在X++中使用IoC/DI模式应对不断变化的客户需求
IoC/DI（Inverse of Control/Dependency Injection，控制反转/依赖注入）模式是一种企业级架构模式，通过将应用程序控制权反转交移给框架，并以构造器注入、属性设置器注入等方式将类实体注入到特定应用层中，最终实现层与层之间的解耦，使得应用程序获得良好的扩展性和应变能力。
客户需求如下：需要向系统中添加两个窗体，Engineers和Analysts，分别显示工程师和分析师的ID、Name和Credit（积分）。在每个窗体右边有一个按钮，该按钮的作用是通过一种计算方式，算出工程师或者分析师的最终积分并显示在弹出窗体上。对于工程师，最终积分=积分（Credit）* 1.1；对于分析师，最终积分=积分（Credit）* 1.4。
劣质的设计
客户需求很简单，稍作分析，我们不难得出，无论从数据表结构还是窗体界面上，Engineers部分和Analysts部分都是非常相近的，只是在最终积分的计算方式上有所不同。很明显，为了具体化这两种算法，我们首先需要将其泛化，然后派生出两个不同算法的具体类：
在上图中，CreditCalculator_General类用于计算工程师的最终积分；CreditCalculator_Special用于计算分析师的最终积分；而CreditCalculator是泛化类。CreditCalculator_General和CreditCalculator_Special分别实现抽象类CreditCalculator的calculate方法，以实现具体的计算方式：
// CreditCalculator_General实现
public class CreditCalculator_General extends CreditCalculator
{
Engineers engineers;
}
public void new (Common _common)
{
engineers = _common;
}
public Amount calculate()
{
return engineers.Credit * 1.1;
}
// CreditCalculator_Special实现
public class CreditCalculator_Special extends CreditCalculator
{
Analysts analysts;
}
public void new (Common _common)
{
analysts = _common;
}
public Amount calculate()
{
return analysts.Credit * 1.4;
}
在计算最终积分的窗体的init方法中，使用下面的代码获得具体的算法类，然后在RealEdit中显示计算结果：
public void init()
{
CreditCalculator calculator;
;
super();
if (!element.args().caller())
{
throw error("@SYS75311");
}
// 使用CreditCalculator的construct方法创建实例
calculator = CreditCalculator::construct(
element.args().parmEnum(), // 采用何种计算方式
element.args().record()); // 具体记录
// 计算并显示结果
result.realValue(calculator.calculate());
}
其中的construct方法代码如下，参数_method是一个BaseEnum，它有两个元素，用于指定具体的计算方式，该参数在与按钮关联的Display MenuItem上指定，以便于显示结果的窗体在init的时候可以获得具体的参数值：
public static CreditCalculator construct(CalculationMethod _method, Common _common = null)
{
CreditCalculator calculator;
switch (_method)
{
case CalculationMethod::General:
calculator = new CreditCalculator_General(_common);
break;
case CalculationMethod::Special:
calculator = new CreditCalculator_Special(_common);
break;
default:
throw error(strFmt("@SYS22828", funcname()));
}
return calculator;
}
很明显，上面的construct方法其实就是一个工厂方法。那么这种设计方式是不是就可以应对不断变化的需求呢？现在我们来分析一下这种设计方式。
上面的设计思想可以使用下面的UML类图进行简要描述：
1、 CreditCalculator_General与数据表Engineers产生聚合（Aggregation）耦合；同理，CreditCalculator_Special与数据表Analysts产生聚合（Aggregation）耦合；在这种情况下，如果客户提出需求更改：Engineers也要采用与Analysts相同的积分计算方式，此时，如果仅仅修改Engineers窗体上按钮的MenuItem，使其采用CreditCalculator_Special的计算方式，那么将会由于Engineers窗体向积分计算窗体传送的数据记录类型（Engineers类型）与Analysts数据记录类型（也就是CreditCalculator_Special类中所必需的数据记录）不匹配而出现异常
