面向对象软件开发和过程

面向对象发展到今天，已经出现了许许多多优秀的实践、方法和技术。很多的技术都能够有效的提高软件质量，而要用好这些技术，我们需要从过程和管理的角度来看待它们，而不是为了使用技术而使用技术。此系列文章包括：代码是核心、案例实战（上）、案例实战（下）、重用、优化代码的组织、针对契约设计、业务建模。
在一个有效的组织中，必定拥有杰出的一线人才。软件设计也是一样的，一线人才的素质决定了软件的质量。从敏捷的观点来看，代码是检验软件过程是否有效的最终标准。目前为止，以及在短时间的未来，我们都不太可能完全脱离代码进行软件设计。所以，软件过程中的任何一个活动都是为了能够产出优秀的代码。所以，代码才是核心。
1. 代码是软件开发的基础
编码是软件开发过程中最基本、最底层的技艺，然而也是最重要的技艺。任何一个领域的专家都需要花费大量的时间来进行基本技艺的锻炼，木匠需要花费大量的时间来锻炼他们对各种工具的掌握，厨师则需要练习刀工和火候。程序员也是一样的，对我们来说，语言的各种特性必须要了然于胸。而对软件的管理也需要从代码做起。

从2000年到现在，国内兴起了一股软件工程热，需求管理、配置管理、甚至CMM。面对纷至沓来的各种方法学、UML、OOA，大家似乎已经热衷于这些概念本身了，却往往忽略了软件开发中最基本的元素－代码。在和很多软件组织的接触过程中，我们认为大多数组织急切需要的并不是这些工程理论，不是说这些理论不重要，而是这些组织的症结不在于此。很多的组织连代码的质量都管理不好，又何谈其它呢？代码管理是基础的基础，从管理的角度上来看，任何一个组织的管理都需要一个从上至下的管理过程，有基层的管理人员，也有高层的管理人员。对代码的管理就是软件开发中的基层管理，它起到的作用就是能够把需求、设计的思路贯彻到最终的代码中。

"管理无大事"。对软件的管理也是一样，大部分的问题都是由于很小的原因引起的。例如，一个产品如果后期在debug上花费了大量的时间，那么，这种现象是由于什么原因引起的？一种可能的原因是前期的代码设计中对代码质量的把握不严。每一次代码功能的演化并不会产生太多的问题，但是当代码累积越来越多的时候，问题也就慢慢出现了。那么如何解决呢？可以加强QA的力量，也可以引入复审，还可以引入单元测试。总之，要有一种方法对代码进行控制。

软件的开发过程就象是一部精密的机器，任何一个环节的变化，都会对其它的环节产生影响。把软件过程按照瀑布的形式进行划分是一种分解的处理思路，但同时我们还应该看到不同活动之间的相互影响。软件开发中的生命周期模型也是一个层次模型，从业务建模一直到软件实现，需要跨越数个层次，同样会出现执行不力的情况，例如，代码设计偏离需求、偏离设计的情况比比皆是。

如何避免这种情况呢？这就需要我们从源代码的角度，反思其上游的实践活动，是否足以约束代码设计？就拿XP来说，他解决这个问题的方式是尽快的进入代码开发阶段，从代码开发中发现问题，并在下一轮的开发中解决。这种思路是正确的，但XP毕竟是方法论，他不会告诉你过于细节的东西，尽管XP已经提供了大量面向代码的实践。因为方法论的抽象级别比较高，使得他必须舍弃部分的细节。而这篇文章告诉你的，就是这些细节。就像我们在下一节中讨论的例子，需要在代码中加入对异常的处理，那么，异常的源头在哪里呢？是需求，在需求中，我们发现了一些业务的非正常的处理序列，发现了一些业务实体的限制性的要求，所以在代码实现中，就需要有相应的异常处理。在例如，一个优秀的异常处理，还需要让客户端程序员了解可能发生的异常，以保证不同代码间正确的集成。

