漫谈软件设计与分工协作

 

漫谈软件设计与分工协作

 

 

 

本节导读：

 

阐述“分工/协作”是世界万事万物进化发展的必然选择，也是软件设计首要指导思想，也是软件分层、分模块的理论依据。

 

对于从事软件行业的人来说，大部分人会经历软件架构设计，想尽可能的将软件设计的灵活、简单、好用，谈到软件设计我们经常会听到一些术语，比如：面向对象设计、设计模式，设计原则、分层思想等。但这些模式、原则起什么作用，为什么需要这些模式、原则，我们可能说是为了软件可阅读性，可维护性，可扩展性，为了程序解耦，为了模块化，为了插件化。但这是理由吗，这个理由能站得住脚吗？隐藏在这些需求背后的是否有个“万有引力”在支配呢？

  

	面向对象： 早期的计算机编程是基于面向过程的方法，例如实现算术运算1+1+2 = 4，通过设计一个算法就可以解决当时的问题。随着计算机技术的不断提高，计算机被用于解决越来越复杂的问题。一切事物皆对象，通过面向对象的方式，将现实世界的事物抽象成对象，现实世界中的关系抽象成类、继承，帮助人们实现对现实世界的抽象与数字建模。通过面向对象的方法，更利于用人理解的方式对复杂系统进行分析、设计与编程。同时，面向对象能有效提高编程的效率，通过封装技术，消息机制可以像搭积木的一样快速开发出一个全新的系统。面向对象是指一种程序设计范型，同时也是一种程序开发的方法。
	设计模式： GOF23个设计模式，包括创建模式、结构模式、行为模式
	设计原则： 开闭原则、李氏替换原则、依赖倒转原则、接口隔离原则、合成聚合服用、最小知识原则（迪米特法则）
	分层思想： TCP/IP七层模型，硬件软件分层，操作系统应用软件分层，WEB系统表现层业务层数据访问层分层

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    让我们的思绪回到中世纪，牛顿那个年代，那个年代的人们对于日月星辰的运转规律已经有比较准确认识，人们已经学会根据日月星辰的规律来指导生产生活实践，但是这个时代的人们仅仅是在利用规律，并不知道是什么在支配这些日月星辰的运转，直到牛顿出现，发现了万有引力，人类才利用万有引力将人造卫星送上天。

 

那么我们软件行业的很多规律、原则，比如上面提到的，面向对象开发、程序解耦、设计模式、设计原则、模块化，插件化，这些都是工作经验的总结，但我们为什么必须遵守这些规律和原则，这些规律和原则背后的万有引力是什么？

 

要解决这个问题，我们需要从计算机最初诞生说起，在第二次世界大战中，敌对双方都使用了飞机和火炮，猛烈轰炸对方军事目标。要想打得准，必须精确计算并绘制出"射击图表"。经查表确定炮口的角度，才能使射出去的炮弹正中飞行目标。但是，每一个数都要做几千次的四则运算才能得出来，十几个人用手摇机械计算机算几个月，才能完成一份"图表"。针对这种情况，人们开始研究把电子管作为"电子开关"来提高计算机的运算速度。许多科学家都参加了实验和研究，终于制成了世界上第一台电子计算机，起名为"埃尼阿克"。

 

第一台计算机制造出来后，没有内存，电脑只负责计算，输入输出都要靠人，第一台计算机使用相当不方便，因此冯·诺依曼博士在此基础上提出了计算机“冯·诺依曼结构结构”，见下图：

    

从上面看计算机出现了分工，分为输入、输出、计算、控制、存储五个部分，这五个部分承担不同的责任，并且相互协作，计算机硬件实现了“分工与协作”。

 

     自从第一台计算机诞生后，计算机开始了飞速的发展，尤其随着存储系统的完善，计算机不仅仅应用在军事科研计算领域，开始进入通信、存储、计算机辅助设计、计算机辅助管理等经济商业领域，计算机程序也有机器码到高级语言进化。计算机领域有了“计算机硬件”、“计算机软件”，计算机软件又分为“操作系统”，“应用系统”，也出现了分层，分工思想，不同的层的程序相互协作。

 

   上世纪90年代后，计算机全面应用于商业领域，为了适应工业化生产，计算机程序又分为开发语言和数据库，2000年后又出现了struts spring hibernate等，不同的组件解决不同层面的问题，也体现了“分工与协作”。

 

    回想一下人类本身、人类社会、国家机构、企业组织架构，一辆汽车，我们发现“分工与协作”无处不在。

 

    人由头、胳膊、腿、身体构成，头又由眼睛、鼻子、最、耳朵、大脑构成。

 

   人类社会最初是原始部落，大家都从事体力劳动，后来出现了男子耕种，女子纺织，再后来部分人从事体力劳动，部分人从事脑力劳动，再后来一部分人从事农业活动，另一部分从事商业活动。

 

   国家机构也同样，有分工有层次，省级，县级，乡级，还有直辖市，有中央委员会，国务院、军委、法院、检察院等，国务院又分好多部门。

 

   企业组织架构也一样，有总经理、副总经理、部门经理、普通员工，部门分为财务部、经营管理部、采购部、运营部、市场部等。

 

一辆汽车也是由发动机、离合器、车架、轮胎等多个部件构成，每个部件又有很多小部件构成。

 

   软件系统（包括电信、金融计费系统以及大型互联网网站）同人、同社会、同国家、同汽车一样，都是由很多层次，很多部分构成，并且不断演化和进化，分工原来越细，协作越来越多。

 

   讲了这么多，那么软件设计中的万有引力是什么呢？

 

我认为“分工与协作”软件设计中的“万有引力”，也是世界上的万事万物存在的“万有引力”，世界上的万事万物包括人、人类社会、国家、企业、家庭、团体、汽车、飞机、轮船、仓库、房子等无处不存在着分工与协作，现实世界的每一个事物都是由部分构成整体，而且部分与整体存在着协作关系，部分与整体、部分与部分都是相互联系的。这也印证了java，c++高级开发语言最初宣称面向对象开发，将世界上的一切物体都抽象为对象。

   下图是常见的web开发jar包

   

 

下节导读：

 

阐述软件分工的原则，协作原则，从现实世界分工习惯来推导软件系统应该如何分工，指导软件系统如何解耦。