面向数据设计中的接口

Question

谚语是这样说的：

"Program to an interface/abstraction, not to an implementation".

我们都知道接口是面向对象编程中的解耦手段。就像一些对象履行的合同。

但我无法理解的是：

如何在面向数据的设计中为 interface/abstraction 编程？

就像调用一些 "Drawable" 但我现在不知道它是矩形还是圆形，但它实现了接口 "Drawable"。

谢谢

Answer 1

这是一个很好的问题。我相信你问的是如何用面向数据的设计（DOD）实现多态性？

简短回答：您不使用接口来做。这是一种实现多态性的面向对象编程 (OOP) 方式。在 DOD 中，多态性可以通过实体组件系统 (ECS) 模式实现。

长答案（带示例）：

这是 OOP 中的多态性示例：

public interface Drawable
{
   void Draw();
}

public class Circle: Drawable
{
   public float posX, posY;
   public float radius;

   public void Draw() { /* Draw Circle */ }
}

public class Rectangle: Drawable
{
   public float posX, posY;
   public float width, height;

   public void Draw() { /* Draw Rectangle */ }
}

下面是如何使用 DOD 和 ECS（伪代码）实现多态性：

public struct Position { public float x, y; }
public struct Circle { public float radius; }
public struct Rectangle { public float width, height; }

public class DrawCirlceSystem
{
    public void OnUpdate()
    {
        ComponentQuery
            .SelectReadOnly(typeof(Position), typeof(Circle))
            .ForEachEntity((Entity entity, Position position, Circle circle) => {
                /* Draw Circle */
            });
    }
}

public class DrawRectangleSystem
{
    public void OnUpdate()
    {
        ComponentQuery
            .SelectReadOnly(typeof(Position), typeof(Rectangle))
            .ForEachEntity((Entity entity, Position position, Rectangle rectangle) => {
                /* Draw Rectangle */
            });
    }
}

因此，如果您有以下数据布局：

Entity 1: [Position, Circle]
Entity 2: [Position, Circle]
Entity 3: [Position, Rectangle]

DrawCircleSystem只会在实体1和2上执行，而DrawRectangleSystem只会在实体3上执行。因此，多态性是通过这些系统的可查询性实现的。

以这种方式编程比 OOP 更高效。但除此之外，它还使我们的代码更具可扩展性和可优化性。例如，如果你想实现剔除，以便只有视图中的实体才真正被渲染，我们可以很容易地做到这一点，只需很少的重构工作。我们需要做的就是引入一个新系统，通过向我们要绘制的实体添加或删除名为 Visible 的新组件来处理剔除：

public struct Visible { }

public class CircleCullingSystem
{
    public void OnUpdate()
    {
        // Give me all Circle entities that are NOT Visible
        ComponentQuery
            .SelectReadOnly(typeof(Position), typeof(Ciricle))
            .Exclude(typeof(Visible))
            .ForEachEntity((Entity entity, Position position, Circle circle) => { 
                // Add 'Visible' component to entity if it's within view range
            });

        // Give me all Circle entities that are Visible
        ComponentQuery
            .SelectReadOnly(typeof(Position), typeof(Ciricle))
            .FilterBy(typeof(Visible))
            .ForEachEntity((Entity entity, Position position, Circle circle) => { 
                // Remove 'Visible' component from entity if it's out of view range
            });

    }
}

然后我们只需更新 DrawCirlceSystem 中的查询，以便它按 Visible 组件进行过滤：

public class DrawCirlceSystem
{
    public void OnUpdate()
    {
        // Process all visible circle entities
        ComponentQuery
            .SelectReadOnly(typeof(Position), typeof(Circle))
            .FilterBy(typeof(Visible))
            .ForEachEntity((Entity entity, Position position, Circle circle) => {
                /* Draw Circle */
            });
    }
}

当然，我们需要创建一个类似于 CircleCullingSystem 的 RectangleCullingSystem，因为矩形的剔除行为不同于圆形。

面向数据设计中的接口

Interfaces in data oriented design

interface

abstraction

data-oriented-design