面向对象设计的新视角

Alan Shalloway是Net Objectives的创建者和总裁，自1981年起，为工业界提供面向对象和软件开发的指导和培训，如Attachmate, Avaya, Boeing, IBM, Microsoft, Phillips Medical Systems, Price Waterhouse Coopers, QWest等，Alan的研究范围包括：design patterns, Java, C++, XML, XP和敏捷软件开发。他的书"Design Patterns Explained: A New Perspective on Object-Oriented Design"（中译本《设计模式精解》即将发行，由透明（gigix）翻译）被《设计模式》的作者John Vlissides称为最好的设计模式入门书籍。Alan曾在MIT获得计算机科学硕士学位。以下是交流实录。由gigix翻译。
模式矩阵
　　gigix：最近好象你快变成一个XPer了，是不是？最近你最喜欢的方法学是什么？ 
　　shalloway：SCRUM也有很多精彩的思想。 
　　gigix：那你还喜欢模式矩阵吗？ 
　　shalloway：我正在重新写模式矩阵，我打算再把它扩展一些。 
　　gigix：你现在怎么看待模式矩阵呢？使用模式矩阵来做预先设计，这样的方法好吗？ 　　shalloway：模式矩阵是学习模式的好工具，我想它的主要优点是能够用来进行模式之间的比较和对比。对模式矩阵的研究仍在进行之中。另外，我认为预先的设计和渐进的设计都是有必要的。当你对问题领域非常熟悉时，你可以在预先的设计中留下扩展的空间。但是，扩展的空间不能留得太多，我们不想实现不需要的东西。另一方面，我很赞赏XP中“简单”的原则。除非需要，否则不要实现任何东西。我的原则是： 
　　1、测试优先（并保证测试的自动化）； 
　　2、切实遵循松耦合、高内聚、无冗余的原则，用代码表明自己的意图。 
　　gigix：我觉得模式矩阵和敏捷方法是冲突的，是吗？ 
　　shalloway：为什么你会这么想呢？ 
　　gigix：因为它提倡使用模式预先做设计。 
　　shalloway：让我来解释一下：也许XP的确说过“不要预先做任何设计”，但是其他敏捷方法通常不会这样。敏捷方法的基础是迭代式开发、每天至少构建一次、经常听取客户的反馈、重视人的价值、自动化测试和及时的重构。“不做预先设计”和“成对编程”是XP的实践，但不是所有敏捷方法的实践。我不相信只要使用模式就会造成过分设计。但是，也不要想当然地去使用模式。只有当你看到问题领域的状况和某个模式完全符合时，才能应用这个模式。我经常听见人们问：“我的Strategies在哪里？”这就是误用了模式：当你手上只有锤子时，你就想把所有的问题都当成钉子。模式实际上是事物之间的关联。比如说，Strategy模式就描述了“可能使用不同规则的事物”之间的关联。模式教给我们一种看待问题领域的新视角。 
设计模式
　　xlp223：你认为新手应该从哪些模式开始学习呢？ 
　　shalloway：入门的模式：Strategy、Abstract Factory、Composite、Bridge、Factory Method、Proxy、Decorator、Observer、Iterator、Adaptor、Facade和Template Method。就算你不用它们做设计，这些模式包含的概念也是开发者需要知道的。 　　gigix：您看了最近Joshua Kerievsky在SDMagazine上发表的文章吗？他认为模式很容易造成过分工程。 
　　shalloway：只有当你用错了模式的时候，它们才会造成过分工程。可惜，大半的人都会用错。不过，正如我经常说的--模式是用来描述问题领域中事物的关联的。只要我们不想当然地虚构一些不存在的东西，模式就不会伤害我们。 　　crystal_y：大量的领域知识→倾向于提前设计→可能过分工程，到什么时候算完？要知道“什么时候该停”，我们需要什么呢？经验吗？更多的领域知识吗？更多的计算机科学知识吗？ 　　shalloway：在预先做设计的时候，只需要表现出问题领域的概念就可以了，不要操心特定的实现方法。敏捷方法会强迫你这样做，因为它要求你在一定的时间内实现一定数量的功能。 　　crystal_y：领域知识可以帮助我们更好地理解问题，而模式则可以帮助我们理解问题的抽象。敏捷方法则可以帮助我们更快地得到反馈，以改进我们的理解。对吗？ 　　shalloway：实际上，模式会从分析、设计和实现的角度来告诉我们问题。比如说，在分析阶段，我可能会发现我有几种不同的文档，需要支持不同的输出设备。所以，我看到系统中有文本、图片……它们使用激光打印机、绘图仪、点阵等等作为输出设备。这正是Bridge模式的场景。所以，我可以用一个抽象（不同的文档类型）来定义问题领域，然后给它以不同的实现（点阵、绘图仪等等）。现在我不必担心如何实现，因为我对Bridge模式很有把握。要求更快得到反馈则使你不得不对开发过程进行调整，因为你不能再等待完整的需求，也不能再希望做完整的系统设计，也不能先做完所有的编码工作再测试。 　　xlp223：关于模式的好处，您已经谈了很多。我想知道，您认为设计模式有什么缺陷？ 