2、 由于两个具体类都分别与其业务相关的数据表产生聚合耦合，这导致CreditCalculator抽象类的construct静态方法也间接的与这两张数据表产生聚合耦合（在上面的UML图中以虚线的聚合关联表示）；Engineers数据表和Analysts数据表可以看成是stereotype为table的类，它们是存在于数据表示层的，因此，construct静态方法会与其它两个类产生聚合耦合关联，这违背了面向对象设计中“层与层之间需要解耦”的设计思想
3、 虽然construct方法采用了switch/case语句提供工厂模式中的工厂方法实现，但是仍然无法应对客户需求变化，例如，如果客户提出另外一个需求：需要增加一种新的计算方式Compound，此时您不得不新建一个继承于CreditCalculator的类：CreditCalculator_Compound，并修改construct方法，添加下面代码：
case CalculationMethod::Compound:
calculator = new CreditCalculator_Compound (_common);
break;
在这种情况下，construct工厂方法根本没有解决设计中存在的问题，事实上，这种采用switch/case语句或者if/else语句实现的工厂模式是一种“伪工厂”模式。系统在发生变更的时候，仍然需要修改大量的代码，当然，您会说X++修改代码很方便，但这并不能作为不使用面向对象思想进行系统分析与设计的借口
4、 代码需要依赖一个用于指定计算方式的BaseEnum：CalculationMethod，在添加新的计算方式的同时，还需要在BaseEnum中增加元素，代码应需求而变的情况没有得到任何改观
综上所述，这种设计方式是劣质的，根本无法应对客户需求的变更，因此，我们需要重构，以改进现有设计
第一次改进
针对上面设计的四个问题，我们对设计进行改进
首先需要解耦具体计算类与数据表实体的耦合关联，也就是让CreditCalculator_General以及CreditCalculator_Special类的具体实现不依赖于Engineers与Analysts数据表，当然，我们可以使用Common来表示一个数据记录，但是它不具备Engineers与Analysts数据表的抽象特性，就好像在.NET Framework中，object类并不具备TextReader与TextWriter的特性一样，这是一种过度泛化。
在常规设计模式中，我们需要定义一个接口，使得Engineers与Analysts数据表都继承于该接口，而在CreditCalculator_General以及CreditCalculator_Special类的具体实现中只对接口进行操作，此时，具体计算类已经与数据表实体实现解耦。然而不幸的是，X++中的数据表实现的是Active Record模式，从表面上看，我们无从定义这个接口。
不幸中的万幸，Data Dictionary下的Map为我们提供了解决方案。在此，我们需要新建一个Map，姑且命名为Staff，该Map只有一个数据字段：Credit（因为在我们的积分计算类中，只需要用到这个字段），在Map中添加两个数据表：Engineers和Analysts，并建立字段关联，使得这两个数据表的Credit字段分别与Map的Credit字段关联，如下图所示：
由此我们可以修改CreditCalculator、CreditCalculator_General、CreditCalculator_Special的代码如下（其它部分的代码暂时不需要变化）：
// CreditCalculator的代码
public abstract class CreditCalculator
{
Staff staff;
}
public void new(Common _common)
{
staff = _common;
}
// CreditCalculator_General的代码
public class CreditCalculator_General extends CreditCalculator
{
// 我们已经不需要定义具体的Engineers数据表实体了
// Engineers engineers;
}
public Amount calculate()
{
return staff.Credit * 1.1;
}
// CreditCalculator_Special的代码
public class CreditCalculator_Special extends CreditCalculator
{
// 我们已经不需要定义具体的Analysts数据表实体了
// Analysts analysts;
}
public Amount calculate()
{
return staff.Credit * 1.4;
}
至此，无论传递给CreditCalculator_Special类的数据记录是Engineers类型的，还是Analysts类型的，类的calculate方法都可以很好地计算出最终积分。具体的积分计算类已经与数据表实体解耦。这种设计方式可以用下面的UML类图进行描述（点击图片查看全图）：
由UML图可以看出，CreditCalculator类已经与Staff表类（stereotype为table的类）产生耦合关联，同时解耦了具体表与其之间的耦合关联。
在此，IoC/DI设计模式的应用已经初见端倪：CreditCalculator类在new的时候，以及General和Special类在使用calculate方法进行积分计算的时候，它们并不知道数据表抽象类Staff（实际是一个Map）具体指代的是Engineers还是Analysts；数据表的具体实例是在CalculateCredit窗体创建General/Special类实例的时候，通过构造函数注入到类中的，这就是依赖注入（DI）的具体体现。
