设计模式：规约模式（Specification-Pattern）

“其实地上本没有路，走的人多了，也便成了路”——鲁迅《故乡》

这句话很好的描述了设计模式的由来。前辈们通过实践和总结，将优秀的编程思想沉淀成设计模式，为开发者提供了解决问题的思路。除此之外，设计模式还是开发者之间沟通的桥梁，是程序员的语言，比如我说这段代码用的是单例模式，你就知道它的基本实现和用法。因此非常有必要弄清楚常用的设计模式。

前辈们有很多优秀的设计模式文章和图书，而本系列是我的学习笔记，我会尽量清晰易懂的将自己知道的分享出来，如果有不准确的地方请及时指正 ^_

本文来讲解《规约模式（Specification-Pattern）》

什么是规约模式？

规约模式经常在DDD中使用，用来将业务规则（通常是隐式业务规则）封装成独立的逻辑单元，从而将隐式业务规则提炼为显示概念，并达到代码复用的目的。

讲理论就是很枯燥，比如上面这段定义，虽然说明白了什么是规约模式，但是又引入了两个概念：隐式业务规则和显示概念。太无趣了，我决定皮一下子……

• 什么是隐式业务规则？假如你开发了一个网站，你的目标用户是18岁以上人群，你懂的，当地的政策不允许18岁以下浏览。那么你该如何验证注册用户是否符合要求呢？

public ActionResult Register(UserRegisterInfo user){
    if(user.Age < 18){
        throw new Exception("Too young too simple...");
    }
    
    //todo:注册逻辑
}

在Register方法中if语句就是一条隐式业务规则。

当然这样写也能满足业务规则，但是改天新来一个叫王二的程序员，没闹明白为啥要加if判断、或者没闹明白为啥是18，本万物皆可盘的态度盘了这段代码，程序仍然照常运行，王二也很开心，但是业务完整性就被破坏了。因此就需要将隐式的业务规则提炼成现实概念。

• 什么是显示概念？显示概念跟隐式业务规则相对应，意味着我们要把上面代码中的if判断提炼出来了。

public ActionResult Register(UserRegisterInfo user){
    var specification = new UserMustBeAdultSpecification();
    if(!specification.IsSatisfiedBy(user)){
        throw new Exception("Too young too simple...");
    }
    
    //todo:注册逻辑
}

class UserMustBeAdultSpecification {
    private int adultAge;
    public UserMustBeAdultSpecification(int adultAge = 18){
        this.adultAge = adultAge;
    }
    
    public IsSatisfiedBy(UserRegisterInfo user){
        return user.Age > this.adultAge;
    }
}

我们把if判断提炼成一个显示概念，用来确认用户必须是成人。这样王二来了以后，也不至于揣着明白装糊涂。

为什么需要规约模式？

这里先说一下为什么需要把隐式业务规则转变为显示概念？通常我们的业务规则不会仅仅验证一下年龄这么简单，例如订单提交，你可能需要验证用户账号是否可用、订单商品的库存是否满足预定量、配送地址是否完整……如果仅仅是通过一连串的if判断，那就真的太不利于维护了，并且if嵌套的多了代码难于理解，不好说明白具体意图。因此需要将隐式业务规则转换成显示概念，这也是DDD的要求。

如果上面的例子还不能很好的打动你，我们再举一个栗子。

你的网站不仅仅需要注册吧，它可能还有更新用户信息的功能，更新的时候我们仍然需要确认用户必须是成人，看吧，提炼的显示概念再一次派上用场，达到了代码复用的目的，这样就满足了DRY的要求。

另外，规约模式还有一个更加常用的场景，就是进行数据查询，继续往下看……

如何实现规约模式？

规约模式要求我们每个规约都要有一个bool IsSatisfiedBy(model)方法，用来验证模型是否满足规约要求，我们上面的例子就是典型的规约类，但是没有进行任何抽象。

规约的另一个更常用的用途是进行数据筛选，而我们的筛选条件通常是复杂的，因此规约还要实现链式操作。因此需要进行抽象，到达操作一致的目的。

以下代码来自codeproject，不喜勿喷，熟悉的直接绕道最后一段。

定义接口：

public interface ISpecification<T>    {
    bool IsSatisfiedBy(T o);
    ISpecification<T> And(ISpecification<T> specification);
    ISpecification<T> Or(ISpecification<T> specification);
    ISpecification<T> Not(ISpecification<T> specification);
}

每个规约实现四个方法：IsSatisfiedBy()、And()、Or()、Not()。IsSatisfiedBy()方法主要实现业务规则，而其它三个则用来将复合业务规则连在一起。

来看它的抽象实现：

public abstract class CompositeSpecification<T> : ISpecification<T>     
{
    public abstract bool IsSatisfiedBy(T o);

    public ISpecification<T> And(ISpecification<T> specification)       
    {
        return new AndSpecification<T>(this, specification);
    }
    public ISpecification<T> Or(ISpecification<T> specification)        
    {
        return new OrSpecification<T>(this, specification);
    }
    public ISpecification<T> Not(ISpecification<T> specification)       
    {
        return new NotSpecification<T>(specification);
    }
}

