.NET 高級架構師0002 架構師之路(1)---面向過程和麪向對象

一、引言
     機算機科學是一門應用科學，它的知識體系是典型的倒三角結構，所用的基礎知識並很少，只是隨着應用領域和方向的不一樣，產生了不少的分支，因此說編程並非一件很困難的事情，一個高中生通過特定的訓練就能夠作獲得。可是，會編程和編好程絕對是兩碼事，一樣的程序員，有的人幾年以後成爲了架構師，有的人卻還在不停地coding，只不過ctrl-c、ctrl-v用得更加純熟了。在中國，編程人員最終的歸途無外乎兩條：一是轉向技術管理，它的終點是CTO；二是繼續深刻，它的終點是首席架構師，成爲CEO的人畢竟是少數。若是你如今仍是個普通的程序員，但願繼續在技術這條路上前進的話，我想你仍是應該先補充一點軟件工程的思想，學習一點有關設計模式的知識，只有具有這些能力，你才能從總體和宏觀層面來考慮問題、分析問題和解決問題。本人Coding了不少年，中間走了很多彎路，雖然最終沒什麼大成就，但總算有一些心得，很願意把本身的一些經驗拿出來跟你們分享，這或許對你的發展有所幫助。

由程序員轉爲架構師，最繞不開的概念就算是面向對象(OO)了。記得在大學的時候，咱們專業開了一門課叫《面向對象的編程》。那個時候，咱們剛剛學了一門C語言，開發環境用的仍是DOS下的Turbo C，半點項目開發的經驗都沒有，純粹的空對空。因此，一學期下來，我始終處於一種懵懂狀態，既沒領會面向過程和麪向對象到底有什麼區別，也沒搞懂面向對象能帶來什麼好處。

二、面向過程(OP)和麪向對象(OO)

 

2.1 蛋炒飯和蓋澆飯
      有人這麼形容OP和OO的不一樣：用面向過程的方法寫出來的程序是一份蛋炒飯，而用面向對象寫出來的程序是一份蓋澆飯。所謂蓋澆飯，北京叫蓋飯，東北叫燴飯，廣東叫碟頭飯，就是在一碗白米飯上面澆上一份蓋菜，你喜歡什麼菜，你就澆上什麼菜。我以爲這個比喻仍是比較貼切的。
蛋炒飯製做的細節，我不太清楚，由於我沒當過廚師，也不會作飯，但最後的一道工序確定是把米飯和雞蛋混在一塊兒炒勻。蓋澆飯呢，則是把米飯和蓋菜分別作好，你若是要一份紅燒肉蓋飯呢，就給你澆一份紅燒肉；若是要一份青椒土豆蓋澆飯，就給澆一份青椒土豆絲。

      蛋炒飯的好處就是入味均勻，吃起來香。若是恰巧你不愛吃雞蛋，只愛吃青菜的話，那麼惟一的辦法就是所有倒掉，從新作一份青菜炒飯了。蓋澆飯就沒這麼多麻煩，你只須要把上面的蓋菜撥掉，更換一份蓋菜就能夠了。蓋澆飯的缺點是入味不均，可能沒有蛋炒飯那麼香。
究竟是蛋炒飯好仍是蓋澆飯好呢？其實這類問題都很難回答，非要比個上下高低的話，就必須設定一個場景，不然只能說是各有所長。若是你們都不是美食家，沒那麼多講究，那麼從飯館角度來說的話，作蓋澆飯顯然比蛋炒飯更有優點，他能夠組合出來任意多的組合，並且不會浪費。

 

2.2 軟件工程
      蓋澆飯的好處就是「菜」「飯」分離，從而提升了製做蓋澆飯的靈活性。飯不滿意就換飯，菜不滿意換菜。用軟件工程的專業術語就是「可維護性」比較好，「飯」和「菜」的耦合度比較低。蛋炒飯將「蛋」「飯」攪和在一塊兒，想換「蛋」「飯」中任何一種都很困難，耦合度很高，以致於「可維護性」比較差。軟件工程追求的目標之一就是可維護性，可維護性主要表如今3個方面：可理解性、可測試性和可修改性。面向對象的主要好處就是顯著的改善了軟件的可維護性。

      面向過程(OP)和麪向對象(OO)是否是就是指編碼的兩種方式呢？不是！你拿到了一個用戶需求，好比有人要找你編個軟件，你是否是須要通過需求分析，而後進行整體/詳細設計，最後編碼，才能最終寫出軟件，交付給用戶。這個過程是符合人類基本行爲方式的：先想作什麼，再想如何去作，最後纔是作事情。有的同窗說：「我沒按照你說的步驟作啊，我是直接編碼的」。其實，你必定會經歷了這三個階段，只不過你潛意識裏沒有分得那麼清楚。對於拿到需求就編碼的人，可能編着編着，又得倒回去從新琢磨，仍是免不了這些過程，