　　shalloway：我想设计模式最大的问题就是“设计”这个词，它让人们会觉得模式就是关于设计的。实际上，模式并不仅仅限于设计阶段，之所以它会叫“设计模式”，是因为Gamma他们研究的主要是可复用的设计方案。在分析阶段和实现阶段，都有相关的模式。
面向对象设计
　　zergo：您能告诉我设计对象时的一些原则吗？ 
　　shalloway：对象是负有责任的事物。它们对自己负责。你通过接口来与它们交谈。你只管它们"做什么"，而不用管它们"怎么做"。
　　yhufo：类的接口总是比较难设计，您能告诉我一些接口设计的技巧吗？ 
　　shalloway：当你设计接口时，不要只想到手上的情况，还要想到现在的情况可能发生哪些变化，这是很重要的。但是，为了保持开发过程的敏捷，在你考虑其他情况时，不要对接口做不必要的扩展。不过，有时候通过展望未来的需求，你可以得到一个比较具有普遍意义的解决方案。 
　　Charity_Zhou：您怎么看待软件设计中复用性和复杂性的关系？ 
　　shalloway：在面向对象设计中有一种不好的倾向：从一开始就强迫可复用的代码。这本来不是一种好的想法，但我们却经常这样做。我们设计超类的时候很注意复用性，然后在需要变化的时候就在子类中覆盖超类的方法。问题是，这常常会导致不相关的概念之间产生耦合。比如说吧，假设你要创建一个销售定单系统，你用超类来表现相似的概念（税费、运费等等"费用"），然后在子类中来区分它们。结果，你就在税费和运费之间造成了耦合。一段时间里，这不成问题，但是它终究会出问题。它会使你的系统难以理解。在编程的时候，我们需要注意松耦合（以避免副作用）和高内聚（为了让代码清楚易读），还要避免冗余（出于效率的考量）。我们能够把握自己这边出现的复杂性--把它们藏在接口或者抽象类的后面。而对于问题领域出现的事物，我们就应该问问自己：它是做某一件事的特定方法吗？还是做某一类事情的普遍方法？《设计模式》这本书告诉了我们如何寻找可能发生变化的东西，如何封装变化点：找到普遍的概念，为普遍概念定义接口，让客户调用该接口；对于特定的方法，实现该普遍接口。 　　gigix：我认为面向对象设计的原则（例如开放-封闭原则）比具体的模式更重要，是吗？ 
　　shalloway：我同意。模式只是一种具体的解决方案。不过，XP认为：根本不要管OCP（开放-封闭原则）。 
　　gigix：啊？如果不遵循OCP，又怎么保证代码的质量呢？ 
　　shalloway：你根本不可能写出永不修改的代码，而这正是OCP的目标。但是，请问问你自己，为什么要避免修改代码呢？当然，理由会有很多。比如说，好多代码都很脆弱--如果修改了一个地方，就会破坏另一个地方。但是，如果你一开始就想着降低代码的耦合程度，那么修改就不会造成副作用。你可能又会找出另一个理由：如果我修改了代码，就必须重新做测试。但是，如果你预先准备好了自动化测试，那么系统测试的代价也不会很高昂。软件开发者中流传着一个说法：我们用了大量的时间来修复错误。是吗？有多少人这样想？想想你最难的问题，最难的错误。现在，想想你用了多少时间来找到代码中的错误？如果代码结构良好，你能节约多少时间？如果代码中保持松耦合，又能节约多少时间？不管怎么说，大半的时间都不是耗在修复上面。错误的修复耗费的时间是比较少的，发现错误所需的时间要多得多。 
　　gigix：同意。 
　　shalloway：在80年代，我把一半的编码时间（也就是全部时间的10%）用在了我写的一个系统上。那时我的编码技巧还很不成熟，代码里有很多耦合，内聚程度也不好。这是一次很好的体验。 
　　gigix：那么它肯定很难维护。 　　shalloway：对。如果没有强内聚、耦合又紧密、测试又少，那么系统的确很难维护。 
　　gigix：我还有个问题。在OOD中，哪些原则是最重要的？ 
　　shalloway：我无法说哪些原则是“最重要”的，但是我可以列举出一些重要的原则。你应该把对象看成定义良好的责任；对象应该对自己负责；封装是某种形式的隐藏：隐藏数据、实现或者是类；让事物之间的耦合明确化（松耦合）；每个方法做一件事、也只做一件事；类只包含相关的方法；尽量避免冗余。 
　　outmyth：我要怎么达到“低耦合”这个目标呢？ 
　　shalloway：“低耦合”意味着要这样定义你的接口：让调用对象正好可以送出服务对象需要的所有信息。私有数据和私有方法可能会有帮助。 