对于所有复合规约来说，And()、Or()、Not()方法都是相同的，只有IsSatisfiedBy()方法会有区别。接来下看一下链式规约的实现，分别对应And()、Or()、Not()方法：

public class AndSpecification<T> : CompositeSpecification<T>    
{
    ISpecification<T> leftSpecification;
    ISpecification<T> rightSpecification;

    public AndSpecification(ISpecification<T> left, ISpecification<T> right)  {
        this.leftSpecification = left;
        this.rightSpecification = right;
    }

    public override bool IsSatisfiedBy(T o)   {
        return this.leftSpecification.IsSatisfiedBy(o) 
            && this.rightSpecification.IsSatisfiedBy(o);
    }
}

public class OrSpecification<T> : CompositeSpecification<T>    
{
    ISpecification<T> leftSpecification;
    ISpecification<T> rightSpecification;

    public AndSpecification(ISpecification<T> left, ISpecification<T> right)  {
        this.leftSpecification = left;
        this.rightSpecification = right;
    }

    public override bool IsSatisfiedBy(T o)   {
        return this.leftSpecification.IsSatisfiedBy(o) 
            || this.rightSpecification.IsSatisfiedBy(o);
    }
}

public class NotSpecification<T> : CompositeSpecification<T>    
{
    ISpecification<T> specification;

    public AndSpecification(ISpecification<T> specification)  {
        this.specification = specification;
    }

    public override bool IsSatisfiedBy(T o)   {
        return !this.specification.IsSatisfiedBy(o);
    }
}

Linq表达式规约

当规约用于数据查询时，使用Linq表达式规约将非常有用。但是，这种方式与规约模式的初衷相悖，因为我们再一次把业务规则隐藏在了Linq表达式中。

基于表达式的规约

public class ExpressionSpecification<T> : CompositeSpecification<T>   {
    private Func<T, bool> expression;
    public ExpressionSpecification(Func<T, bool> expression)    {
        if (expression == null)
            throw new ArgumentNullException();
        else
            this.expression = expression;
    }

    public override bool IsSatisfiedBy(T o)   {
        return this.expression(o);
    }
}

看完代码你会发现，只要你愿意，表达式规约能够满足你几乎所有需求。因此说它是一种反模式，是违背初衷的用法。为啥还要列出来呢？对于查询来说太强大了……此处可以写一篇《论提升规约模式十倍生产力的方法》。

代码的用法

我们依然复制codeproject上面的代码：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        List<Mobile> mobiles = new List<Mobile> { 
            new Mobile(BrandName.Samsung, Type.Smart, 700), 
            new Mobile(BrandName.Apple, Type.Smart), 
            new Mobile(BrandName.Htc, Type.Basic), 
            new Mobile(BrandName.Samsung, Type.Basic) };

        ISpecification<Mobile> samsungExpSpec =
           new ExpressionSpecification<Mobile>(o => o.BrandName == BrandName.Samsung);
        ISpecification<Mobile> htcExpSpec =
           new ExpressionSpecification<Mobile>(o => o.BrandName == BrandName.Htc);
        ISpecification<Mobile> SamsungHtcExpSpec =  samsungExpSpec.Or(htcExpSpec);        
        ISpecification<Mobile> NoSamsungExpSpec = 
          new ExpressionSpecification<Mobile>(o => o.BrandName != BrandName.Samsung);

        var samsungMobiles = mobiles.FindAll(o => samsungExpSpec.IsStatisfiedBy(o));
        var htcMobiles = mobiles.FindAll(o => htcExpSpec.IsStatisfiedBy(o));
        var samsungHtcMobiles = mobiles.FindAll(o => SamsungHtcExpSpec.IsStatisfiedBy(o));
        var noSamsungMobiles = mobiles.FindAll(o => NoSamsungExpSpec.IsStatisfiedBy(o));
    }
}

组合查询：

ISpecification<Mobile> complexSpec = (samsungExpSpec.Or(htcExpSpec)).And(brandExpSpec);

非Linq用法：

public class PremiumSpecification<T> : CompositeSpecification<T>
{
    private int cost;
    public PremiumSpecification(int cost) {
        this.cost = cost;
    }
 
    public override bool IsSatisfiedBy(T o) {
        return (o as Mobile).Cost >= this.cost;
    }
}

组合用法：

ISpecification<Mobile> premiumSpecification = new PremiumSpecification<Mobile>(600);
ISpecification<Mobile> linqNonLinqExpSpec = NoSamsungExpSpec.And(premiumSpecification); 

探讨：与CQRS的冲突，该如何选择？

在《CQRS vs Specification pattern》中，作者指出，规约模式提倡将验证和查询复用同一个逻辑单元，而在CQRS中，验证是在Command中的逻辑，查询是在Query中的逻辑，CQRS提倡命令和查询进行分离，从而构建低耦合的系统。

那么该如何选择呢？是选择SRP还是放弃DRY？

参考资料

• https://en.wikipedia.org/wiki/Specification_pattern
• https://www.codeproject.com/Articles/670115/Specification-pattern-in-Csharp
• https://enterprisecraftsmanship.com/posts/specification-pattern-c-implementation/
• https://enterprisecraftsmanship.com/posts/cqrs-vs-specification-pattern/
• https://my.oschina.net/HenuToater/blog/171378