      以OO爲例，對應於軟件開發的過程，OO衍生出3個概念：OOA、OOD和OOP。採用面向對象進行分析的方式稱爲OOA，採用面向對象進行設計的方式稱爲OOD，採用面向對象進行編碼的方式稱爲OOP。面向過程(OP)和麪向對象(OO)本質的區別在於分析方式的不一樣，最終致使了編碼方式的不一樣。

 

2.3 面向過程(OP)和麪向對象(OO)

      關於面向過程的編程(OPP)和麪向對象的編程(OOP),給出這它們的定義的人不少，您能夠從任何資料中找到很專業的解釋，但以個人經驗來看，講的相對枯燥一點，不是很直觀。除非您已經有了至關的積累，不然提及來仍是比較費勁。

      我是個老程序員出身，雖然如今的平常工做更多傾向了管理，但至今依然保持編碼的習慣，這句話什麼意思呢？我跟你們溝通應該沒有問題。不管你是在重複我走過的路，或者已經走在了個人前面，你們都會有那麼一段相同的經歷，都會在思想層面上有一種理解和默契，因此我仍是會盡可能按照大多數人的常規思惟寫下去。

      面向過程的編程(OPP)產生在前，面向對象的編程(OOP)產生在後，因此面向對象的編程(OOP)必定會繼承前者的一些優勢，並摒棄前者存在的一些缺點，這是符合人類進步的天然規律。二者在各自的發展和演變過程當中，也必定會相互借鑑，互相融合，來吸取對方優勢，從而出如今某些方面的趨同性，這些是必然的結果。即便二者有更多的類似點，也不會改變它們本質上的不一樣，由於它們的出發點就徹底是兩種大相徑庭的思惟方式。關於二者的關係，個人觀點是這樣的：面向對象編程(OOP)在局部上必定是面向過程(OP)的，面向過程的編程(OPP)在總體上應該借鑑面向對象(OO)的思想。這一段說的的確很空洞，並且也必定會有引來爭議，不過，我勸您仍是在閱讀了後面的內容以後，再來評判我觀點的正確與否。

      象C++、C#、Java等都是面向對象的語言，c,php(暫且這麼說，由於php4之後就支持OO)都是面向過程的語言，那麼是否是我用C++寫的程序必定就是面向對象，用c寫的程序必定就是面向過程呢？這種觀點顯然是沒有真正吃透二者的區別。語言永遠是一種工具，前輩們每創造出來的一種語言，都是你用來實現想法的利器。我以爲好多人用C#,Java寫出來的代碼，要是仔細看看，那實際就是用面向對象(OO)的語言寫的面向過程(OP)的程序。

      因此，即便給關羽一根木棍，給你一杆青龍偃月刀，他照樣能夠打得你滿頭是包。你就是扛着個偃月刀，也成不了關羽，由於你缺少關羽最本質的東西---絕世武功。一樣的道理，若是你沒有領會OO思想，怎麼可能寫得出真正的OO程序呢？面向對象(OO)和麪向過程(OP)絕對是兩種大相徑庭的思惟方式。

      那是否是面向過程就很差，也沒有存在的必要了？我歷來沒有這樣說過。事實上，面向過程的編程(OPP)已經存在了幾十年了，如今依然有不少人在使用。它的優勢就是邏輯不復雜的狀況下很容易理解，並且運行效率遠高於面向對象（OO）編寫的程序。因此，系統級的應用或準實時系統中，依然採用面向過程的編程(OPP)。固然，不少編程高手以及大師級的人物，他們因爲對於系統總體的掌控能力很強，也喜歡使用面向過程的編程(OPP)，好比像Apache,QMail,PostFix,ICE等等這些比較經典的系統都是OPP的產物。

      象php這些腳本語言，主要用於web開發，對於一些業務邏輯相對簡單的系統，也常使用面向過程的編程(OPP)，這也是php沒法跨入到企業級應用開發的緣由之一，不過php5目前已經可以很好的支持OO了。

 

2.4 詳解面向過程的編程(OPP)
 

      在面向對象出現以前，咱們採用的開發方法都是面向過程的編程(OPP)。面向過程的編程中最經常使用的一個分析方法是「功能分解」。咱們會把用戶需求先分解成模塊，而後把模塊分解成大的功能，再把大的功能分解成小的功能，整個需求就是按照這樣的方式，最終分解成一個一個的函數。這種解決問題的方式稱爲「自頂向下」，原則是「先總體後局部」，「先大後小」，也有人喜歡使用「自下向上」的分析方式，先解決局部難點，逐步擴大開來，最後組合出來整個程序。其實，這兩種方式殊路同歸，最終都能解決問題，但通常狀況下采用「自頂向下」的方式仍是較爲常見，由於這種方式最容易看清問題的本質。

