软件的本质与设计原则

不少程序员最担忧的问题，写程序是青春饭，没法干一辈子，这种中年危机的焦虑一直在困扰着我们。但同时身边又不缺有很多高薪的大神，那这种差距出现在哪里？我们埋头coding，写出优秀的代码就一定会成为大神吗？其实最重要的是有一种破局的能力，每个人所在的公司、项目、职位不同，但切入点都可以从以下几个方面来：

• 积极主动承担或参与架构设计与讨论，或核心框架、组件、系统的开发；

• 用通俗易懂的文字或图来描述复杂的系统设计、业务设计，使用文档或PPT主动与老板进行沟通；

• 设计和编码高质量的代码或框架，让其他同事的开发依赖于你的代码或框架，按照你制定标准进行编码；

做好这三个方面，都需要我们去思考一些编程与设计的本质问题，下面我们一起来讨论下这个话题

回顾软件开发简史，思考编程的本质与未来

1. 计算机出现之前，人类就开始探索软件编程了

• 1700年代，莱布尼茨用一种可执行演算规则的机器进行计算，可计算出事物的各种结果，为实现这个想法，获得了丰硕的成果，包含微积分和二进制；

• 过了100年，法国人雅卡尔发明一台可编程的织布机，可织出不同的图案；

• 19世纪中叶，英国人Ada用打孔纸带写出人类第一个软件出现，程序包含循环和子程序



2. 计算机出现

• 计算器有非常悠久的历史，专门进行数值计算的；

• 从莱布尼茨、Ada、图灵、冯诺伊曼试图创造一种通用计算机，是读取数据进行计算，数据本身包含计算的逻辑，就是程序；

• 冯诺伊曼在ENIAC计算机上输入一个程序，标准现代计算机的诞生。刚开始需要将电线编来编去，以控制计算机的执行。这就是编程的来由；



3. 编程语言发展

编程的目的是用计算机来解决现实世界的问题，是在计算机理解的模型和现实世界之间建立一种联系。编程语言是一种“抽象”的机制，是对“谁”来抽象：

• 面向机器编程：汇编语言，通过对机器的抽象，使用指令与机器进行交互；

• 面向人的逻辑编程：Basic语言、C语言，面向过程编程，对计算逻辑进行抽象；

• 面向问题领域的对象编程：Java语言、C++语言，直接表达问题空间内的元素；

• 面向数据的编程：比如：响应式编程、函数式编程；



编程的核心要素：开发者（劳动着）、开发工具（劳动工具）、客观的业务领域（劳动对象）



4. 面向对象编程

• 什么是对象：状态、行为、标识

• 面向对象语言三大特性：封装、继承、多态

• 面向对象的编程与分析：充血模型、DDD



面向对象设计的基本原则

1. 面向对象设计

• 目的：强内聚、低耦合，使系统易扩展、更强壮、可移植、更简单；

• 原则：达到上面设计目的，需多种指导原则，是独立于编程语言的；

• 设计模式：用于解决一种问题的通用解决方案，遵循于设计原则，也是语言中立的；

• 框架：用来实现某一类应用的结构性的程序，比如：MFC、AWT、Tomcat

框架调用应用程序，架构师使用框架落地架构实践

• 工具：应用程序代码调用工具，架构师用工具提高开发效率

2. OOD设计原则

软件设计的“臭味”，比如：僵硬、脆弱、不可移植、误用的陷阱、晦涩、过度设计，可以通过OOD设计原则进行优化

i) 开/闭原则(OCP), Open/Close Principle

对扩展是开放的，对更改是封闭的，就能实现功能的扩展。关键是抽象，可通过以下几种设计模式进行优化：

1. 基于接口编程

2. 策略模式

3. 适配器模式

4. 观察者模式

ii) 依赖倒置原则(DIP), Dependency Inversion Principle

定义：高层模块不能依赖低层模块，都依赖于抽象。抽象不能依赖实现，而实现依赖抽象

理解：倒置了模块的依赖关系，高层决定低层，高层被重用。

与好莱坞规则 Don't call me, I'll call you思想一致

iii) 里氏替换原则(LSP), Liskov Substitution Principle

定义：凡是使用基类的地方，一定也适用于其子类。也就是子类可以替换父类。

理解：不能只看逻辑是否可替换，而需看行为是否可替换？也就是场景下是不是可替换

一个正确的继承需符合LSP原则

注意点：子类需比基类有更宽松的访问控制，子类抛出异常需是父类抛出异常的子类



解决LSP问题，可通过下面方法进行优化：

• 提取共性到基类

• 继承改成组合

iv) 单一职责原则(SRP), Single Responsibility Princople

定义：一个类，应该只有一个引起它变化的原因。也就是一个类只负责一件事。

理解：一个职责是一个变化的原因，称为“内聚性原则”，一个模块的组成元素之间的功能相关性。

对比：如何设计一个类，只能有一种原因才能促使类发生改变

v) 接口隔离原则(ISP), Interface Segregation Principle

定义：不应该强迫客户程序依赖他们不需要的方法

对比：如何设计一个接口，从客户的需求出发，强调不要让客户看到他们不需要的方法。