用继承和反射机制实现业务扩展

以前学 C++ 的时候,总是听说可以用继承和基类指针去扩展业务逻辑,而对整体系统架构的侵入很小。其实对这里理解并不深。最近在看其他同学写的搜索引擎新框架时,发现这种设计可以将系统框架和业务逻辑完全解耦开。于是决定实现一下。


基本操作

class BaseModule
{
public:
	virtual ~BaseModule(); 

	virtual string GetData();
};

class BusinessModuleA: public BaseModule
{
public:
	virtual string GetData(); // 卖出 00700.HK
};

class BusinessModuleB: public BaseModule
{
public:
	virtual string GetData(); // 签下 Playerunknown's Battlegrounds
};

int main 
{
	// PartA,使用 ModuleA 处理 
	BaseModule * module_a = new BusinessModuleA();
	cout << module_a->GetData() << endl;

	// PartB,使用 ModuleB 处理 
	BaseModule * module_b = new BusinessModuleB();
	cout << module_b->GetData() << endl;
}

先定义一个 BaseModule 类,里面有一个虚成员函数 GetData(),它负责处理所有的业务逻辑,在 BaseModule 中不实现。再定义一个 BusinessModuleA 类,它继承自 BaseModule 类,这个类实现了自己的 GetData() 方法,比如在这个方法中卖出所有的 00700.HK,并返回当天的收益。同理,再定义一个 BusinessModuleB 类,它也实现了自己的 GetData() 方法,比如在这个方法中签下「Playerunknown’s Battlegrounds」,并返回在国服上线的日期。

在使用时,用两个基类指针分别指向新建的 BusinessModuleA、BusinessModuleB 实例。为什么用基类指针呢?因为基类指针的命名(尽管子类名不同,但基类指针都是一个名)和行为(调用虚成员函数)是统一的,在 module_a->GetData() 进行调用时,编译器会自动去分辨到底使用哪个子类的方法。

这样做的好处是什么呢,我们可以将只含 PartA 的代码编译成二进制放在 mmstock1 线上机器上作为股票业务的服务,将只含有 PartB 的代码生成的二进制放在 mmgame1 机器上作为游戏业务的服务。如果仅仅是这样似乎没有必要搞这么复杂,单独分开去写代码也可以。 但如果 BaseModule 类中还有其他大量的逻辑,比如处理网络连接、监控服务状态、收集错误日志呢。这些公用的方法被放在了基类中,而独特的业务逻辑被抽出来放在了各自的子类里。

现在新开展一个业务,只需要新建一个子类继承 BaseModule,在 GetData() 类中实现业务,最后在 main 函数中修改为 new 这个子类即可。

但这种方式有一些问题,

1、需要在入口文件中添加新增业务的头文件

2、main 方法中的代码是属于系统框架的,不能每次新增业务都去改动框架代码


还是基本操作

因而需要引入反射机制来改善上面的缺点,整个 repo 位于 how-to-extend-business。还是基本操作,都坐下。

代码目录如下,所有的业务逻辑代码都放在 business_logic 目录下,entrance.cpp 和 base_module.cpp 分别是系统框架的 main 函数入口和基类,这部分在业务变更时是不能修改的。

.
└──how-to-extend-business
    ├── entrance.cpp    # 相当于系统框架的 main 函数入口
    ├── base_module.cpp # 相当于系统框架的基类
    ├── base_module.h
    ├── business_logic  # 扩展的业务逻辑目录
    │   ├── business_a.cpp
    │   ├── business_a.h
    │   ├── business_b.cpp
    │   └── business_b.h
    ├── make.sh         # 编译脚本
    └── reflection      # 反射宏
        ├── class_register.h
        ├── class_register_test.cc
        ├── class_register_test_helper.cc
        └── class_register_test_helper.h

C++ 本身不支持反射,只能去模拟这种机制,即用类名去获取类的实例。需要做到下面三方面:

1、有一个单例类,其成员变量 map<string, Creator> m_creator_registry 存放(类名,创建对应类实例的函数指针)

2、每一个独立业务的子类中,实现自己的 Creator,即返回子类实例的函数

3、每一个独立业务的子类中,向 m_creator_registry 注册

这部分功能在 reflection 目录中由宏定义来实现,使用 gcc -E -C business_a.cpp > out.txt 查看

REGISTER_MODULE(BusinessModuleA, “BusinessModuleA”) 这一行

宏展开后的结果,就是实现了 2 和 3 两部分。

BaseModule* ObjectCreator_register_name_BusinessModuleA()
{ 
	return new BusinessModuleA; 
} 

ObjectCreatorRegister_ModuleRegister 
g_object_creator_register_name_BusinessModuleA("BusinessModuleA",
ObjectCreator_register_name_BusinessModuleA);

这样改造以后,新增业务时只需要在 business_logic 目录下新建一个子类继承 BaseModule,在 GetData() 中实现业务,在最后加上 REGISTER_MODULE 宏。


动态配置

在代码的 main 函数中可以看到依然要指定 GET_MODULE 中的类名

// 使用反射获取 ModuleA 实例
BaseModule* business_a = GET_MODULE("BusinessModuleA");
cout << business_a->GetData() << endl;

// 使用反射获取 ModuleB 实例
BaseModule* business_b = GET_MODULE("BusinessModuleB");
cout << business_b->GetData() << endl;

怎样才能完全不修改系统框架呢?

可以再加入一个配置类,配置类去读取服务器指定路径下的配置文件。这样可以在配置文件中动态修改类名了,新增一个业务,修改一下配置项即可。


参考

PUBG

00700.HK

C++ 实现通过类名来进行实例化

C++ 反射机制的简单实现



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