使用面向过程和面向对象结合的思想开发软件,而不仅仅是使用面向对象的设计思想

使用面向过程和面向对象结合的思想开发软件,而不仅仅是使用面向对象的设计思想

2022-10-16
编程
面向对象, 面向过程

使用面向过程和面向对象结合的思想开发软件,而不仅仅是使用面向对象的设计思想 #

两者结合起来,开发更有保障。

什么是面向过程开发?

面向过程开发也称结构化开发,将软件要实现的功能分解成一个个连续的流程结点,将每个节点都实现为一个函数,依次调用这些函数以完成软件功能。至于执行流程中多个函数共用的数据,则拿出来定义为共享的数据结构,实例化,在函数中使用和传递。

什么是面向对象开发?

面向对象开发主要指模拟人类的思维方式,将软件需求中的事物关系,通过封装、继承、多态等手法抽象为一个个具体的对象(类),在对象中包含数据和操作数据的方法,以此方式实现软件需求。对象与对象之间的通讯,主要以发送信息的方式进行。

面向过程开发有什么缺点,为什么会产生面向对象的开发思想?

面向过程开发很适合处理不包含多层数据结构的流式信息处理、生产流程控制等扁平式产品需求,对于内部关系复杂的软件需求,这种开发方式将捉襟见肘。举个例子,像那种定制 CSS 样式的参数设置界面,使用面向过程的思想便不易设计。20 世纪 80 年代,在图形化桌面系统诞生以后,图形化桌面软件也开始蓬勃发展,你很难想象,对于像 Excel 这样的复杂软件,如果基于面向过程的方式该如何开发。这个时候,日益复杂的软件需求,在计算机性能不断提高的时候,却被软件的开发方式束缚了,这便是计算机世界的第二次软件危机。

《人月神话》一书中描述了这样一个有关软件危机的案例:

在IBM 公司开发 OS/360 系统的时候,投入成本达到了美国曼哈顿原子弹计划的 25%,耗资达数亿美元。系统约有 4000 多个模块,100 万条指令,使用人力超过 5000 人年。即使如此,项目还是延期交付了,并且交付以后系统中仍有大量缺陷。就可以太复杂了。

随着第二次软件危机的爆发,面向对象编程逐步取代了面向过程的结构化编程。以最符合人类思维的视角抽象问题,相比以最符合机器运行特征的算法与数据结构抽象问题,前者成为了软件设计准则的第一优先级,从此面向对象的开发思想开始占据主导地位,并风靡至今。

将面向过程与面向对象结合起来的开发思想

虽然面向对象是后来产生的,并且解决了面向过程开发复杂软件面临的困难,但是这不是说,面向对象就没有缺点,面向过程就没有优点。

先看面向对象的缺点。具象的事物很好抽象,虚拟的事物一般难以定义,这种困难多半来源于客观事物对象的边界模糊而造成的。在分析需求并划分对象时,还存在观察客观事物角度的不同而产生的差异,以及因对象划分粒度不同而产生的差异,这些差异不仅会给团队协作开发带来难度,在后续的软件维护中,也存在阅读与理解上的困难。

再看面向过程的优点。面向过程开发,由于是针对事务流程而设计的,天生不存在角度、抽象层次及划分粒度的烦恼。线性的思考和处理问题方式,至今为很多程序员所喜欢,特别是数学出身的程序员。有些程序员甚至用面向对象的语言,写面向过程的代码。

下面我们开始步入正题,阐述两种开发思想结合起来的开发方式:

  • 第一步,系统分析。用结构化思想进行系统分析,厘清软件需求中所有的事务流程,产出数据流图
  • 第二步,系统设计。仍然用结构化思想,依据数据流图,划分软件模块,产出系统结构图。在这个阶段,对于软件中可能存在的关键难点,可以拆出小需求来,用面向过程的方法迅速进行技术方案验证。如果预想的技术方案实现不了,则直接会影响系统机构图的产出。
  • 第三步,面向对象软件架构与设计。在第二步的基础上,依照系统结构图,进行面向对象的软件设计,在这一步,才开始真正的面向对象开发,是开始编写代码的阶段了。
  • 第四步,面向对象的编程实现。
  • 第五步,测试部署与维护升级。

两者结合开发的一个小示例

下面看一个小示例,软件需求是这样的:输入一串数字,使用 AES 或 RSA 算法加密,然后输出加密结果。

第一步系统分析,产出数据流图。

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第二步系统设计,产出系统结构图。在这一步里,确定了模块划分,其中输入、输出和选择加密方式这三个都是 UI 模块,RSA 和 AES 是算法模块。

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第三步是面向对象的架构与设计,这一步要落实在项目与具体的代码上了。第四步与第五步不再赘述。

通过这种结合的软件开发方式,可以最大化发挥面向对象和面向过程开发思想的优点。前两步都是结构化面向过程的分析与设计,如果系统足够复杂,对这些前期工作都可以将需求拆开来,分给不同的开发者去调研。只有到了第三步,所有东西都已经确定了,这个时候才可以制定和施行严格的项目开发计划。

还有,经过了第二步以后,第三步在进行架构设计时,也能产出更好的系统设计。而如果没有第二步,什么都不清楚呢,直接进入第三步,则可能有重新调整架构、返工、延时等项目风险出现。

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