDollar {
protected $amount;
public function __construct($amount=0) {
$this->amount = (float)$amount;
}
public function getAmount() {
return $this->amount;
}
public function add($dollar) {
$this->amount += $dollar->getAmount();
}
}
class Work {
protected $salary;public function __construct() {
$this->salary = new BadDollar(200);}
public function payDay() {
return $this->salary;
}
}
class Person {
public $wallet;
}
function testBadDollarWorking() {
$job = new Work;
$p1 = new Person;
$p2 = new Person;
$p1->wallet = $job->payDay();
$this->assertEqual(200, $p1->wallet->getAmount());
$p2->wallet = $job->payDay();
$this->assertEqual(200, $p2->wallet->getAmount());
$p1->wallet->add($job->payDay());
$this->assertEqual(400, $p1->wallet->getAmount());
//this is bad — actually 400
$this->assertEqual(200, $p2->wallet->getAmount());
//this is really bad — actually 400
$this->assertEqual(200, $job->payDay()->getAmount());
}
那么， bug是什么呢？如果不能上面的代码例子中直观地发现问题，这里有个提示:雇员对象$p1和对象$p2使用着同一个BadDollar对象实例。

首先，类Work和类Person的实例已经创建。那么，假设每一个雇员最初有一个空的电子钱包，雇员的电子钱包Person:wallet是通过Work::payDay()函数返回的对象资源变量赋值的，所以被设定为一个BadDollar类的对象实例。

还记得PHP5的对象赋值处理方式吗？因为PHP5的对象赋值的处理方式，所以$job::salary,、$p1::wallet和$p2::wallet这三个看上去不同的对象实例虽然使用着不同的“标识符”，但是事实上，它们全部都指定到同一个对象实例。

因此，接下来的发放工资的操作（PayDay表示发放工资的日子，这里表示发放工资的动作），使用$job->payDay()本来仅仅是想增加$P1的工资，却出乎意料地次给$P2也发放了。并且，这个动作还改变了工作的基本工资的额度。因此，最后两个值的检测报错。

Value Object PHP5 Unit Test
1) Equal expectation fails because [Integer: 200] differs from [Float: 400] by 200
in testBadDollarWorking
in ValueObjTestCase
2) Equal expectation fails because [Integer: 200] differs from [Float: 400] by 200
in testBadDollarWorking
in ValueObjTestCase
FAILURES!!!

问题：

那么，你该如何为Date或Dollar这样一些描述简单的应用定义一个高效的类，并且易于创建呢。

解决方案：

高效的对象应该像PHP的整型那样运作：如果你把同一个对象资源赋值给两个不同的变量，然后改变其中的一个变量，另一个变量仍然不受影响。事实上，这就是Value Object模式的目标所在。

执行Value Object时，php4和php5是有区别的。

正如以上你所看到的，PHP5通过new进行对象资源的赋值传递的是对象资源的指针就像我们在PHP4中通过指针传递一样。很明显，这是一个问题。为了解决那个问题并实现一个专有对象Dollar的值，我们必须使属性$amount的对象的所有属性的一个值在一般情况下不可变或不能改变。但是在PHP语言的没有提供参数不可改变的功能的情况下，你完全可以结合属性的可见性与获得和设置方法来实现。

相反地，PHP4操作所有的对象都是遵循Value Objects对象规律的，因为PHP4的赋值操作相当于对对象做了一个拷贝。所以为了在PHP4中实现Value Objects设计模式你需要打破你细心地培养的通过指针赋值来创建、传递、提取对象的习惯。

注：术语不可变的（Immutable）：

在词典中Immutable的定义是不允许或不易受影响。在编程中，这个术语表示一个一旦被设置就不能改变的值。

PHP5 样本代码：

既然我们开始用PHP5编写代码，让我们优化一个PHP5的Value Object的实例并创建一个较好的Dollar类定义。命名在面向对象编程中非常重要，选择一个唯一的货币类型作为这个类的名字，说明它不被定义为可以处理多种货币类型的类。

class Dollar {
protected $amount;
public function __construct($amount=0) {
$this->amount = (float)$amount;
}
public function getAmount() {
return $this->amount;
}
public function add($dollar) {
return new Dollar($this->amount + $dollar->getAmount());
}
}
类里面的属性如果加上protected前缀，别的类是访问不了的。protected（和private）拒绝通过属性直接被访问。