我们再来思考同样一个问题：现在的设计真的可以应对不断变化的客户需求吗？仍然不行！我们忽略了那个“伪工厂”方法和那个Base Enum。换句话说，如果客户需要添加一个新的最终积分计算方法，我们不得不去修改construct方法和这个Base Enum。
第二次改进
我们需要使用控制反转（IoC）及其容器实现来完成设计的第二次改进。所谓控制反转，就是将程序控制权由应用程序反转交给框架，例如支持插件系统的应用程序，应用程序是框架，应用程序的具体行为都在插件中体现，程序控制权在插件手中，Axapta本身就是一个控制反转的实例。为了解决第一次改进中遗留的问题，我们需要引入一种框架，在此我们简单地引入一个IoC容器，由容器来确定系统使用哪个积分计算类来实现积分计算。
1、 模式参与者
a) 配置数据表
配置数据表是对IoC容器配置的描述，一般情况下是一个键值对集合，用于表述在某个特定的环境中，使用哪个类来实现依赖注入，在Spring和Spring.NET框架中表现为XML文件
b) IoC容器
IoC容器用于注册环境特征与类类型的对应关系，并为应用程序提供用于依赖注入的具体实例。在本范例中，我们使用一张数据表来保存配置，因此在系统启动的时候，我们无须进行类型注册
注：上文中提到的其它参与者在此不一一列举
2、 动态特性
a) 用户在Engineers（或者Analysts）窗体上按下“Credit calculation”按钮，由此调用CalculateCredit窗体
b) CalculateCredit窗体调用IoC容器的GetClassFromContainer方法，以便获得具体的计算实例，以便进行最终积分的计算和输出
c) 当CalculateCredit窗体调用IoC容器的GetClassFromContainer方法时，应用程序控制权交给了IoC容器，此时容器会根据调用者的MenuItem名称，通过查询配置数据表来获得对应的类标识（ClassId），进而产生类的实例并返回给调用者
d) 调用者（CalculateCredit窗体）获得类实例后，调用实例的calculate方法计算出最终积分，并显示在窗体上
3、 序列图
序列图如下所示（点击查看全图）：
4、 UML类图（点击查看全图）
在采用了这种设计模式以后，我们的代码需要做如下修改：
1、 添加数据表Configuration，其中有两个字段ClassId和MenuItemName
2、 添加IoCContainer类，类中方法定义如下：
public static CreditCalculator GetClassFromContainer(str 30 _menuItemName)
{
str menuItemStr;
int classId;
CreditCalculator calculator;
;
classId = Configuration::find(_menuItemName).ClassId;
calculator = classFactory.createClass(classId, true);
return calculator;
}
3、 在抽象类CreditCalculator中添加parmStaff方法如下，同时删去原有的new方法（或者使用默认的new方法）：
public Staff parmStaff(Staff _staff = staff)
{
;
staff = _staff;
return staff;
}
之所以要添加这个方法，是因为我们在使用classFactory创建类实例的时候，没有办法制定构造函数的参数，因此无法使用构造器注入方式来实现依赖注入，我们只能够使用属性设置器注入方式
4、 修改CalculateCredit窗体的init方法如下：
public void init()
{
CreditCalculator calculator;
;
super();
if (!element.args().caller())
{
throw error("@SYS75311");
}
calculator = IoCContainer::GetClassFromContainer(
element.args().menuItemName());
calculator.parmStaff(element.args().record());
result.realValue(calculator.calculate());
}
通过第二次改进，我们的系统已经可以应对变化的客户需求了。当客户要求Engineers的最终积分计算方式要与Analysts的相同时，我们只要在Engineers窗体的按钮上，将其关联的MenuItem设置为Analysts中对应按钮的MenuItem即可；当客户要求添加一种新的最终积分计算方式时，我们只需要新添加一个继承于CreditCalculator的类，同时添加一个MenuItem，并在配置数据表Configuration中设置两者的关联即可，完全不需要更改现有代码；当客户需要添加并处理一个与Engineers/Analysts结构相同的数据表记录时，我们只需要创建数据表，并将其添加到Map中即可。
由此可见，IoC/DI模式给我们带来了应用程序的可扩展性，它使得我们的应用程序能够应对不断变化的客户需求，这也使我们了解到，要应对客户需求变更，不仅可以在开发模式上下手，同时也应该在系统设计的过程中多下功夫，只有这样，我们才能够真正的打造出具有良好构架和优秀质量的应用程序。
最后补充一点，在本例中，需要引入一个与架构相关但与业务无关的数据表，如果客户在这方面有较高要求或限制的话，比如，不能随便添加与业务无关的对象时，IoC/DI设计模式的使用会受到阻拦，因此我们需要“随需应变”，尽量不与需求相冲突，虽然Axapta本身是一个IoC/DI的具体实例，但它并没有提供IoC/DI的设计框架，还需要设计人员在项目开发过程中多多权衡。