DAB C++ 版本设计模式应用实践
1. 命令模式 (Command Pattern)
设计目标
- 模块解耦：实现各模块独立编译、测试、运行，消除模块间直接依赖
- 扩展准备：为桥接模式实现奠定基础
- 依赖倒置：通过命令对象反转模块依赖方向
- 耦合降低：将模块间耦合简化为命令对象耦合
1.1 MQTT 模块实现
#pragma once
#include <string>
#include <vector>
#include <functional>/*** @class HiMqttClient* @brief MQTT 客户端核心类，提供连接管理、消息发布订阅等功能* * @note 采用命令模式实现消息处理回调机制*/
class HiMqttClient {
public:// 连接管理接口static void start(const char* ip, int port, const char* user, const char* password, const char* clientId);static void stop();// 消息管理接口static void subscribe(const std::vector<std::string>& topics);static bool publish(const char* topic, const char* body);// 命令模式回调设置static void onTopic(const std::function<void(const char*, const char*, const char*, const char*)>& func);
};
设计亮点：
- 通过
onTopic()设置命令对象实现消息处理解耦 - 支持模块独立单元测试
- 消除与其他业务模块的循环依赖
1.2 Topic 处理器实现
#pragma once
#include <map>
#include <functional>
#include "context/dab_context.h"/*** @class TopicHandler* @brief 基于命令模式的主题处理器* * @note 使用注册机制替代传统 switch-case 分支处理*/
class TopicHandler {
public:// 生命周期管理static void init(int maxThreads);static void destroy();// 命令注册接口static void registerHandler(const std::map<std::string, std::function<void(DABContext&)>>& handles);// 统一消息入口static void onTopic(const char* topic, const char* body,const char* response_topic, const char* correlation_data);
};
创新点：
- 动态注册机制实现处理逻辑可配置化
- 统一消息入口简化调用链路
- 天然支持多线程处理
1.3 上下文对象设计
#pragma once
#include "context/dab_status.h"
#include "context/dab_request.h"
#include "context/dab_response.h"/*** @class DABContext* @brief 请求处理上下文对象* * @note 采用命令模式封装消息发布功能*/
class DABContext {
public:// 状态管理接口bool is_ok() const;void success();void clientFail(const char* out_log, const char* inner_log = nullptr);// 消息发布命令接口static void setPublishFunc(const std::function<void(const char*, const char*)>& func);static void publish(DABContext& context);// 数据成员DABStatus status;DABRequest request;DABResponse response;
};
技术优势：
- 隐藏 MQTT 实现细节
- 支持多种消息发布策略
- 上下文自包含设计简化单元测试
1.4 日志模块实现
#pragma once#include <functional>/*** @enum DABLogLevel* @brief 日志级别枚举定义*/
enum class DABLogLevel { INFO, WARNING, ERROR, FATAL, ALWAYS };namespace dab {/*** @brief 日志回调设置接口* @param callback 日志处理函数原型：* void(日志级别, 文件名, 函数名, 行号, 日志内容)*/void set_log_callback(std::function<void(DABLogLevel, const char*, const char*, int, const char*)> callback);// 日志宏定义#define DABLOG_INFO(...) dab::writeLog(DABLogLevel::INFO, __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__, __VA_ARGS__)#define DAB_ASSERT(expr, desc) \do { if (!(expr)) { \dab::on_assert_fail(__FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); \}} while(0)
}核心价值：
- 灵活适配不同日志实现
- 支持运行时日志策略切换
- 提供丰富的调试信息
2. 桥接模式 (Bridge Pattern)
设计目标
- 架构解耦：分离抽象与具体实现
- 独立演进：各模块可独立变化
- 统一接口：提供标准化服务能力
系统桥接实现
void publish(const char* topic, const char* body) {HiMqttClient::publish(topic, body);
}extern "C" int runDabService() {// 初始化各模块TopicHandler::init(DABProperties::max_handle_threads);DABHandler::init();// 桥接关键点HiMqttClient::onTopic(TopicHandler::onTopic);DABContext::setPublishFunc(publish);// 订阅与注册HiMqttClient::subscribe(DABHandler::getTopics());TopicHandler::registerHandler(DABHandler::getTopicHandles());// 启动服务HiMqttClient::start(DABProperties::mqtt_ip.c_str(), DABProperties::mqtt_port, ...);return 0;
}
桥接优势：
- 业务逻辑与通信协议解耦
- 模块间通过抽象接口通信
- 新增协议支持成本最低化
