分析和設(shè)計(jì)

2019-11-18 12:09:44

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供稿：網(wǎng)友

　　面向?qū)ο蟮姆妒绞撬伎汲绦蛟O(shè)計(jì)時(shí)一種新的、而且全然不同的方式，許多人最開始都會在如何構(gòu)造一個(gè)項(xiàng)目上皺起了眉頭。事實(shí)上，我們可以作出一個(gè)“好”的設(shè)計(jì)，它能充分利用OOP提供的所有優(yōu)點(diǎn)。
　　有關(guān)OOP分析與設(shè)計(jì)的書籍大多數(shù)都不盡如人意。其中的大多數(shù)書都充斥著莫名其妙的話語、笨拙的筆調(diào)以及許多聽起來似乎很重要的聲明（見注釋）。我認(rèn)為這種書最好壓縮到一章左右的空間，至多寫成一本非常薄的書。具有諷剌意味的是，那些非凡專注于復(fù)雜事物治理的人往往在寫一些淺顯、明白的書上面大費(fèi)周章！假如不能說得簡單和直接，一定沒多少人喜歡看這方面的內(nèi)容。究竟，OOP的全部宗旨就是讓軟件開發(fā)的過程變得更加輕易。盡管這可能影響了那些喜歡解決復(fù)雜問題的人的生計(jì)，但為什么不從一開始就把事情弄得簡單些呢？因此，希望我能從開始就為大家打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，盡可能用幾個(gè)段落來說清楚分析與設(shè)計(jì)的問題。
　　[注釋]：最好的入門書仍然是Grady Booch的《Object-Oriented Design withapplications，第2版本》，Wiely & Sons于1996年出版。這本書講得很有深度，而且通俗易懂，盡管他的記號方法對大多數(shù)設(shè)計(jì)來說都顯得不必要地復(fù)雜。
　　1 不要迷失
　　在整個(gè)開發(fā)過程中，最重要的事情就是：不要將自己迷失！但事實(shí)上這種事情很輕易發(fā)生。大多數(shù)方法都設(shè)計(jì)用來解決最大范圍內(nèi)的問題。當(dāng)然，也存在一些非凡困難的項(xiàng)目，需要作者付出更為艱辛的努力，或者付出更大的代價(jià)。但是，大多數(shù)項(xiàng)目都是比較“常規(guī)”的，所以一般都能作出成功的分析與設(shè)計(jì)，而且只需用到推薦的一小部分方法。但無論多么有限，某些形式的處理總是有益的，這可使整個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)更加輕易，總比直接了當(dāng)開始編碼好！
　　也就是說，假如你正在考察一種非凡的方法，其中包含了大量細(xì)節(jié)，并推薦了許多步驟和文檔，那么仍然很難正確判定自己該在何時(shí)停止。時(shí)刻提醒自己注重以下幾個(gè)問題：
　　(1) 對象是什么？（怎樣將自己的項(xiàng)目分割成一系列單獨(dú)的組件？）
　　(2) 它們的接口是什么？（需要將什么消息發(fā)給每一個(gè)對象？）
　　在確定了對象和它們的接口后，便可著手編寫一個(gè)程序。出于對多方面原因的考慮，可能還需要比這更多的說明及文檔，但要求把握的資料絕對不能比這還少。
　　整個(gè)過程可劃分為四個(gè)階段，階段0剛剛開始采用某些形式的結(jié)構(gòu)。
　　2 階段0：擬出一個(gè)計(jì)劃
　　第一步是決定在后面的過程中采取哪些步驟。這聽起來似乎很簡單（事實(shí)上，我們這兒說的一切都似乎很簡單），但很常見的一種情況是：有些人甚至沒有進(jìn)入階段1，便忙忙慌慌地開始編寫代碼。假如你的計(jì)劃本來就是“直接開始開始編碼”，那樣做當(dāng)然也無可非議（若對自己要解決的問題已有很透徹的理解，便可考慮那樣做）。但最低程度也應(yīng)同意自己該有個(gè)計(jì)劃。
　　在這個(gè)階段，可能要決定一些必要的附加處理結(jié)構(gòu)。但非常不幸，有些程序員寫程序時(shí)喜歡隨心所欲，他們認(rèn)為“該完成的時(shí)候自然會完成”。這樣做剛開始可能不會有什么問題，但我覺得假如能在整個(gè)過程中設(shè)置幾個(gè)標(biāo)志，或者“路標(biāo)”，將更有益于你集中注重力。這恐怕比單純地為了“完成工作”而工作好得多。至少，在達(dá)到了一個(gè)又一個(gè)的目標(biāo)，經(jīng)過了一個(gè)接一個(gè)的路標(biāo)以后，可對自己的進(jìn)度有清楚的把握，干勁也會相應(yīng)地提高，不會產(chǎn)生“路遙漫漫無期”的感覺。
