.NET 高级架构师0002 架构师之路(1)---面向过程和面向对象

一、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，所用的基础知识并很少，只是随着应用领域和方向的不一样，产生了不少的分支，因此说编程并非一件很困难的事情，一个高中生通过特定的训练就能够作获得。可是，会编程和编好程绝对是两码事，一样的程序员，有的人几年以后成为了架构师，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；二是继续深刻，它的终点是首席架构师，成为CEO的人毕竟是少数。若是你如今仍是个普通的程序员，但愿继续在技术这条路上前进的话，我想你仍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，只有具有这些能力，你才能从总体和宏观层面来考虑问题、分析问题和解决问题。本人Coding了不少年，中间走了很多弯路，虽然最终没什么大成就，但总算有一些心得，很愿意把本身的一些经验拿出来跟你们分享，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，咱们专业开了一门课叫《面向对象的编程》。那个时候，咱们刚刚学了一门C语言，开发环境用的仍是DOS下的Turbo C，半点项目开发的经验都没有，纯粹的空对空。因此，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。

二、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的不一样：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。我以为这个比喻仍是比较贴切的。
蛋炒饭制做的细节，我不太清楚，由于我没当过厨师，也不会作饭，但最后的一道工序确定是把米饭和鸡蛋混在一块儿炒匀。盖浇饭呢，则是把米饭和盖菜分别作好，你若是要一份红烧肉盖饭呢，就给你浇一份红烧肉；若是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。若是恰巧你不爱吃鸡蛋，只爱吃青菜的话，那么惟一的办法就是所有倒掉，从新作一份青菜炒饭了。盖浇饭就没这么多麻烦，你只须要把上面的盖菜拨掉，更换一份盖菜就能够了。盖浇饭的缺点是入味不均，可能没有蛋炒饭那么香。
究竟是蛋炒饭好仍是盖浇饭好呢？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，不然只能说是各有所长。若是你们都不是美食家，没那么多讲究，那么从饭馆角度来说的话，作盖浇饭显然比蛋炒饭更有优点，他能够组合出来任意多的组合，并且不会浪费。

 

2.2 软件工程
      盖浇饭的好处就是“菜”“饭”分离，从而提升了制做盖浇饭的灵活性。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”搅和在一块儿，想换“蛋”“饭”中任何一种都很困难，耦合度很高，以致于“可维护性”比较差。软件工程追求的目标之一就是可维护性，可维护性主要表如今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)是否是就是指编码的两种方式呢？不是！你拿到了一个用户需求，好比有人要找你编个软件，你是否是须要通过需求分析，而后进行整体/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：先想作什么，再想如何去作，最后才是作事情。有的同窗说：“我没按照你说的步骤作啊，我是直接编码的”。其实，你必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，又得倒回去从新琢磨，仍是免不了这些过程，

      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一样，最终致使了编码方式的不一样。

 

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不少，您能够从任何资料中找到很专业的解释，但以个人经验来看，讲的相对枯燥一点，不是很直观。除非您已经有了至关的积累，不然提及来仍是比较费劲。

      我是个老程序员出身，虽然如今的平常工做更多倾向了管理，但至今依然保持编码的习惯，这句话什么意思呢？我跟你们沟通应该没有问题。不管你是在重复我走过的路，或者已经走在了个人前面，你们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，因此我仍是会尽可能按照大多数人的常规思惟写下去。

      面向过程的编程(OPP)产生在前，面向对象的编程(OOP)产生在后，因此面向对象的编程(OOP)必定会继承前者的一些优势，并摒弃前者存在的一些缺点，这是符合人类进步的天然规律。二者在各自的发展和演变过程当中，也必定会相互借鉴，互相融合，来吸取对方优势，从而出如今某些方面的趋同性，这些是必然的结果。即便二者有更多的类似点，也不会改变它们本质上的不一样，由于它们的出发点就彻底是两种大相径庭的思惟方式。关于二者的关系，个人观点是这样的：面向对象编程(OOP)在局部上必定是面向过程(OP)的，面向过程的编程(OPP)在总体上应该借鉴面向对象(OO)的思想。这一段说的的确很空洞，并且也必定会有引来争议，不过，我劝您仍是在阅读了后面的内容以后，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，由于php4之后就支持OO)都是面向过程的语言，那么是否是我用C++写的程序必定就是面向对象，用c写的程序必定就是面向过程呢？这种观点显然是没有真正吃透二者的区别。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。我以为好多人用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。

      因此，即便给关羽一根木棍，给你一杆青龙偃月刀，他照样能够打得你满头是包。你就是扛着个偃月刀，也成不了关羽，由于你缺少关羽最本质的东西---绝世武功。一样的道理，若是你没有领会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)绝对是两种大相径庭的思惟方式。

      那是否是面向过程就很差，也没有存在的必要了？我历来没有这样说过。事实上，面向过程的编程(OPP)已经存在了几十年了，如今依然有不少人在使用。它的优势就是逻辑不复杂的状况下很容易理解，并且运行效率远高于面向对象（OO）编写的程序。因此，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)。固然，不少编程高手以及大师级的人物，他们因为对于系统总体的掌控能力很强，也喜欢使用面向过程的编程(OPP)，好比像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没法跨入到企业级应用开发的缘由之一，不过php5目前已经可以很好的支持OO了。

 

2.4 详解面向过程的编程(OPP)
 

      在面向对象出现以前，咱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经常使用的一个分析方法是“功能分解”。咱们会把用户需求先分解成模块，而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“先总体后局部”，“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，但通常状况下采用“自顶向下”的方式仍是较为常见，由于这种方式最容易看清问题的本质。

      我举个例子来讲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，我做为程序员，任务就是写一个计算器程序。OK，很简单，如下就是用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，我想大多数人差很少都会这么实现吧，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。

凡是作过程序的人都知道，用户需求历来都不会是稳定的，最多只可以作到“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更需求，尤为是程序已经写了大半了，但这种状况是永远没法避免的，也不能彻底归罪到客户或者需求分析师。

      以咱们上面的代码为例，用户可能会提出相似的要求：
      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，你如今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，这要是把全部的运算都穷尽了，怎么也得写个千八百行代码吧。还有，用户要求界面可以更换，还得写一大堆界面生成的代码，又得来个千八百行。之后，这么多代码堆在一块儿，怎么去维护，找个变量得半天，看懂了代码得半天，万一不当心改错了，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作，作完了以后再加进来吧。这个过程也就是“软件危机”产生的过程。伴随着软件普遍地应用于各个领域，软件开发的规模变得愈来愈大，复杂度愈来愈高，而其用户的需求愈来愈不稳定。

      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？我想你们都很清楚怎么去改。Very easy，把“计算”和“界面”分开作成两个独立的函数，封装到不一样的文件中。
      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)，而后把大的功能(function)分解成小的功能(function)，如此类推。

      功能分解是一项颇有技术含量的工做，它不只须要分解者具备丰富的实战经验，并且须要科学的理论做为指导。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，也是咱们后面要着重讲的内容。

面向过程的编程(OPP)优势是程序顺序执行，流程清晰明了。它的缺点是主控程序承担了太多的任务，各个模块都须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，我以为也很准确。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。因此采用面向过程的方式进行编程，通常在动手以前，都要编写一份流程图或是数据流图。