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.NET 高级架构师0002 架构师之路(1)---面向过程和面向对象

2024-08-22 04:00:03   223人阅读

1、引言
     机算机科学是一门应用科学，它的知识体系是典型的倒三角结构，所用的基础知识并不多，只是随着应用领域和方向的不同，产生了很多的分支，所以说编程并不是一件很困难的事情，一个高中生经过特定的训练就可以做得到。但是，会编程和编好程绝对是两码事，同样的程序员，有的人几年之后成为了架构师，有的人却还在不停地coding，只不过ctrl-c、ctrl-v用得更加纯熟了。在中国，编程人员最终的归途无外乎两条：一是转向技术管理，它的终点是CTO；二是继续深入，它的终点是首席架构师，成为CEO的人毕竟是少数。如果你现在还是个普通的程序员，希望继续在技术这条路上前进的话，我想你还是应该先补充一点软件工程的思想，学习一点有关设计模式的知识，只有具备这些能力，你才能从整体和宏观层面来考虑问题、分析问题和解决问题。本人Coding了很多年，中间走了不少弯路，虽然最终没什么大成就，但总算有一些心得，很愿意把自己的一些经验拿出来跟大家分享，这或许对你的发展有所帮助。
由程序员转为架构师，最绕不开的概念就算是面向对象(OO)了。记得在大学的时候，我们专业开了一门课叫《面向对象的编程》。那个时候，我们刚刚学了一门C语言，开发环境用的还是DOS下的Turbo C，半点项目开发的经验都没有，纯粹的空对空。所以，一学期下来，我始终处于一种懵懂状态，既没领会面向过程和面向对象到底有什么区别，也没搞懂面向对象能带来什么好处。

2、面向过程(OP)和面向对象(OO)
 

2.1 蛋炒饭和盖浇饭
      有人这么形容OP和OO的不同：用面向过程的方法写出来的程序是一份蛋炒饭，而用面向对象写出来的程序是一份盖浇饭。所谓盖浇饭，北京叫盖饭，东北叫烩饭，广东叫碟头饭，就是在一碗白米饭上面浇上一份盖菜，你喜欢什么菜，你就浇上什么菜。我觉得这个比喻还是比较贴切的。
蛋炒饭制作的细节，我不太清楚，因为我没当过厨师，也不会做饭，但最后的一道工序肯定是把米饭和鸡蛋混在一起炒匀。盖浇饭呢，则是把米饭和盖菜分别做好，你如果要一份红烧肉盖饭呢，就给你浇一份红烧肉；如果要一份青椒土豆盖浇饭，就给浇一份青椒土豆丝。

      蛋炒饭的好处就是入味均匀，吃起来香。如果恰巧你不爱吃鸡蛋，只爱吃青菜的话，那么唯一的办法就是全部倒掉，重新做一份青菜炒饭了。盖浇饭就没这么多麻烦，你只需要把上面的盖菜拨掉，更换一份盖菜就可以了。盖浇饭的缺点是入味不均，可能没有蛋炒饭那么香。
到底是蛋炒饭好还是盖浇饭好呢？其实这类问题都很难回答，非要比个上下高低的话，就必须设定一个场景，否则只能说是各有所长。如果大家都不是美食家，没那么多讲究，那么从饭馆角度来讲的话，做盖浇饭显然比蛋炒饭更有优势，他可以组合出来任意多的组合，而且不会浪费。
 
2.2 软件工程
      盖浇饭的好处就是“菜”“饭”分离，从而提高了制作盖浇饭的灵活性。饭不满意就换饭，菜不满意换菜。用软件工程的专业术语就是“可维护性”比较好，“饭”和“菜”的耦合度比较低。蛋炒饭将“蛋”“饭”搅和在一起，想换“蛋”“饭”中任何一种都很困难，耦合度很高，以至于“可维护性”比较差。软件工程追求的目标之一就是可维护性，可维护性主要表现在3个方面：可理解性、可测试性和可修改性。面向对象的主要好处就是显著的改善了软件的可维护性。

      面向过程(OP)和面向对象(OO)是不是就是指编码的两种方式呢？不是！你拿到了一个用户需求，比如有人要找你编个软件，你是不是需要经过需求分析，然后进行总体/详细设计，最后编码，才能最终写出软件，交付给用户。这个过程是符合人类基本行为方式的：先想做什么，再想如何去做，最后才是做事情。有的同学说：“我没按照你说的步骤做啊，我是直接编码的”。其实，你一定会经历了这三个阶段，只不过你潜意识里没有分得那么清楚。对于拿到需求就编码的人，可能编着编着，又得倒回去重新琢磨，还是免不了这些过程，

      以OO为例，对应于软件开发的过程，OO衍生出3个概念：OOA、OOD和OOP。采用面向对象进行分析的方式称为OOA，采用面向对象进行设计的方式称为OOD，采用面向对象进行编码的方式称为OOP。面向过程(OP)和面向对象(OO)本质的区别在于分析方式的不同，最终导致了编码方式的不同。
 