　　座我剛開始學(xué)習(xí)故事結(jié)構(gòu)起（我想有一天能寫本小說出來），就一直堅(jiān)持這種做法，感覺就象簡單地讓文字“流”到紙上。在我寫與計(jì)算機(jī)有關(guān)的東西時(shí)，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)要比小說簡單得多，所以不需要考慮太多這方面的問題。但我仍然制訂了整個(gè)寫作的結(jié)構(gòu)，使自己對要寫什么做到心中有數(shù)。因此，即使你的計(jì)劃就是直接開始寫程序，仍然需要經(jīng)歷以下的階段，同時(shí)向自己提出一些特定的問題。
　　3 階段1：要制作什么？
　　在上一代程序設(shè)計(jì)中（即“過程化或程序化設(shè)計(jì)”），這個(gè)階段稱為“建立需求分析和系統(tǒng)規(guī)格”。當(dāng)然，那些操作今天已經(jīng)不再需要了，或者至少改換了形式。大量令人頭痛的文檔資料已成為歷史。但當(dāng)時(shí)的初衷是好的。需求分析的意思是“建立一系列規(guī)則，根據(jù)它判定任務(wù)什么時(shí)候完成，以及客戶怎樣才能滿足”。系統(tǒng)規(guī)格則表示“這里是一些具體的說明，讓你知道程序需要做什么（而不是怎樣做）才能滿足要求”。需求分析實(shí)際就是你和客戶之間的一份合約（即使客戶就在本公司內(nèi)部工作，或者是其他對象及系統(tǒng)）。系統(tǒng)規(guī)格是對所面臨問題的最高級別的一種揭示，我們依據(jù)它判定任務(wù)是否完成，以及需要花多長的時(shí)間。由于這些都需要取得參與者的一致同意，所以我建議盡可能地簡化它們——最好采用列表和基本圖表的形式——以節(jié)省時(shí)間?？赡苓€會面臨另一些限制，需要把它們擴(kuò)充成為更大的文檔。
　　我們非凡要注重將重點(diǎn)放在這一階段的核心問題上，不要糾纏于細(xì)枝末節(jié)。這個(gè)核心問題就是：決定采用什么系統(tǒng)。對這個(gè)問題，最有價(jià)值的工具就是一個(gè)名為“使用條件”的集合。對那些采用“假如……，系統(tǒng)該怎樣做？”形式的問題，這便是最有說服力的回答。例如，“假如客戶需要提取一張現(xiàn)金支票，但當(dāng)時(shí)又沒有這么多的現(xiàn)金儲備，那么自動取款機(jī)該怎樣反應(yīng)？”對這個(gè)問題，“使用條件”可以指示自動取款機(jī)在那種“條件”下的正確操作。
　　應(yīng)盡可能總結(jié)出自己系統(tǒng)的一套完整的“使用條件”或者“應(yīng)用場合”。一旦完成這個(gè)工作，就相當(dāng)于摸清了想讓系統(tǒng)完成的核心任務(wù)。由于將重點(diǎn)放在“使用條件”上，一個(gè)很好的效果就是它們總能讓你放精力放在最要害的東西上，并防止自己分心于對完成任務(wù)關(guān)系不大的其他事情上面。也就是說，只要把握了一套完整的“使用條件”，就可以對自己的系統(tǒng)作出清楚的描述，并轉(zhuǎn)移到下一個(gè)階段。在這一階段，也有可能無法完全把握系統(tǒng)日后的各種應(yīng)用場合，但這也沒有關(guān)系。只要肯花時(shí)間，所有問題都會自然而然暴露出來。不要過份在意系統(tǒng)規(guī)格的“完美”，否則也輕易產(chǎn)生挫敗感和焦燥情緒。
　　在這一階段，最好用幾個(gè)簡單的段落對自己的系統(tǒng)作出描述，然后圍繞它們再進(jìn)行擴(kuò)充，添加一些“名詞”和“動詞”。“名詞”自然成為對象，而“動詞”自然成為要整合到對象接口中的“方法”。只要親自試著做一做，就會發(fā)現(xiàn)這是多么有用的一個(gè)工具；有些時(shí)候，它能幫助你完成絕大多數(shù)的工作。
　　盡管仍處在初級階段，但這時(shí)的一些日程安排也可能會非常管用。我們現(xiàn)在對自己要構(gòu)建的東西應(yīng)該有了一個(gè)較全面的熟悉，所以可能已經(jīng)感覺到了它大概會花多長的時(shí)間來完成。此時(shí)要考慮多方面的因素：假如估計(jì)出一個(gè)較長的日程，那么公司也許決定不再繼續(xù)下去；或者一名主管已經(jīng)估算出了這個(gè)項(xiàng)目要花多長的時(shí)間，并會試著影響你的估計(jì)。但無論如何，最好從一開始就草擬出一份“老實(shí)”的時(shí)間表，以后再進(jìn)行一些暫時(shí)難以作出的決策。