🌱 Chap 3 - Quản lý sự phụ thuộc

🌿 Là gì? §

• Trong lập trình hướng đối tượng, các Objects giao tiếp với nhau thông qua hành vi, phương thức. Ở Chap 2 - Tạo class có một trách nhiệm duy nhất, chúng ta đã biết sự cần thiết của việc định nghĩa single responsibility class là như thế nào. Và vì mỗi class chỉ làm một nhiệm vụ nên bắt buộc chúng cần phải giao tiếp với nhau để xử lý các nhiệm vụ phức tạp hơn.
• Để giao tiếp với nhau, object cần biết các objects khác có nhiệm vụ gì? Và chính việc này tạo ra sự phụ thuộc. Hãy quay trở lại với ví dụ tạo class Gear và Wheel.

class Gear
  attr_reader :chainring, :cog, :rim, :tire
 
  def initialize(chainring, cog, rim, tire)
    @chainring = chainring
    @cog = cog
    @rim = rim
    @tire = tire
  end
 
  def gear_inches
    ratio * Wheel.new(rim, tire).diameter
  end
 
  def ratio
    chainring / cog.to_f
  end
end
 
class Wheel
  attr_reader :rim, :tire
 
  def initialize(rim, tire)
    @rim = rim
    @tire = tire
  end
 
  def diameter
    rim + (tire * 2)
  end
end

Nhận biết sự phụ thuộc §

• Theo thiết kế trên, Gear sẽ phụ thuộc Wheel ở những điểm sau:
  • Gear biết sự tồn tại của Wheel
  • Gear biết object của Wheel sẽ phản hồi cho hành vi diameter.
  • Gear biết Wheel khởi tạo với 2 tham số là rim và tire.
  • Gear biết thứ tự của tham số truyền vào Wheel là rim trước, tire sau.

Tác hại

Ràng buộc sẽ dần biến những liên kết trở nên chặt chẽ, các lớp sẽ như một khối thống nhất. Gây khó khăn cho việc tái sử dụng, sửa đổi cũng như mở rộng.

Note

Không thể tránh sự phụ thuộc giữa các objects, nhiệm vụ của chúng ta là giảm thiểu điều đó. Tránh tạo ra Sự Ràng Buộc, đó là khi sửa class A mà bắt buộc phải sửa cả class B hay tệ hơn là C, D, … 😅

Tip

Hãy giữ cho các class biết ít nhất có thể, đừng biến chúng trở thành những kẻ nhiều chuyện 🙅‍♂️🙅‍♂️🙅‍♂️

🛡️ Các phương pháp để tránh phụ thuộc §

💉 ⭐⭐⭐ Inject Dependencies §

Định nghĩa

Nhận thể hiện(instance) của các lớp khác thông qua tham số. Tránh khởi tạo instance của các lớp khác trong định nghĩa lớp.

Quay trở lại với đoạn code Gear và Wheel bên trên, chúng ta có thể thấy khi thay đổi Wheel thì phương thức gear_inches cũng sẽ phải thay đổi. Nhưng vấn đề lớn hơn đó là phương thức gear_inches có sự ràng buộc đó là chỉ tính được kích thước của Wheel. Hãy tưởng tượng sau này chũng ta cần tính toán kích thước của các gear khác như disks chẳng hạn(cũng có diameter như Wheel), phương thức gear_inches sẽ không đáp ứng được.