2.3 面向过程(OP)和面向对象(OO)
      关于面向过程的编程(OPP)和面向对象的编程(OOP),给出这它们的定义的人很多，您可以从任何资料中找到很专业的解释，但以我的经验来看，讲的相对枯燥一点，不是很直观。除非您已经有了相当的积累，否则说起来还是比较费劲。
      我是个老程序员出身，虽然现在的日常工作更多倾向了管理，但至今依然保持编码的习惯，这句话什么意思呢？我跟大家沟通应该没有问题。无论你是在重复我走过的路，或者已经走在了我的前面，大家都会有那么一段相同的经历，都会在思想层面上有一种理解和默契，所以我还是会尽量按照大多数人的常规思维写下去。
      面向过程的编程(OPP)产生在前，面向对象的编程(OOP)产生在后，所以面向对象的编程(OOP)一定会继承前者的一些优点，并摒弃前者存在的一些缺点，这是符合人类进步的自然规律。两者在各自的发展和演变过程中，也一定会相互借鉴，互相融合，来吸收对方优点，从而出现在某些方面的趋同性，这些是必然的结果。即使两者有更多的相似点，也不会改变它们本质上的不同，因为它们的出发点就完全是两种截然不同的思维方式。关于两者的关系，我的观点是这样的：面向对象编程(OOP)在局部上一定是面向过程(OP)的，面向过程的编程(OPP)在整体上应该借鉴面向对象(OO)的思想。这一段说的的确很空洞，而且也一定会有引来争议，不过，我劝您还是在阅读了后面的内容之后，再来评判我观点的正确与否。
      象C++、C#、Java等都是面向对象的语言，c,php(暂且这么说，因为php4以后就支持OO)都是面向过程的语言，那么是不是我用C++写的程序一定就是面向对象，用c写的程序一定就是面向过程呢？这种观点显然是没有真正吃透两者的区别。语言永远是一种工具，前辈们每创造出来的一种语言，都是你用来实现想法的利器。我觉得好多人用C#,Java写出来的代码，要是仔细看看，那实际就是用面向对象(OO)的语言写的面向过程(OP)的程序。
      所以，即使给关羽一根木棍，给你一杆青龙偃月刀，他照样可以打得你满头是包。你就是扛着个偃月刀，也成不了关羽，因为你缺乏关羽最本质的东西---绝世武功。同样的道理，如果你没有领会OO思想，怎么可能写得出真正的OO程序呢？面向对象(OO)和面向过程(OP)绝对是两种截然不同的思维方式。
      那是不是面向过程就不好，也没有存在的必要了？我从来没有这样说过。事实上，面向过程的编程(OPP)已经存在了几十年了，现在依然有很多人在使用。它的优点就是逻辑不复杂的情况下很容易理解，而且运行效率远高于面向对象（OO）编写的程序。所以，系统级的应用或准实时系统中，依然采用面向过程的编程(OPP)。当然，很多编程高手以及大师级的人物，他们由于对于系统整体的掌控能力很强，也喜欢使用面向过程的编程(OPP)，比如像Apache,QMail,PostFix,ICE等等这些比较经典的系统都是OPP的产物。
      象php这些脚本语言，主要用于web开发，对于一些业务逻辑相对简单的系统，也常使用面向过程的编程(OPP)，这也是php无法跨入到企业级应用开发的原因之一，不过php5目前已经能够很好的支持OO了。
 
2.4 详解面向过程的编程(OPP)
 
      在面向对象出现之前，我们采用的开发方法都是面向过程的编程(OPP)。面向过程的编程中最常用的一个分析方法是“功能分解”。我们会把用户需求先分解成模块，然后把模块分解成大的功能，再把大的功能分解成小的功能，整个需求就是按照这样的方式，最终分解成一个一个的函数。这种解决问题的方式称为“自顶向下”，原则是“先整体后局部”，“先大后小”，也有人喜欢使用“自下向上”的分析方式，先解决局部难点，逐步扩大开来，最后组合出来整个程序。其实，这两种方式殊路同归，最终都能解决问题，但一般情况下采用“自顶向下”的方式还是较为常见，因为这种方式最容易看清问题的本质。
      我举个例子来说明面向过程的编程方式:
      用户需求：老板让我写个通用计算器。
      最终用户就是老板，我作为程序员，任务就是写一个计算器程序。OK，很简单，以下就是用C语言完成的计算器：
      假定程序的文件名为：main.c。
int main(int argc, char *argv[]){
    //变量初始化
    int nNum1,nNum2;
    char cOpr;
    int nResult;
    nNum1 = nNum2 = 0;
    cOpr = 0;
    nResult = 0;
    //输入数据
    printf("Please input the first number:\r\n");
    scanf("%d",&nNum1);
    printf("Please input the operator:\r\n");
    scanf("%s",&cOpr);
    printf("Please input the second number:\r\n");
    scanf("%d",&nNum2); 
    //计算结果 
    if( cOpr == ‘+‘ ){
    nResult = nNum1 + nNum2;
    }else if( cOpr == ‘-‘ ){
    nResult = nNum1 - nNum2;
    }else{
    printf("Unknown operator!");
    return -1;
    }
    //输出结果
    printf("The result is %d!",nResult);
    return 0;
}
 