3. 适配器模式 (Adapter Pattern)
设计目标
- 接口标准化：统一不同系统的接口规范
- 依赖倒置：反转系统接口依赖方向
- 扩展支持：为策略模式实施奠定基础
典型应用
- 日志适配器：将系统日志接口转换为 DAB 标准日志接口
- 服务适配：封装平台特性接口为统一服务接口
适配收益：
- 业务代码不依赖具体实现
- 新增平台支持只需实现适配器
- 保持核心逻辑稳定性
4. 策略模式 (Strategy Pattern)
应用场景
| 场景 | 实现策略 | 优势 |
|---|---|---|
| 电视环境 | 真实硬件接口实现 | 完整功能支持 |
| 云端环境 | Mock 接口实现 | 无硬件依赖的自动化测试 |
| 单元测试 | 内存型轻量实现 | 快速测试执行 |
策略配置
// 测试环境初始化示例
void dabInit() {DABContext::setPublishFunc([](const char* t, const char* b) {DABLOG_ALWAYS("Test Publish: %s -> %s", t, b);});TopicHandler::registerHandler({{"test/topic1", [](DABContext& ctx){ /* Mock处理逻辑 */ }},{"test/topic2", [](DABContext& ctx){ /* Mock处理逻辑 */ }}});
}
策略优势：
- 运行时动态切换实现
- 环境隔离保证测试可靠性
- 并行支持多种部署方案
5.单例模式
在DAB的实现中，有意回避了单例模式，使用静态类代替。
```cppclass TopicHandler {public:static void init(int maxThreads); // 显式初始化static void destroy(); // 显式资源释放static void registerHandler(/*...*/);TopicHandler() = delete; // 禁止实例化};```
**设计考量**：
1. **生命周期可控**：通过`init()`/`destroy()`明确管理资源
2. **测试友好**：支持不同测试用例的独立初始化
3. **避免全局状态**：每个模块维护自身静态数据
4. **编译期约束**：`= delete`禁止非法操作**对比传统单例**：
* 不强制全局唯一实例
* 无隐式初始化顺序问题
* 支持多环境配置（测试/生产）
6. 测试体系设计
1. 测试环境搭建
#include <gtest/gtest.h>
#include "dab/dab_api.h"// 全局测试环境类
class TestEnv : public testing::Environment {
public:void SetUp() override { dabInit(); } // 测试用例初始化void TearDown() override { dabDestory(); } // 测试资源回收
};// 核心初始化逻辑
namespace {// 模拟消息发布函数void publish(const char* topic, const char* body) {DABLOG_ALWAYS("[TEST] Topic:%s\nPayload:%s", topic, body);}void dabInit() {DABProperties::device_id = "TEST_DEVICE"; // 设置测试设备IDTopicHandler::init(5); // 初始化消息处理线程池DABHandler::init(); // 业务处理器初始化DABContext::setPublishFunc(publish); // 注入模拟发布器// 注册Topic处理函数TopicHandler::registerHandler(DABHandler::getTopicHandles());}void dabDestory() {TopicHandler::destroy(); // 清理消息处理器DABHandler::destroy(); // 清理业务处理器}
}// 测试主入口
int main(int argc, char** argv) {testing::InitGoogleTest(&argc, argv);testing::AddGlobalTestEnvironment(new TestEnv);return RUN_ALL_TESTS();
}
2. 设计模式应用解析
| 设计模式 | 应用场景 | 实现要点 |
|---|---|---|
| 命令模式 | 消息处理函数注册 | 通过registerHandler注册处理闭包 |
| 桥接模式 | 业务处理与MQTT通信解耦 | setPublishFunc实现协议隔离 |
| 策略模式 | 测试环境与生产环境配置切换 | DABProperties动态配置 |
3.测试辅助工具实现
1. Topic处理工具类
namespace {// 生成标准Topic格式std::string formatTopic(const std::string& baseTopic) {std::ostringstream oss;oss << "dab/" << DABProperties::device_id << "/" << baseTopic;return oss.str();}
}// 统一测试入口函数
void onTopicTest(const std::string& topic, const std::string& request) {TopicHandler::onTopic(formatTopic(topic).c_str(), // 格式化请求Topicrequest.c_str(), // 测试请求载荷"_response/" + formatTopic(topic).c_str(), // 响应Topic"" // 关联数据);
}
2. 工具类设计亮点
- Topic规范化：自动添加设备ID前缀
- 响应隔离：生成专用的响应Topic通道
- 异常防护：内置空指针检查等安全机制
- 日志追踪：自动记录测试消息流向
4.应用功能测试案例
1. 应用管理测试集
TEST(DABHandler, ApplicationManagement) {// 基础功能测试onTopicTest("applications/list", "{}"); // 空参数查询// 典型场景测试onTopicTest("applications/launch", R"({"appId":"YouTube"})"); // 标准应用启动// 带参数启动测试onTopicTest("applications/launch", R"({"appId": "Netflix","parameters": ["-KEY", "https%3A%2F%2Fwww.example.com%2F","-STANDALONE_PARAM"]})");// 状态管理测试onTopicTest("applications/get-state", R"({"appId":"YouTube"})");// 退出机制测试onTopicTest("applications/exit", R"({"appId":"YouTube"})"); // 常规退出onTopicTest("applications/exit", R"({"appId":"YouTube","background":true})"); // 后台退出
}