Gear không cần biết Wheel, không cần biết Wheel khởi tạo với 2 tham số là rim đứng đầu và tire đứng sau. Gear chỉ cần biết nhận vào các đối tượng sẽ phản hồi phương thức diameter.

class Gear
  attr_reader :chainring, :cog, :wheel
 
  def initialize(chainring, cog, wheel)
    @chainring = chainring
    @cog = cog
    @wheel = wheel
  end
 
  def gear_inches
    ratio * wheel.diameter
  end
 
  def ratio
    chainring / cog.to_f
  end
end
 
class Wheel
  attr_reader :rim, :tire
 
  def initialize(rim, tire)
    @rim = rim
    @tire = tire
  end
 
  def diameter
    rim + (tire * 2)
  end
end

Vậy là chỉ qua việc sử dụng kỹ thuật Inject Dependencies, Gear từ có 4 phụ thuộc với Wheel hiện tại đã không còn phụ thuộc vào liên quan giữa hai lớp. Gear bây giờ chỉ cần biết là sẽ nhận những đối tượng có phản hồi phương thức diameter. Còn đối tượng đấy là gì thì: ‘không phải chuyện của tôi 🤷‍♂️🤷‍♂️🤷‍♂️’

Ghi chú

Kỹ thuật Inject Dependencies loại bỏ phụ thuộc một class cần biết tên hay cách thức khởi tạo của một class khác.

⭐⭐⭐ Isolate Dependencies(cô lập các phụ thuộc) §

Trong trường hợp vì một lý do nào đó mà chúng ta không thể sử dụng phương pháp Inject Dependencies (có thể là có quá nhiều chỗ cần sửa đổi, ảnh hưởng rộng). Chúng ta có thể cân nhắc phương pháp cô lập sự phụ thuộc.

Định nghĩa

Cô lập sự phụ thuộc ở một phương thức riêng và chỉ sử dụng phụ thuộc thông qua phương thức đó.

1. Cô lập phụ thuộc khởi tạo §

Trong Ruby có thể triển khai theo 2 cách:

class Gear
  attr_reader :chainring, :cog, :rim, :tire, :wheel
 
  def initialize(chainring, cog, rim, tire)
    @chainring = chainring
    @cog = cog
    @wheel = Wheel.new(rim, tire)
  end
 
  def gear_inches
    ratio * wheel.diameter
  end
  ...
 

Lưu ý

Cách trên sẽ khởi tạo đồng thời object của Wheel mỗi lần object Gear được khởi tạo.

Cách 2 cải tiến hơn cách 1, sử dụng lazy-load

class Gear
  attr_reader :chainring, :cog, :rim, :tire
 
  def initialize(chainring, cog, rim, tire)
    @chainring = chainring
    @cog = cog
  end
 
  def gear_inches
    ratio * wheel.diameter
  end
 
  def wheel
    @wheel ||= Wheel.new(rim, tire)
  end
  ...
 

Cách này, object Wheel sẽ chỉ được khởi tạo khi được gọi trong phương thức gear_inches.

2. Cô lập phụ thuộc hành vi §

Đơn giản thôi, các hành vi của Class khác thì mình cho vào một phương thức riêng.

class Gear
  attr_reader :chainring, :cog, :rim, :tire
 
  def initialize(chainring, cog, rim, tire)
    @chainring = chainring
    @cog = cog
  end
 
  def gear_inches
    ratio * diameter
  end
 
  def wheel
    @wheel ||= Wheel.new(rim, tire)
  end
 
  def diameter
    wheel.diameter
  end
  ...
 

Tất nhiên là không sớm thì muộn, chúng ta cũng sẽ viết phương thức diameter như trên để DRY code. Nhưng ngoài việc để code đỡ bị lặp, phương thức còn mang lại giá trị tuyệt vời hơn. Giả sử như nếu sau này Wheel có sửa đổi diameter thì tất cả các ảnh hưởng sẽ được hạn chế ở trong chính phương thức này. Okela đấy chứ 😎

3. Loại bỏ phụ thuộc thứ tự tham số §

class Gear
  attr_reader :chainring, :cog, :wheel
  def initialize(chainring, cog, wheel)
    @chainring = chainring
    @cog       = cog
    @wheel     = wheel
  end
  ...
end
 
Gear.new(
  52,
  11,
  Wheel.new(26, 1.5)).gear_inches

Như ví dụ trên, các đối số là bắt buộc và chúng cần phải được tuân theo đúng thứ tự. Trong quá trình phát triển, nếu cần thay đổi thứ tự tham số trong phương thức khởi tạo, chúng ta sẽ phải sửa ở tất cả những nơi khởi tạo đối tượng trong dự án. Không may, điều này thường xuyên xảy ra, nhất là ở giai đoạn đầu của quá trình phát triển.

