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軟件最大的追求是什么?

[摘要]這段時(shí)間,Java世界有兩件事情值得關(guān)注:工業(yè)界力推SOA;在開源領(lǐng)域,即將推出的Spring 2.0將支持非貧血模型,將OO編程推向一個(gè)新的階段。   無論SOA全新架構(gòu)推出還是OO的持續(xù)發(fā)展,他們都追求同一個(gè)終極目標(biāo):松耦合。   當(dāng)我們在Java波濤洶涌的潮流中奮擊時(shí),我們常常會思考?我為什...
這段時(shí)間,Java世界有兩件事情值得關(guān)注:工業(yè)界力推SOA;在開源領(lǐng)域,即將推出的Spring 2.0將支持非貧血模型,將OO編程推向一個(gè)新的階段。

  無論SOA全新架構(gòu)推出還是OO的持續(xù)發(fā)展,他們都追求同一個(gè)終極目標(biāo):松耦合。

  當(dāng)我們在Java波濤洶涌的潮流中奮擊時(shí),我們常常會思考?我為什么要這樣做?甚至,我們會想松耦合真的那么酷?可維護(hù)性真的是軟件唯一?也許我們迷失了方向。

  我們要好好探究一下,軟件的最大追求是什么?

  我們的大學(xué)計(jì)算機(jī)教育只是教會我們?nèi)绾尉幊?這如同技工學(xué)校中教會學(xué)員如何使用車床一樣,當(dāng)我們學(xué)會了編程,接下來是什么呢?是不是就沒有了呢?是不是就是如同車工那樣只需日復(fù)一日的反復(fù)編程呢?

  其實(shí),當(dāng)你在一個(gè)系統(tǒng)中持續(xù)編程(增加新的東西),這個(gè)系統(tǒng)就變得復(fù)雜了,你面臨最大的挑戰(zhàn)是如何整理你自己的產(chǎn)物。

  也就是說:大學(xué)教育只教會我們?nèi)绾巍霸黾有碌臇|西”,但是沒有教育我們?nèi)绾巍罢磉@些東西”,而后者是目前軟件領(lǐng)域日新月異不斷發(fā)生的革命的新動力。

  下面我們以具體代碼來說明“增加新的東西”和“整理這些東西”完全屬于不同層次的學(xué)問,有些人談到軟件只會想到算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),認(rèn)為這些才是科學(xué),其實(shí)這是將軟件數(shù)學(xué)化,軟件不只是科學(xué)計(jì)算的工具,它自身也是一門科學(xué),更象管理學(xué)/經(jīng)濟(jì)學(xué)一樣,是科學(xué)和藝術(shù)的結(jié)合。

  在最近Java(TM) Boutique網(wǎng)站上刊登出一篇文章Measuring the Complexity of OO Systems,衡量OO系統(tǒng)的復(fù)雜性,該文對軟件復(fù)雜性幾個(gè)著名公理進(jìn)行了詳細(xì)闡述,這些公理如果你不進(jìn)行學(xué)習(xí)和培訓(xùn),即使你使用OO語言Java等這樣工具,還是顯示你是“業(yè)余”的。

  軟件復(fù)雜性包括以下部分(引自Measuring the Complexity of OO Systems):

   * Cyclomatic Complexity (圈復(fù)雜性)
   * Response for Class (類的響應(yīng))
   * Weighted methods per class (每個(gè)類重量方法)

  Cyclomatic Complexity

  Cyclomatic Complexity可以用下面代碼來說明:

  Cyclomatic Complexity (CC) = number of decision points +1

  其中number of decision points是指一個(gè)if else之類的條件判斷語句,比如,是下面這個(gè)條語句:
  public void isValidSearchCriteria(SearchCriteria s){

  if(s!=null) {
    return true;
  }else{
    return false;
  }
  }

  Cyclomatic complexity 對代碼的可測試性和可維護(hù)性上有很大影響,正如上例指出,當(dāng)你要測試isValidSearchCriteria()方法 ,你必須寫三個(gè)測試用例來驗(yàn)證它。

  如果這個(gè)CC值增加,將有更多的判斷點(diǎn)(decision points)數(shù)量,也就意味著需要花費(fèi)更多的力量來測試這些方法。詳細(xì)更多說明可參考Measuring the Complexity of OO Systems一文。

  所以,if else 或while 等條件語句是對真正OO的一種傷害(這是非OO公理見Thomas McCabe),可以極端地說:一個(gè)好的OO系統(tǒng)幾乎在業(yè)務(wù)邏輯層看不到超出兩個(gè)以上條件的if else等判斷語句,這些條件語句都是可以被GoF設(shè)計(jì)模式的狀態(tài)模式/策略模式等替代。

  當(dāng)你的Java系統(tǒng)中充滿了大量的if else語句,雖然你使用很酷的語言工具,但是說明你的思維是傳統(tǒng)過程的,需要重新學(xué)習(xí)和培訓(xùn)。

  Response for Class(RFC)