2. 面向对象的代码
面向对象的代码已经在现在的软件开发中占据了主流的位置，面向对象的思路也有其优势所在，就像后文所讨论的，面向对象代码有着非面向对象代码的很多优势，而软件业中很多新的思潮的产生，也都是基于面向对象语言的，所以我们关注的代码将是面向对象代码。

面向对象的思想来自于抽象数据类型。对于面向对象来说，它最重要的改进就是把世间万物都描述为对象，而类则描述了同一种对象的特征，而不是像传统的开发方法那样，按照机器指令的执行顺序来进行设计。当然，面向对象代码最终仍然是要按照时序来执行的，但是从程序员的角度看来，面向对象代码更侧重于对象之间的交互，多个对象各司其职，相互协作以完成目标。而面向对象技术的发展，也是朝着更加贴近我们世界观的方向发展。从这点来看，有人说完全没有程序设计经验的人学习面向对象可能会更加的容易，因为他不需要从原先的时序程序的桎梏中摆脱出来，但这未必是事实。面向对象决不是一种简单的程序设计思路。这是我们的观点，也会在下文中反复的论证。

和所有的职业一样，程序员，或者是面向对象程序员，始终坚持的一点就是严谨。你会看到各种各样优秀的代码，但那决不是一次能够写成的，要不断的尝试，不断的改进。为什么重构和测试优先是敏捷方法中很重要的一项实践？因为程序员不是神，他们需要慢慢改进他们的代码。虽然罗马不是一天能够建成的，但是在编写面向对象代码的过程中，有一些实践是需要坚持的，它体现了我们所说的严谨。

3. 编写并管理面向对象的代码
编写优秀的面向对象代码并不是一件容易的事情，优秀的OO代码如行云流水，糟糕的OO代码让人觉得浑身起鸡皮疙瘩。编写优秀的OO代码要求程序员有一定的自我修养，能够以抽象的思路看待问题，找到问题的核心并对问题域进行分解。它强调的是一种解题的思路，但这个解不是唯一的。

典型的例子是设计模式，设计模式确实给了我们以很大的启发，通过它，我们能够了解到优秀的代码是如何用于解决实际问题的。但是是不是你必须在软件中照搬设计模式呢？如果你这么做，那么你对设计模式的理解仍然不够。我曾和在建筑行业的朋友聊起Christopher Alexander的建筑的永恒之道。他很兴奋的告诉我，那确实是一本很好的书，能够引发人很深的思考，但是现在也有另外的一种观点，认为美仍然是无形的，应该发自建筑师的内心。对这句话我思考了很久，其实建筑是给人使用的，因此最重要的是它能都给人带来的价值，隐含在其中的那种活生生的气质，这是建筑师文化底蕴的外在表露。所以，Christopher Alexander在那本书中的目的，也是为了找到一种总结自己观点的方法，来总结自己对人文的认识。至于现在大家对他的思路提出了质疑，那也是一件好事，这说明大家对建筑之道的认识到了新的高度。建筑是这样，软件中的模式也是一样的，我也曾热衷于研究模式的使用，直到某一天我猛然惊醒，与其沉迷于模式的表面形式，为什么不去研究隐藏在它背后的文化底蕴呢？武侠小说中常说无招胜有招，模式的应用也应当到达这个境界，你如果可以在不经意间应用模式的思想，那又何必拘泥于模式的形式呢？

编写优秀OO代码虽难，但还有更难的事情，就是让整个开发团队都产出优秀的OO代码。我们刚才说了，OO对问题的解不是唯一的，但各个不同的优秀解汇集到一起，可能就是一个糟糕的解，这是风格和架构的问题。你如何在团队中制定制度，营造氛围，让优秀OO代码成为团队最终的成果？这些问题，在我看来，要比CMM难得多，这个问题并不是靠花钱就能够解决的。如果能够解决这个问题，这个团队的创造力一定是惊人的。