Bad Case

Tệ hơn, chúng ta còn tránh việc thay đổi thứ tự các tham số chỉ để không phải sửa lại những nơi khởi tạo đối tượng, mặc dù điều đó là cần thiết.

💡 Giải pháp: thay việc truyền tham số thông qua các keys.

class Gear
  attr_reader :chainring, :cog, :wheel
  def initialize(chainring:, cog:, wheel:)
    @chainring = chainring
    @cog       = cog
    @wheel     = wheel
  end
  ...
end
 
Gear.new(
  chainring: 52,
  cog: 11,
  wheel: Wheel.new(26, 1.5)).gear_inches

🚧 Trường hợp tham số của chúng ta nhiều và có thể sẽ thay đổi trong tương lai, hãy sử dụng hash.

class Gear
  attr_reader :chainring, :cog, :wheel
  def initialize(args)
    @chainring = args[:chainring]
    @cog       = args[:cog]
    @wheel     = args[:wheel]
  end
  ...
end
 
Gear.new(
  :chainring => 52,
  :cog       => 11,
  :wheel     => Wheel.new(26, 1.5)).gear_inches

4. Xử lý giá trị mặc định §

Khi nhận hash làm tham số khởi tạo, chúng ta có thể chỉ định các giá trị mặc định theo cách sau:

def initialize(args)
  @chainring = args.fetch(:chainring, 40)
  @cog       = args.fetch(:cog, 18)
  @wheel     = args[:wheel]
end

Không nên sử dụng cú pháp:

@bool = args[:boolean_thing] || true

’||’ sẽ kiểm tra nếu giá trị là nil hoặc false thì sẽ gán giá trị mặc định. Nếu trong trường hợp chúng ta muốn truyền giá trị là false thì cách này không sử dụng được.

🌱 Trong trường hợp bạn có nhiều keys và phải set nhiều giá trị mặc định, hãy sử dụng cách này để dễ quản lý default value và phương thức khởi tạo trông bớt rối:

def initialize(args)
  args = defaults.merge(args)
  @chainring = args[:chainring]
  @cog       = args[:cog]
  @wheel     = args[:wheel]
  # ...
end
 
def defaults
  { :chainring => 40, :cog => 18 }
end

5. Cô lập phụ thuộc khởi tạo đối tượng của bên thứ 3 §

Chúng ta sẽ bàn tiếp đến trường hợp giả sử class Gear thuộc về một bên thứ 3 và chúng ta không thể sửa đổi trực tiếp trên class Gear như các trường hợp bên trên được. Nhiệm vụ của chúng ta sẽ là cô lập sự khởi tạo của Gear để tránh ảnh hưởng khi Gear thay đổi.

module GearWrapper
  def self.gear(args)
    SomeFramework::Gear.new(args[:chainring], args[:cog], args[:wheel])
  end
end
 
# Sử dụng GearWrapper để tạo thể hiện Gear
gear = GearWrapper.gear(
  chainring: 52,
  cog:       11,
  wheel:     Wheel.new(26, 1.5)
)

Ghi chú

Trong OOD, thuật ngữ Factory được sử dụng để gọi các module như GearWrapper. Chỉ những đối tượng có nhiệm vụ khởi tạo một đối tượng khác.

Lưu ý

• GearWrapper là module vì chúng ta không cần tạo các thể hiện từ GearWrapper. Chúng ta chỉ cần GearWrapper xử lý hành vi tạo object Gear.

Tip

Những gì thuộc về ‘bên thứ 3’ nên được xử lý bọc lại ở một nơi duy nhất.