目前有許多技術(shù)可幫助我們計(jì)算出準(zhǔn)確的日程安排（就象那些猜測股票市場起落的技術(shù)），但通常最好的方法還是依靠自己的經(jīng)驗(yàn)和直覺（不要忘記，直覺也要建立在經(jīng)驗(yàn)上）。感覺一下大概需要花多長的時(shí)間，然后將這個(gè)時(shí)間加倍，再加上10％。你的感覺可能是正確的；“也許”能在那個(gè)時(shí)間里完成。但“加倍”使那個(gè)時(shí)間更加充裕，“10％”的時(shí)間則用于進(jìn)行最后的推敲和深化。但同時(shí)也要對此向上級主管作出適當(dāng)?shù)慕忉?，無論對方有什么抱怨和修改，只要明確地告訴他們：這樣的一個(gè)日程安排，只是我的一個(gè)估計(jì)！
　　4 階段2：如何構(gòu)建？
　　在這一階段，必須拿出一套設(shè)計(jì)方案，并解釋其中包含的各類對象在外觀上是什么樣子，以及相互間是如何溝通的。此時(shí)可考慮采用一種非凡的圖表工具：“統(tǒng)一建模語言”（UML）。請到http://www.rational.com去下載一份UML規(guī)格書。作為第1階段中的描述工具，UML也是很有幫助的。此外，還可用它在第2階段中處理一些圖表（如流程圖）。當(dāng)然并非一定要使用UML，但它對你會很有幫助，非凡是在希望描繪一張?jiān)敱M的圖表，讓許多人在一起研究的時(shí)候。除UML外，還可選擇對對象以及它們的接口進(jìn)行文字化描述（就象我在《Thinking in C++》里說的那樣，但這種方法非常原始，發(fā)揮的作用亦較有限。
　　我曾有一次非常成功的咨詢經(jīng)歷，那時(shí)涉及到一小組人的初始設(shè)計(jì)。他們以前還沒有構(gòu)建過OOP（面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)）項(xiàng)目，將對象畫在白板上面。我們談到各對象相互間該如何溝通（通信），并刪除了其中的一部分，以及替換了另一部分對象。這個(gè)小組（他們知道這個(gè)項(xiàng)目的目的是什么）實(shí)際上已經(jīng)制訂出了設(shè)計(jì)方案；他們自己“擁有”了設(shè)計(jì)，而不是讓設(shè)計(jì)自然而然地顯露出來。我在那里做的事情就是對設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)，提出一些適當(dāng)?shù)膯栴}，嘗試作出一些假設(shè)，并從小組中得到反饋，以便修改那些假設(shè)。這個(gè)過程中最美妙的事情就是整個(gè)小組并不是通過學(xué)習(xí)一些抽象的例子來進(jìn)行面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)，而是通過實(shí)踐一個(gè)真正的設(shè)計(jì)來把握OOP的竅門，而那個(gè)設(shè)計(jì)正是他們當(dāng)時(shí)手上的工作！
　　作出了對對象以及它們的接口的說明后，就完成了第2階段的工作。當(dāng)然，這些工作可能并不完全。有些工作可能要等到進(jìn)入階段3才能得知。但這已經(jīng)足夠了。我們真正需要關(guān)心的是最終找出所有的對象。能早些發(fā)現(xiàn)當(dāng)然好，但OOP提供了足夠完美的結(jié)構(gòu)，以后再找出它們也不遲。
　　5 階段3：開始創(chuàng)建
　　你可能是程序員，現(xiàn)在進(jìn)入的正是你可能最感愛好的階段。由于手頭上有一個(gè)計(jì)劃——無論它有多么簡要，而且在正式編碼前把握了正確的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，所以會發(fā)現(xiàn)接下去的工作比一開始就埋頭寫程序要簡單得多。而這正是我們想達(dá)到的目的。讓代碼做到我們想做的事情，這是所有程序項(xiàng)目最終的目標(biāo)。但切不要急功冒進(jìn)，否則只有得不償失。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，最后先拿出一套較為全面的方案，使其盡可能設(shè)想周全，能滿足盡可能多的要求。給我的感覺，編程更象一門藝術(shù)，不能只是作為技術(shù)活來看待。所有付出最終都會得到回報(bào)。作為真正的程序員，這并非可有可無的一種素質(zhì)。全面的

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