通常，当你使用面向对象进行编程的时候，你经常需要创建了一个“setter”函数，就类似于：

public setAmount($amount)
{
$this->amount=$amount;
}
一样，在这种情况下，虽然没有设定函数Dollar::amount()，但在对象的实例化期时，参数Dollar::amount就已经被赋值了。而函数Dollar::getAmount()只是提供一个访问Dollar属性的功能，在这里访问的数据类型为浮点型。

最有趣的变化是在Dollar::add()方法函数中。并不是直接改变$this->amount变量的值从而会改变已存在的Dollar对象实例，而是创建并返回一个新的Dollar实例。现在，尽管你指定当前对象给多个变量，但是每一个变量的变化都不会影响其它的变量实例。

对于价值设计模式不变性是关键，任何对于一个Value Object的变量amount的改变，是通过创建一个新的带有不同预期值的类的实例来完成的。上文中提高的最初那个$this->amount变量的值从未改变。

简单来说，在PHP5里面使用价值设计模式时，需要注意以下几个方面：

保护值对象的属性，禁止被直接访问。
在构造函数中就对属性进行赋值。
去掉任何一个会改变属性值的方式函数（setter），否则属性值很容易被改变。
以上三步创建了一个不变的值，这个值一旦被初始化设置之后就不能被改变。当然，你也应该提供一个查看函数或者是访问Value Object的属性的方法，并且可以添加一些与这个类相关的函数。值对象并不是只能用在一个简单的架构上，它也可以实现重要的商务逻辑应用。让我们看看下一个例子:

详细例子：

让我们在一下更加复杂的例子中查看值对象模式的功能。

让我们开始实现一个的基于PHP5中Dollar类中的一个Monopoly游戏。

第一个类Monopoly的框架如下：

class Monopoly {
protected $go_amount;
/**
* game constructor
* @return void
*/
public function __construct() {
$this->go_amount = new Dollar(200);
}
/**
* pay a player for passing 揋o?/span>
* @param Player $player the player to pay
* @return void
*/
public function passGo($player) {
$player->collect($this->go_amount);
}
}
目前，Monopoly的功能比较简单。构造器创建一个Dollar类的实例$go_amount,设定为200，实例go_amount常常被passtGo()函数调用，它带着一个player参数，并让对象player的函数collect为player机上200美元.

Player类的声明请看下面代码，Monoplay类调用带一个Dollar参数的Player::collect()方法。然后把Dollar的数值加到Player的现金余额上。另外，通过判断Player::getBalance()方法函数返回来的余额，我们可以知道使访问当前Player和Monopoly对象实例是否在工作中。

class Player {
protected $name;
protected $savings;
/**
* constructor
* set name and initial balance
* @param string $name the players name
* @return void
*/
public function __construct($name) {
$this->name = $name;
$this->savings = new Dollar(1500);
}
/**
* receive a payment
* @param Dollar $amount the amount received
* @return void
*/
public function collect($amount) {
$this->savings = $this->savings->add($amount);
}
* return player balance
* @return float
*/
public function getBalance() {
return $this->savings->getAmount();
}
}
上边已经给出了一个Monopoly和Player类，你现在可以根据目前声明的几个类定义进行一些测试了。

MonopolyTestCase的一个测试实例可以像下面这样写：

class MonopolyTestCase extends UnitTestCase {
function TestGame() {
$game = new Monopoly;
$player1 = new Player(‘Jason');
$this->assertEqual(1500, $player1->getBalance());
$game->passGo($player1);
$this->assertEqual(1700, $player1->getBalance());
$game->passGo($player1);
$this->assertEqual(1900, $player1->getBalance());
}
}
如果你运行MonopolyTestCase这个测试代码，代码的运行是没有问题的。现在可以添加一些新的功能。

另一个重要的概念是对象Monopoly中的租金支付。让我们首先写一个测试实例（测试引导开发）。下面的代码希望用来实现既定的目标。

function TestRent() {
$game = new Monopoly;
$player1 = new Player(‘Madeline');
$player2 = new Player(‘Caleb');
$this->assertEqual(1500, $player1->getBalance());
$this->assertEqual(1500, $player2->getBalance());
$game->payRent($player1, $player2, new Dollar(26));
$this->assertEqual(1474, $player1->getBalance());
$this->assertEqual(1526, $player2->getBalance());
}
根据这个测试代码，我们需要在Monopoly对象中增加payRent()的方法函数来实现一个Player对象去支付租金给另一个Player对象.