4. 面向对象软件开发过程

普通的软件开发过程和面向对象开发过程有着很大的不同。回想我们在非面向对象中开发过程中，最经常采用的任务分配方法就是以软件模块为单位，这样的好处是分配简单，不同任务之间耦合程度低，容易操作。坏处是几乎无法做到重用，也缺乏整体性的设计。而面向对象软件开发则不同，它是以类、类集合作为基本单位的。类之间关系错综复杂（虽然我们提倡低耦合的设计，但类之间的关系仍然是相对复杂的）。这种情况下程序员之间相互协作的要求就非常之高，这种关系如果处理恰当，则能够完全体现出面向对象的威力，否则，那将会是一场大灾难，面向对象的软件开发过程要养成一些好的习惯：

4. 1 尽量简化和稳定客户端。
个人编程可以是一种享受，但团队开发始终是一项严谨的职业活动，因此多考虑别人，不要设计复杂的接口，虽然你省事了，但这会给理解和使用你的接口和人造成障碍。

4.2 准备一份简洁的文档，并保持更新。
随便一种形式的稳定，可以是代码，可以是UML图，也可以是纯粹的文字（估计没几个程序员喜欢这种形式）。只要它能够传达你的代码的目的，那就足够。记住，更新代码后，同时更新你的文档。过期的文档不仅是废纸这么简单，它会给其它人造成麻烦。切记！

4. 3 尽可能多的考虑异常和错误的情况。
写出一个功能并没有什么，但是要把这个功能写的非常的完善那就很难了，因为你需要考虑各种各样的情况，正常的、非正常的。所以，写完一个类的定义应该是，完成编码和稳定，并通过原定的测试。

5. 基于面向对象代码的分析框架
在一个开发过程中，往往有着多种复杂的因素：过程、技能、工具、规范、组织、个性。所有的这些，都会对最终的代码产生影响，对代码的成本和质量产生影响。软件最有价值的部分是代码，根据敏捷方法和精益编程的思路，除了代码之外的产出物，都不具有价值，或者说对最终用户没有价值。但它们都需要成本的投入，而我们应该考虑如何节省这些成本。

要考虑如何节约成本，关键的因素就是需要分析两点：

首先，哪些活动对代码的成本和质量有正面的帮助。如果一个活动对代码没有帮助，那么它就没有存在的意义。有一些软件组织实施了UML，但是开发人员画好了UML图之后，就把它仍在一边，仍然按照老的方式开发。这种的活动就没有任何意义，只是徒增成本。我们称之为有效原则。

其次，如果活动对代码的成本和质量有正面的帮助，那么，这种帮助的价值足够大吗？是否存在其他的活动，其价值能够超出现有的活动呢？软件需求规约（SRS）对代码产生当然有帮助，因为它对软件要干什么进行了定义。问题是，SRS往往需要很大的功夫去制作、维护。有没有成本更低、效果更好的方法来替代它呢？用例技术是一种考虑方向，CRC卡片也是一种敏捷的处理思路。我们称之为更优原则。

有了这两个概念，我们在后文中的分析将会以此为中心展开，讨论代码和过程、技能、工具、规范、组织、个性之间的关系。我们把它们之间的关系称为基于代码的分析框架。在下一篇中，我们选择一个实际的案例进行演练，然后我们从四个方面 -- 重用、优化代码组织、针对契约设计、业务建模 -- 来深入的分析该框架中的一些共通的特性。我们再次重申：软件开发过程是一个复杂的生态环境，我们没有办法对其进行机械的划分，我们能够做的就是把握平衡－成本和质量的平衡。

关于作者

林星，辰讯软件工作室项目管理组资深项目经理，有多年项目实施经验。辰讯软件工作室致力于先进软件思想、软件技术的应用，主要的研究方向在于软件过程思想、Linux集群技术、OO技术和软件工厂模式。您可以通过电子邮件 iamlinx@21cn.com 和他联系