      抛开细节不讲，我想大多数人差不多都会这么实现吧，很清晰，很简单，充分体现了“简单就是美”的原则，面向过程的编程就是这样有条理的按照顺序来逐步实现用户需求。
凡是做过程序的人都知道，用户需求从来都不会是稳定的，最多只能够做到“相对稳定”。用户可能会随时提出加个功能，减个功能的要求，也可能会要求改动一下流程，程序员最烦的就是频繁地变动需求，尤其是程序已经写了大半了，但这种情况是永远无法避免的，也不能完全归罪到客户或者需求分析师。
      以我们上面的代码为例，用户可能会提出类似的要求：
      首先，你程序中实现了“加法”和“减法”，我还想让它也能计算“乘法”、“除法”。
      其次，你现在的人机界面太简单了，我还想要个Windows计算器的界面或者Mac计算器的界面。
      用户需求开始多了，我得琢磨琢磨该如何去写这段代码了。我今天加了“乘”“除”的运算，明天保不齐又得让我加个“平方”、“立方”的运算，这要是把所有的运算都穷尽了，怎么也得写个千八百行代码吧。还有，用户要求界面能够更换，还得写一大堆界面生成的代码，又得来个千八百行。以后，这么多代码堆在一起，怎么去维护，找个变量得半天，看懂了代码得半天，万一不小心改错了，还得调半天。另外，界面设计我也不擅长，得找个更专业的人来做，做完了之后再加进来吧。这个过程也就是“软件危机”产生的过程。伴随着软件广泛地应用于各个领域，软件开发的规模变得越来越大，复杂度越来越高，而其用户的需求越来越不稳定。
      根据用户提出的两个需求，面向过程的编程该如何去应对呢？我想大家都很清楚怎么去改。Very easy，把“计算”和“界面”分开做成两个独立的函数，封装到不同的文件中。
      假定程序的文件名为：main.c。
#include "interface.h"
#include "calculate.h"
int main(int argc, char *argv[]){
    //变量初始化
    int nNum1,nNum2;
    char cOpr;
    int nResult;
    nNum1 = nNum2 = 0;
    cOpr = 0;
    nResult = 0;
    //输入数据
    if( getParameters(&nNum1,&nNum2,&cOpr) == -1 )
    return -1;
    //计算结果 
    if( calcMachine(nNum1,nNum2,cOpr,&nResult) == -1 )
    return -1;
    //输出结果
    printf("The result is %d!",nResult);
    return 0;
}
interface.h:
int getParameters(int *nNum1,int * nNum2,char *cOpr);
interface.c:
int getParameters(int *nNum1,int * nNum2,char *cOpr){
    printf("Please input the first number:\r\n");
    scanf("%d",nNum1);
    printf("Please input the operator:\r\n");
    scanf("%s",cOpr);
    printf("Please input the second number:\r\n");
    scanf("%d",nNum2);
    return 0;
}
calculate.h:
int calcMachine(int nNum1,int nNum2,char cOpr, int *nResult);
calculate.c:
int calcMachine(int nNum1,int nNum2,char cOpr,int *nResult){
    if( cOpr == ‘+‘ ){
        *nResult = nNum1 + nNum2;
    }else if( cOpr == ‘-‘ ){
        *nResult = nNum1 - nNum2;
    }else{
        printf("Unknown operator!");
        return -1;
    };
    return 0;
}
      面向过程的编程(OPP)就是将用户需求进行“功能分解”。把用户需求先分解成模块(.h,.c)，再把模块(.h,.c)分解成大的功能(function)，然后把大的功能(function)分解成小的功能(function)，如此类推。
      功能分解是一项很有技术含量的工作，它不仅需要分解者具有丰富的实战经验，而且需要科学的理论作为指导。如何分解，分解原则是什么，模块粒度多大合适？这些都是架构师的要考虑的问题，也是我们后面要着重讲的内容。
面向过程的编程(OPP)优点是程序顺序执行，流程清晰明了。它的缺点是主控程序承担了太多的任务，各个模块都需要主控程序进行控制和调度，主控和模块之间的承担的任务不均衡。
      有的人把面向过程定义为：算法 + 数据结构，我觉得也很准确。面向过程的编程中算法是核心，数据处于从属地位，数据随算法而流动。所以采用面向过程的方式进行编程，一般在动手之前，都要编写一份流程图或是数据流图。

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