Class Monopoly {
// ...
/**
* pay rent from one player to another
* @param Player $from the player paying rent
* @param Player $to the player collecting rent
* @param Dollar $rent the amount of the rent
* @return void
*/
public function payRent($from, $to, $rent) {
$to->collect($from->pay($rent));
}
}
payRent()方法函数实现了两个player对象之间（$from和$to）的租金支付。方法函数Player::collect()已经被定义了，但是Player::pay()必须被添加进去，以便实例$from通过pay()方法支付一定的Dollar数额$to对象中。首先我们定义Player::pay()为：

class Player {
// ...
public function pay($amount) {
$this->savings = $this->savings->add(-1 * $amount);
}
}
但是，我们发现在PHP中你不能用一个数字乘以一个对象（不像其他语言，PHP不允许重载操作符，以便构造函数进行运算）。所以，我们通过添加一个debit()方法函数实现Dollar对象的减的操作。

class Dollar {
protected $amount;
public function __construct($amount=0) {
$this->amount = (float)$amount;
}
public function getAmount() {
return $this->amount;
}
public function add($dollar) {
return new Dollar($this->amount + $dollar->getAmount());
}
public function debit($dollar) {
return new Dollar($this->amount - $dollar->getAmount());
}
}
引入Dollar::debit()后，Player::pay()函数的操作依然是很简单的。

class Player {
// ...
/**
* make a payment
* @param Dollar $amount the amount to pay
* @return Dollar the amount payed
*/
public function pay($amount) {
$this->savings = $this->savings->debit($amount);
return $amount;
}
}
Player::pay()方法返回支付金额的$amount对象，所以Monopoly::payRent()中的语句$to->collect($from->pay($rent))的用法是没有问题的。这样做的话，如果将来你添加新的“商业逻辑”用来限制一个player不能支付比他现有的余额还多得金额。（在这种情况下，将返回与player的账户余额相同的数值。同时，也可以调用一个“破产异常处理”来计算不足的金额，并进行相关处理。对象$to仍然从对象$from中取得$from能够给予的金额。）

注：术语------商业逻辑

在一个游戏平台的例子上提及的“商业逻辑”似乎无法理解。这里的商业的意思并不是指正常公司的商业运作，而是指因为特殊应用领域需要的概念。请把它认知为 “一个直接的任务或目标”，而不是“这里面存在的商业操作”。

所以，既然目前我们讨论的是一个Monopoly，那么这里的 “商业逻辑”蕴含的意思就是针对一个游戏的规则而说的。

PHP4样本代码：

和PHP5不一样的是，PHP4赋值对象资源的时候是拷贝该对象，这个语法的特点本质上和值对象设计模式要求正好吻合。

然而，PHP4不能控制的属性和方法函数在对象之外的可见性，所以实现一个值对象设计模式相对PHP5也有细微的差别。

假如你回想一下这本书序言中的“对象句柄”部分，它提出了三个 “规则”，当你在PHP4中使用对象去模仿PHP5中的对象句柄时，这三个规则总是适用的：

通过指针($obj=&new class;)来创建对象。
用指针(function funct(&$obj) param{})来传递对象。
用指针(function &some_funct() {} $returned_obj =& some_funct())来获取一个对象。
然后，值对象设计模式却不能使用上述三个“总是适用”的规则。只有忽视了这些规则，才能总是得到一个PHP4对象的拷贝(这相当于PHP5中的“克隆”操作，描述在http://www.php.net/manual/en/language.oop5.cloning.php)

因为PHP4可以轻松地赋值一个对象—这在PHP语言中是一个固有的行为，所以实现变量的不可更改就需要通过值对象通用协定来实现。在PHP4中，如果要使用值对象，请不要通过指针来创建或获取一个对象，并且给所有需要保护以免外界修改的属性或者方法函数命名时，都在属性和方法函数的名字加上下划线（_）做前缀。按照协定，变量如果具有值对象的属性，应该使用一个下划线来标识它的私有性。

下面是PHP4中的Dollar类:

// PHP4
class Dollar {
var $_amount;
function Dollar($amount=0) {
$this->_amount = (float)$amount;
}
function getAmount() {
return $this->_amount;
}
function add($dollar) {
return new Dollar($this->_amount + $dollar->getAmount());
}
function debit($dollar) {
return new Dollar($this->_amount - $dollar->getAmount());
}
}
下面这个实例可以说明，你不能在PHP4中限制一个属性只能被外部更改：

function TestChangeAmount() {
$d = new Dollar(5);
$this->assertEqual(5, $d->getAmount());
//only possible in php4 by not respecting the _private convention
$d->_amount = 10;
$this->assertEqual(10, $d->getAmount());
}
再重复一次，在所有PHP4对象中，私有变量的前缀使用一个下划线，但是你还是可以从外部来直接访问私有属性和方法函数。