Quản lý hướng phụ thuộc §

Là kỹ thuật xác định mối liên hệ kế thừa, là thay vì A phụ thuộc vào B thì đổi lại B phụ thuộc vào A nếu A ít có khả năng thay đổi trong tương lai. Điều này giúp giảm thiểu ảnh hưởng bởi những phát triển trong tương lai.

Chọn hướng phụ thuộc §

Nên nhớ

Chỉ phụ thuộc vào những thứ ít có khả năng thay đổi.

Facts về code:

• Các lớp trừu tượng sẽ ít có khả năng bị thay đổi hơn các lớp cụ thể.
• Thay đổi một lớp có nhiều phụ thuộc sẽ có ảnh hưởng lớn.

Để hiểu hơn về sự ảnh hưởng của hướng phụ thuộc, chúng ta có thể lấy ví dụ class Gear đang hướng sự phụ thuộc tới các class String, Number, … của Ruby. Nếu các classes của Ruby thay đổi, chúng ta sẽ phải sửa lại toàn bộ source code 😱, thật may là các classes của framework sẽ rất ít khi thay đổi, nhất là về mặt cấu trúc.

Trừu tượng và cụ thể §

Như ở ví dụ của Inject Dependencies, việc đổi từ Wheel.new sang một object @wheel là thao tác chuyển đổi từ cụ thể sang trừu tượng. Từ phụ thuộc đính danh class Wheel thì giờ chuyển thành nhận tất cả các đối tượng có phương thức diameter.

Ở các ngôn ngữ lập trình có kiểu dữ liệu tĩnh, chúng ta phải khai báo kiểu dữ liệu đi kèm với tham số, nếu muốn truyền một cấu trúc trừu tượng thì sẽ phải tạo interfaces.

Ruby giúp lập trình viên bỏ qua bước khởi tạo các interfaces. Nhưng việc khai báo kiểu dữ liệu kia sẽ giúp đoạn mã rõ ràng hơn, thể hiện rõ chủ đích của lập trình viên hơn. Ví dụ trường hợp bạn chỉ cần Gear nhận đối tượng của Wheel thôi, nhưng khi sử dụng Inject Dependencies, mặc định tham số wheel sẽ là đại diện của interface.

Trừu tượng

Đại diện cho những phương thức, giá trị chung, ổn định. Ít bị thay đổi hơn so với các Classes cụ thể được tạo ra.

Lưu ý

Trong Ruby không cần lập trình viên tạo interfaces, nhưng để phù hợp với chuẩn mực thiết kế, chúng ta có thể tạo một class như một interface.

Xác định phụ thuộc §

• Các Classes ở khu vực A là các classes có rất nhiều sự phụ thuộc nhưng ít bị thay đổi. Ở khu vực này các lớp sẽ là các lớp trừu tượng. Nếu bạn đánh giá một lớp thuộc khu vực A thì bạn nên biến class đó từ cụ thể thành trừu tượng.
• Các Classes ở khu vực B là các Classes it bị thay đổi, ít phụ thuộc, là các classes độc lập có thể tái sử dụng cũng như phát triển trong tương lai.
• Các Classes ở khu vực C ít bị thay đổi nhưng có nhiều phụ thuộc. Việc có thể chấp nhận được vì trong lập trình rất khó để giảm thiểu sự phụ thuộc do các Class cần giao tiếp với nhau. Việc ít bị thay đổi cũng giảm thiểu nhiều chi phí thay đổi trong tương lai.
• Các Classes ở khu vực D sẽ cảnh báo chất lượng code của dự án. Càng nhiều class ở khu vực này, càng đau thương 😢. Nếu bạn không thể giảm sự phụ thuộc -> hãy di chuyển nó về khu vực A để thành một class trừu tượng, nếu không, buộc bạn phải chuyển class về khu vực C bằng cách giảm đi sự phụ thuộc.

Tóm tắt

Luôn nhớ quy tắc: Chỉ phụ thuộc vào những thứ ít bị thay đổi. Giảm sự phụ thuộc.

🌿 Refer §

Chap 3 - Managing Dependencies