  這是著名的 Chidamber and Kemerer公理之一。以下面代碼來說明:
  public class RegistrationManager {

  public void createRegistration(RegistrationData regData){

    DataAccessManager manager = new DataAccessManager();
    AuditManager auditManager = new AuditManager();
    //save the registration
    manager.saveRegistration(regData);
    //audit the creattion
    auditManager.createAuditRecord(regData);

  }

  public Registration findRegistration(String regNumber){

    DataAccessManager manager = new DataAccessManager();
    Registration reg = null;

    //find the registration
    reg = manager.findRegsitration(regNumber);

    return reg;

  }

  }

  這個(gè)類RegistrationManager 依賴其他兩個(gè)類DataAccessManager 和 AuditManager 。

  按照公理公式:

  RFC = M+ R (M = 這個(gè)類中方法個(gè)數(shù). R = 其他總數(shù))

  在上例中,我們統(tǒng)計(jì)類響應(yīng)RFC數(shù)目如下:

  在RegistrationManager中方法數(shù)目 = 2
  調(diào)用了DataAccessManager的方法數(shù)目 = 2
  調(diào)用了AuditManager的方法數(shù)目 = 1

  這樣:RFC(RegistrationManager) = 2 + 2 +1 = 5

  當(dāng)一個(gè)類和很多其他類存在依賴時(shí),它就變得復(fù)雜甚至難以修改和維護(hù),這樣,RFC值越大,表示你的系統(tǒng)味道越壞。

  當(dāng)然,因?yàn)镺O系統(tǒng)是基于類和方法,不可能開發(fā)出一個(gè)0值RFC的系統(tǒng),但是我們追求的目標(biāo)是一種平衡,當(dāng)你設(shè)計(jì)OO系統(tǒng)時(shí),必須時(shí)刻注意這些公理,盡量避免類的編碼達(dá)到一個(gè)RFC高值。

  我們?nèi)绻褂矛F(xiàn)代一些模式:如Ioc模式,可以幫助我們方便不費(fèi)力氣地達(dá)到這樣一個(gè)平衡,因此,使用Spring/Jdon之類框架是降低RFC值的一個(gè)捷徑。

  Weighted methods per class

  之前幾個(gè)公理是介紹如何通過類之間交互調(diào)用使得軟件系統(tǒng)變得異常復(fù)雜,一個(gè)系統(tǒng)或一個(gè)特定的類自身也會變得異常復(fù)雜,有很多方法,Weighted Method Per Class公理幫助我們量化定義這些情況。

  這個(gè)公理定義會依據(jù)兩種情況:一個(gè)類實(shí)現(xiàn);不同的實(shí)現(xiàn)。


  WMC 1 = 一個(gè)類中所有方法個(gè)數(shù).
  WMC 2 = 所有方法的Cyclomatic Complexities個(gè)數(shù).

        無論你選擇哪一種公式,一個(gè)WMC高值顯示這個(gè)類也許需要被重整成多個(gè)類。

  這個(gè)公式可以幫助你讓類保持干凈,并且和相關(guān)行為意義上更加靠近(cohesive)。

  以前面的RFC例子說明:如果你將DataAccessManager和AuditManager類中的方法都定義到當(dāng)前RegistrationManager類中,你會得到一個(gè)WMC高值,這說明這個(gè)類需要重整了。

  良好的軟件設(shè)計(jì)

  前面章節(jié)我們反復(fù)提到重整(refactoring),它的意思就是:你不但會“增加新的東西”,而且還要學(xué)會“整理這些東西”(重整)。

  正如兒童玩玩具一樣,他可以無師自通很快學(xué)會玩一個(gè)新東西,但是,當(dāng)他玩完很多新玩具以后,他就很難學(xué)會整理他到處亂丟的玩具。由此可見:學(xué)會編程不值得驕傲(可能源自天生),懂得如何整理才是真正的專業(yè)程序員。

  現(xiàn)在,讓我們回到問題的本質(zhì),上述列舉了軟件的復(fù)雜性,復(fù)雜會導(dǎo)致難于維護(hù)和測試,那我們需要整理,那么整理是否可量化一種程度呢?

  我們使用“松耦合”這個(gè)概念來表示易于維護(hù)、易于測試、易于擴(kuò)展的程度,當(dāng)然,松耦合值越高,我們系統(tǒng)更易于維護(hù)。當(dāng)前,軟件世界的發(fā)展,SOA、Ioc/AOP不都是在追求松耦合的最大化嗎?

  松耦合一個(gè)反義詞“緊耦合”,從我們學(xué)會玩編程這個(gè)玩具開始起,我們就面臨兩種選擇:一種樸素的、無需訓(xùn)練的、近似自然的“緊耦合”路線;一種是經(jīng)過科學(xué)培訓(xùn)的“松耦合”道路。選擇哪一條道路就取決于你是否受過專業(yè)訓(xùn)練了。

  所以,對于編程這個(gè)玩具,不在于你是否會玩,而在于你怎么玩?玩的水平。如果不明白這個(gè)道理,中國軟件的蕭條永遠(yuǎn)不會結(jié)束。