　　crystal_y：抽象、共同点/变化点分析，这些是得到松耦合的核心吗？ 
　　shalloway：这些东西可以帮助你以一种更好的方式来看待问题领域。如果你这样编程，那么要处理的东西就少得多了。设计接口的时候只需要考虑如何表现变化事物之间的共同点就行了。 
　　agilemind：粒度适当的、松耦合的设计模式真正的价值是什么，您能告诉我吗？ 
　　shalloway：松耦合的事物可以发生变化而不引起副作用，也不至于造成很多代码修改。 
敏捷方法和XP 
　　leohoo：敏捷方法和XP之间有什么区别，您能告诉我吗？ 
　　shalloway：XP是一种敏捷过程。它有四种价值：勇气、简单、诚实和交流。它有12条实践。它是进行敏捷开发的一种方法。当然，也有其他的敏捷方法，SCRUM就很不错。就连RUP，你也可以按照敏捷的方法来使用它。敏捷是一种方法，它认为你不可能一开始就知道所有的需求，起码在大多数的项目中是这样。如果你能够提前知道所有的需求，那么你就不需要敏捷方法。 　　simaetin："诚实"？还是"反馈"？ 
　　shalloway："诚实"是XP的一种价值，"反馈"则是你需要得到的东西。所有的敏捷方法都要求尽量听取用户的反馈，所以你应该少做早期准备工作。早期准备越少，你就能越快地给用户看一些原型产品，并得到反馈。当然，每个人都应该根据自己的需要而取舍XP的价值。就我个人而言，我不一定会从XP开始。我会从这些实践开始：预先准备自动化测试、每天构建、迭代。也许SCRUM会更容易实现。不过，如果你喜欢成对编程--那就去做吧。我觉得成对编程很不错，但是也有些人不喜欢它，这多半是因为美国人崇尚西部牛仔式的个人英雄主义。 　　flyingsaucer：有人说XP适用于有经验的开发者，而不适合新手，您怎么看呢？ 
　　shalloway：我想，在XP的项目中的确需要一些高级开发者。但是，任何没有高级开发者的项目都肯定会遇到麻烦。如果没有很好的编码技巧，持续的重构也会让人觉得不舒服，但是，如果使用XP，起码你只需要让一半的开发者知道自己要做的事，而另一半的人可以先坐在一边学习。 其他技术
　　flyingsaucer：Shalloway先生，您对AOP（Aspect-Oriented-Programming）怎么看？它未来的发展会如何？ 　　shalloway：我没有研究过。不过，一些我很尊敬的人说它很不错。如果有时间，我会多学习一些的。 
　　sinba72：您能给我推荐一本好的UML书吗？我是个UML的初学者。 
　　shalloway：Martin Fowler的UML Distilled不错。 
　　pplove.shao：您能告诉我一些OR映射的模式吗？ 
　　shalloway：我没研究过OR映射，不过我可以告诉你到哪儿去找这些资料。Scott Ambler已经做了很多这方面的研究，但是还没有完成，你可以到www.ronin-intl.com去看看。另外，他也够有名了，在Yahoo!上就能搜索到他。 　　cajan2：您能告诉我如何在实时系统中应用模式吗？ 
　　shalloway：对于实时系统，我没有多少经验。不过，关于这个主题，最好的书就是Schmidt的Pattern Oriented Software Architecture Volume 2。 
　　banq：在EJB中有多少设计模式？ 
　　shalloway：有一本关于EJB模式的好书：EJB Design Patterns。可惜据我所知，这本书只有英文版本。EJB之所以很有用，是因为通过EJB我们可以把特定的功能放进一个对象里面，然后再也不必担心对象的生存周期、存储之类的事情。即使不使用EJB，这些设计思想也是很重要的。
 
告别
　　shalloway：有件事我得声明一下：我参加今天的交流，不光是为了宣传我们的书，还因为我有可能到中国来做培训。我希望有人能帮助我安排到中国的行程。如果你能够帮忙，请和我联系：[e-mail]。 　　gigix：欢迎来中国。 
　　shalloway：夜已经很深了。很高兴今天和大家交流，我希望过几个月能再有这样的活动。再见，各位。感谢UMLChina主办今天的交流。感谢所有人的参与。 　　cajan2：Shalloway先生，很高兴今天能和您交流。再见。 
注： 
　　模式矩阵（Pattern Matrix）是Alan Shalloway在Design Patterns Explained中提出的一种分析、设计方法。 　　XP中的价值的确是"反馈（feedback）"而非"诚实（honesty）"，Shalloway先生可能记忆有误。 　　用成对编程的方法，初级开发者可以向同组的高级开发者学习，并尽量作出自己的贡献。