值对象中的商业逻辑

值对象(Value Objects)不仅仅用于最小限度的访问方法这样的简单的数据结构，它同样还可以包括有价值的商业逻辑。考虑以下你如果实现许多人中平均分配金钱。

如果总钱数确实是可以分成整数，你可以生成一组Dollar对象，而且每一个Dollar对象都拥有相同的部分。但是当总数可以整数的美元或者美分的时候，我们该怎么处理呢？

让我们开始用一个简单的代码来测试一下：

// PHP5
function testDollarDivideReturnsArrayOfDivisorSize() {
$full_amount = new Dollar(8);
$parts = 4;
$this->assertIsA(
$result = $full_amount->divide($parts)
,'array');
$this->assertEqual($parts, count($result));
}
注释 assertIsA:

assertIsA()的作用是让你测试：一个特定的变量是否属于一个实例化的类。当然你也可以用它来验证变量是否属于一些php类型：字符串、数字、数组等。

为了实现上述测试， Dollar::divide()方法函数的编码如下…

public function divide($divisor) {
return array_fill(0,$divisor,null);
}
最好加上更多的细节。

function testDollarDrivesEquallyForExactMultiple() {
$test_amount = 1.25;
$parts = 4;
$dollar = new Dollar($test_amount*$parts);
foreach($dollar->divide($parts) as $part) {
$this->assertIsA($part, ‘Dollar');
$this->assertEqual($test_amount, $part->getAmount());
}
}
现在，应当返回存有正确数据的Dollar对象，而不是简单的返回数量正确的数组。

实现这个仍然只需要一行语句：

public function divide($divisor) {

return array_fill(0,$divisor,new Dollar($this->amount / $divisor));
最后一段代码需要解决一个除数不能把Dollar的总数均匀的除开的问题。

这是一个棘手的问题：如果存在不能均匀除开的情况，是第一部分还是最后一部分能得到一个额外的金额（便士）？怎样独立测试这部分的代码？

一个方法是：明确指定代码最后需要实现目标：这个数组的元素数量应该是与除数表示的数量相等的，数组的元素之间的差异不能大于0.01，并且所有部分的总数应该与被除之前的总数的值是相等的。

上面的描述通过正如下面的代码实现：

function testDollarDivideImmuneToRoundingErrors() {
$test_amount = 7;
$parts = 3;
$this->assertNotEqual( round($test_amount/$parts,2),
$test_amount/$parts,
'Make sure we are testing a non-trivial case %s');
$total = new Dollar($test_amount);
$last_amount = false;
$sum = new Dollar(0);
foreach($total->divide($parts) as $part) {
if ($last_amount) {
$difference = abs($last_amount-$part->getAmount());
$this->assertTrue($difference <= 0.01);
}
$last_amount = $part->getAmount();
$sum = $sum->add($part);
}
$this->assertEqual($sum->getAmount(), $test_amount);
}
注释 assertNotEqual:

当你要确保两个变量的值是不相同时，你可以用它来进行检验。这里面的值相同是PHP的”==”运算符进行判断的。任何情况下当你需要确保两个变量的值是不相同的时候，你就可以使用它。

现在根据上述代码，如果来构造Dollar::divide()方法函数呢？

class Dollar {
protected $amount;
public function __construct($amount=0) {
$this->amount = (float)$amount;
}
public function getAmount() {
return $this->amount;
}
public function add($dollar) {
return new Dollar($this->amount + $dollar->getAmount());
}
public function debit($dollar) {
return new Dollar($this->amount - $dollar->getAmount());
}
public function divide($divisor) {
$ret = array();
$alloc = round($this->amount / $divisor,2);
$cumm_alloc = 0.0;
foreach(range(1,$divisor-1) as $i) {
$ret[] = new Dollar($alloc);
$cumm_alloc += $alloc;
}
$ret[] = new Dollar(round($this->amount - $cumm_alloc,2));
return $ret;
}
}
这段代码可以正常运行，但是仍然有一些问题，考虑一下如果在testDollarDivide()的开始处改变$test_amount 为 0.02; $num_parts 为 5;这样的临界条件，或者考虑一下当你的除数不是一个整型数字，你该怎么做？

解决上边这些问题的方法是什么呢？还是使用测试导向的开发循环模式：增加一个需求实例，观察可能的错误，编写代码来生成一个新的实例进行运行，还有问题存在时继续分解。最后重复上述过程。

php设计模式介绍之值对象模式

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