      我舉個例子來講明面向過程的編程方式:

      用戶需求：老闆讓我寫個通用計算器。

      最終用戶就是老闆，我做爲程序員，任務就是寫一個計算器程序。OK，很簡單，如下就是用C語言完成的計算器：

      假定程序的文件名爲：main.c。

int main(int argc, char *argv[]){

    //變量初始化
    int nNum1,nNum2;
    char cOpr;
    int nResult;
    nNum1 = nNum2 = 0;
    cOpr = 0;
    nResult = 0;

    //輸入數據
    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); 

    //計算結果 
    if( cOpr == '+' ){
    nResult = nNum1 + nNum2;
    }else if( cOpr == '-' ){
    nResult = nNum1 - nNum2;
    }else{
    printf("Unknown operator!");
    return -1;
    }

    //輸出結果
    printf("The result is %d!",nResult);
    return 0;
}

 

      拋開細節不講，我想大多數人差很少都會這麼實現吧，很清晰，很簡單，充分體現了「簡單就是美」的原則，面向過程的編程就是這樣有條理的按照順序來逐步實現用戶需求。

凡是作過程序的人都知道，用戶需求歷來都不會是穩定的，最多隻可以作到「相對穩定」。用戶可能會隨時提出加個功能，減個功能的要求，也可能會要求改動一下流程，程序員最煩的就是頻繁地變更需求，尤爲是程序已經寫了大半了，但這種狀況是永遠沒法避免的，也不能徹底歸罪到客戶或者需求分析師。

      以咱們上面的代碼爲例，用戶可能會提出相似的要求：
      首先，你程序中實現了「加法」和「減法」，我還想讓它也能計算「乘法」、「除法」。
      其次，你如今的人機界面太簡單了，我還想要個Windows計算器的界面或者Mac計算器的界面。

      用戶需求開始多了，我得琢磨琢磨該如何去寫這段代碼了。我今天加了「乘」「除」的運算，明天保不齊又得讓我加個「平方」、「立方」的運算，這要是把全部的運算都窮盡了，怎麼也得寫個千八百行代碼吧。還有，用戶要求界面可以更換，還得寫一大堆界面生成的代碼，又得來個千八百行。之後，這麼多代碼堆在一塊兒，怎麼去維護，找個變量得半天，看懂了代碼得半天，萬一不當心改錯了，還得調半天。另外，界面設計我也不擅長，得找個更專業的人來作，作完了以後再加進來吧。這個過程也就是「軟件危機」產生的過程。伴隨着軟件普遍地應用於各個領域，軟件開發的規模變得愈來愈大，複雜度愈來愈高，而其用戶的需求愈來愈不穩定。

      根據用戶提出的兩個需求，面向過程的編程該如何去應對呢？我想你們都很清楚怎麼去改。Very easy，把「計算」和「界面」分開作成兩個獨立的函數，封裝到不一樣的文件中。
      假定程序的文件名爲：main.c。

#include "interface.h"
#include "calculate.h"
int main(int argc, char *argv[]){

    //變量初始化
    int nNum1,nNum2;
    char cOpr;
    int nResult;
    nNum1 = nNum2 = 0;
    cOpr = 0;
    nResult = 0;

    //輸入數據
    if( getParameters(&nNum1,&nNum2,&cOpr) == -1 )
    return -1;

    //計算結果 
    if( calcMachine(nNum1,nNum2,cOpr,&nResult) == -1 )
    return -1;

    //輸出結果
    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;
}

      面向過程的編程(OPP)就是將用戶需求進行「功能分解」。把用戶需求先分解成模塊(.h,.c)，再把模塊(.h,.c)分解成大的功能(function)，而後把大的功能(function)分解成小的功能(function)，如此類推。

      功能分解是一項頗有技術含量的工做，它不只須要分解者具備豐富的實戰經驗，並且須要科學的理論做爲指導。如何分解，分解原則是什麼，模塊粒度多大合適？這些都是架構師的要考慮的問題，也是咱們後面要着重講的內容。

面向過程的編程(OPP)優勢是程序順序執行，流程清晰明瞭。它的缺點是主控程序承擔了太多的任務，各個模塊都須要主控程序進行控制和調度，主控和模塊之間的承擔的任務不均衡。       有的人把面向過程定義爲：算法 + 數據結構，我以爲也很準確。面向過程的編程中算法是核心，數據處於從屬地位，數據隨算法而流動。因此採用面向過程的方式進行編程，通常在動手以前，都要編寫一份流程圖或是數據流圖。