软件设计的哲学,如何降低软件的复杂性

shuke 2019-9-20 792

  作者开门见山提出了本书的两个目标,一个是讲述复杂度的各种特点,另外进一步的目标就是介绍减小软件设计复杂度的各种方法和技巧。

这本书页数不多,一个周末就读完了,前半部分1-11章是精华。从12章讲关于注释的地方开始,如果在别的书中读过类似的内容,那么完全可以跳过。

对于任意一个函数,类,模块来说,都包含接口和实现两部分。接口应该尽量简单,通用;而实现应该尽量包含更多的独立内容。作者提出了deep module的概念,我简单类比一下,就是如果你的module是一个瓶子,那么瓶子口应该尽量小,而瓶子的容积应该尽量大。从视觉上看就是一个很“深”的瓶子。

这其实是面向对象设计的基本原则,如果你的工程经验丰富,肯定已经在实际工作中这么做了。当然作者在明确的提出这一点,并且创造了一个deep module 的概念,对于加深印象,和以后跟别人忽悠还是很有用的。

除了deep module之外,还有几章精华覆盖了general和special module,information hiding,异常处理的一下常见误区。这些都是非常有用的内容。

总结来说,推荐花时间读这本书,投入的时间绝对是值得的,不论你是学生还是0-5年经验的程序员。


如何降低软件的复杂性?

John Ousterhout 是斯坦福大学计算机系教授,也是 Tcl 语言的创造者。

今年四月,他出版了一本新书《软件设计的哲学》(A Philosophy of Software Design)。这是课程讲稿,160多页,亚马逊全部是五星好评。

我还没读这本书,但是我看了作者在谷歌的一次演讲(Youtube),介绍了这本书的主要内容。我觉得非常值得看,大部分书教你怎么写正确的代码,这本书教你如何正确设计软件。

一、什么是复杂性

Ousterhout 教授认为,软件设计的最大目标,就是降低复杂性(complexity)。 所谓复杂性,就是任何使得软件难于理解和修改的因素。

  • Complexity is anything that makes software hard to understand or to modify.

复杂性的来源主要有两个:代码的含义模糊和互相依赖。

  • Complexity is caused by obscurity and dependencies.

    模糊指的是,代码里面的重要信息,看不出来。依赖指的是,某个模块的代码,不结合其他模块,就会无法理解。

  • Obscurity is when important information is not obvious.

  • Dependency is when code can’t be understood in isolation.

    复杂性的危害在于,它会递增。你做错了一个决定,导致后面的代码都基于前面的错误实现,整个软件变得越来越复杂。”我们先把产品做出来,后面再改进”,这根本做不到。

Complexity is incremental, the result of thousands of choices. Which makes it hard to prevent and even harder to fix.

二、复杂性的隔离

降低复杂性的基本方法,就是把复杂性隔离。“如果能把复杂性隔离在一个模块,不与其他模块互动,就达到了消除复杂性的目的。”

  • Isolating complexity in places that are rarely interacted with is roughly equivalent to eliminating complexity.

    改变软件设计的时候,修改的代码越少,软件的复杂性越低。

  • Reduce the amount of code that is affected by each design decision, so design changes don’t require very many code modifications.

    复杂性尽量封装在模块里面,不要暴露出来。如果多个模块耦合,那就把这些模块合并成一个。

  • When a design decision is used across multiple modules, coupling them together.

三、接口和实现

模块分成接口和实现。接口要简单,实现可以复杂。
  • Modules are interface and implementation. The best modules are where interface is much simpler than implementation.

  • It’s more important for a module to have a simple interface than a simple implementation.

好的 class 应该是”小接口,大功能”,糟糕的 class 是”大接口,小功能”。好的设计是,大量的功能隐藏在简单接口之下,对用户不可见,用户感觉不到这是一个复杂的 class。

最好的例子就是 Unix 的文件读写接口,只暴露了5个方法,就囊括了所有的读写行为。

四、减少抛错

有些软件设计者喜欢抛错,一遇到问题,就抛出一个 Exception。这也导致了复杂性,用户必须面对所有的 Exception。”反正我告诉你出错了,怎么解决是你的事。”

正确的做法是,除了那些必须告诉用户的错误,其他错误尽量在软件内部处理掉,不要抛出。

Tcl 语言的最初设计是,unset() 方法用来删除已经存在的变量,如果变量不存在,该方法抛错。Ousterhout 教授说,这个设计是一个错误,完全不应该抛错,只要把 unset() 定义成让一个变量不存在,就解决问题了。

另一个例子是,Windows 系统不能删除已经打开的文件,会有错误提醒。这也是一个设计错误,有些用户实在删不掉这些文件,不得不重启系统。Unix 的做法是,总是允许用户删除文件,但是不清理内存,已经打开的文件在内存里面继续存在,因此不会干扰其他程序的运行,那些程序退出保存文件的时候,发现文件不存在才会报错。这个设计比较好。

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