编程的发展和设计的美

编程语言的实质



• 目的：用计算机解决现实问题；

• 过程：在计算机所能理解的“模型”（解空间）和现实世界（问题空间）之间，建立一种联系；

• 本质：一种抽象工具，关键是看对“谁”抽象。

问题领域，即包含与系统所要解决问题相关的实物和概念的空间。



从抽象对象的变化，看编程语言的发展



第一阶段：对基础机器抽象，产生机器代码和汇编语言；

第二阶段：对计算逻辑抽象，产生非结构化的高级语言（Basic、Fortran等）；

第三阶段：对问题领域进行一定程度的抽象，产生结构化的程序设计语言；

第四阶段：直接对问题空间的元素进行抽象，产生面对对象语言。



可以看到编程方法的演化路径为：汇编语言->高级语言->结构化设计->OOP。



什么是面向对象编程

第一个成功的面向对象语言 SmallTalk 描述：

• 万物皆对象；

• 程序是对象的集合，对象之间通过发送消息通信；

• 每个对象都有自己的由其他对象所构成的存储；

• 每个对象都拥有其类型；

• 某一特定类型的所有对象都可以接收同样的消息。



什么是对象

Booch 对于对象的描述：对象具有状态、行为、标识。

• 状态：表明每个对象都可以有自己的数据；

• 行为：表明每个对象都可以产生行为；

• 标识：表明每个对象都区别于其他的对象。



面向对象编程的三要素

• 封装

• 隐藏实现细节（访问控制）

• 定义接口

• 继承

• IS-A关系

• HAS-A关系（组合）

• 多态

• 后期绑定（虚函数）

• 向上转型



面向对象编程和面向对象分析

面向对象编程是利用多态特性编程，而非使用面向对象语言编程。



面向对象分析是将客观世界，即编程的业务领域进行对象分析。

• 充血模型和贫血模型

• 领域驱动设计DDD



面向对象设计的目的和原则

• 目的：高内聚、低耦合，使系统

• 易拓展 - 添加新功能

• 更健壮 - 不易被粗心程序员破坏

• 可移植 - 能够在多样环境中运行

• 更简单 - 容易理解、易维护



与之相反，不好的设计会让软件发出如下“臭味”：

1. 僵硬 - 不易改变

2. 脆弱 - 只想改A，结果B被意外破坏

3. 不可移植 - 不能适应环境的变化

4. 导致误用的陷阱 - 做错误的事情比做正确的事情容易，引诱程序破坏原有的设计

5. 晦涩 - 代码难以理解

6. 过度设计、copy-paste 代码。



• 原则：为达到上述目标而总结出的指导原则，常见的五大设计原则：

• 开闭原则

• 依赖倒置

• 里氏替换

• 单一职责

• 接口隔离



设计模式

设计模式是用于解决某一种问题的通用解决方案，贯彻了设计原则。

Gang of Four (Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson and John Vlissides) 提出了三大类23种基本的设计模式：

• 创建模式

• 行为模式

• 结构模式



框架 VS 工具

框架是用来实现某一类应用的结构性的程序，是对某一类架构方案可复用的设计与实现

• 可同比于大厦的框架

• 简化软件开发者的工作

• 实现了多种设计模式，方便开发者高效设计和开发良好的程序。



工具，则是完成具体某项功能，供应用程序代码调用，提高架构师和开发者的开发效率。

而应用程序代码由框架来调用，保证架构落地。



总结

这里面的很多概念还值得仔细去推敲。体会编程与设计的美，在于领悟它们的精髓。