程序员修炼之道 05:务实的方法②

不记录,等于没读。

这里是我阅读《程序员修炼之道》这本书的记录。


本章继续介绍一些提示和技巧。无论是编写代码还是做架构设计,又或者是写文档或估算进度,这些提示和技巧适用于软件开发的所有层级。只要在开发过程中牢记这些基本原则,你就能写出更好、更快、更健壮的代码,而且代码可读性更高

4 可逆性

在项目启动之初,开发团队决意采纳 X 数据库作为支撑平台。基于此决策,他们着手编码,期间所有涉及数据库交互的部分均借助于X数据库所提供的API进行构建。然而,就在项目进度已推进至 85% 之际,团队接到了一个令人愕然的消息:由于无法抗拒的外部因素,公司决定全面切换至 Y 数据库。此时,进行数据库迁移无疑意味着巨大的成本投入,原因在于 X 数据库已深深嵌入应用程序之中,其调用遍布各个角落。

造成这个局面的原因是开发小组制定了不可逆转的关键决定:使用 X 数据库。

没有什么是永恒不变的,如果你过分依赖某个事实,几乎可以肯定它将会发生变化。看上去好像是无解了,但其实不然。在系统的架构中,总存在一些相对稳定、变化可能性远低于其他组件的部分,如通信协议、抽象层等。倘若上述案例中的开发团队,在项目启动阶段未选择直接绑定某一特定数据库,而是将数据库概念抽象化,使其仅作为提供数据读写服务的角色存在,那么此刻应对数据库厂商的变更便能游刃有余。

要想让软件具备可逆性,需要遵循一条设计模式:依赖倒置。依赖倒置原则的定义是:

  • 高层模块不应依赖于低层模块的具体实现,二者应依赖于抽象
  • 抽象不应依赖于细节,细节应依赖于抽象

如果是第一次接触依赖倒置原则,看它的定义,你可能会云里雾里。没关系,让我们看一个例子。

计算机世界中,存储设备种类繁多,涵盖硬盘、闪存盘、网络存储、光盘等,相应地也有很多文件系统,比如 ext4、exFAT、NFS、ISO9660。根据存储设备的不同,文件系统在读取和写入数据的细节方面存在巨大的差别。这引出一个重要的问题,操作系统 (linux) 是如何跨设备复制的,比如从光盘复制文件到本地硬盘?

我们说过,不同的文件系统在读取和写入数据的细节方面存在巨大差别,linux 操作系统在复制文件时,Linux 需要了解文件系统的细节吗?会直接访问文件系统吗?就像下图所示的这样:
在这里插入图片描述
如果是这样,就违反了依赖倒置原则,因为高层次的 Linux 内核,直接依赖了低层次的文件系统,内核与文件系统耦合到了一起!文件系统的任何变化,都可能迫使内核更改,比如新增一个文件系统,则必须在内核层增加相应的代码。

Linux 的设计者显然不会这样设计,他们使用了依赖倒置原则:在 Linux 内核与文件系统之间抽象出一个 虚拟文件系统,虚拟文件系统是一套 API 接口,充当内核与与文件系统的中间人。如下图所示:
在这里插入图片描述
注意看图中的箭头。现在高层次的 Linux 内核不再直接依赖低层次的文件系统,而是依赖一个抽象层:虚拟文件系统。底层次的文件系统同样依赖这个虚拟文件系统,这就是依赖倒置。

每当有程序需要 I/O 操作时,它就向虚拟文件系统发送一个请求。虚拟文件系统定位合适的文件系统,通知设备驱动程序执行 I/O 与之进行通信。通过这种方式,用户和程序都不必知道硬件和文件系统的任何细节,这就实现了解耦。在每个文件操作的一端,虚拟文件系统以用户语言与用户沟通;在另一端,虚拟文件系统以具体设备文件系统的语言与各种设备文件系统沟通。最终,用户程序能够与任何文件系统交互,而且不必与文件系统直接沟通。

现在考虑另一个问题。当开发新的文件系统时,如何使它适合于 Linux 呢?答案在概念上讲非常简单。所有新设备的开发人员只需教新文件系统说“虚拟文件系统”语言(实现虚拟文件系统规定的 API 函数),就能够使这个新文件系统加入到 Linux 世界中来,并且无缝地集成到其中。

下面是另一个完美之处:无论何时学习 Linux —— 30 年前还是30分钟前,Linux 文件系统都有相同的外观和相同的运转方式。此外,新的设备和更好的文件系统多年以来一直在不停的开发,它们都平滑简易地集成到 Linux 中来。这就是为什么在学生带着彩旗抗议战争的年代开发的操作系统,在学生拿着智能手机抗议战争的时代仍然能够很好地运转的原因。

那么未来又会如何呢?我们不知道未来会开发出什么稀奇古怪的新设备,毕竟对于技术,没有人可以保证什么。但是,我可以保证的是,无论出现什么新技术,它都可以与 Linux 协调工作。

5 曳光弹

曳光弹 是软件开发领域中的一种敏捷开发策略。这个术语源自现实世界中军事使用的曳(yè)光弹(tracer bullet),其特点是飞行时会发出可见光线,帮助射手观察弹道轨迹,调整射击角度,从而达到精确瞄准的目的。在软件开发中,曳光弹的概念被借用过来,寓意为通过构建快速、简化的功能片段,来“照亮”项目的前进方向,及时获得反馈并调整开发路线。

软件开发实际上是完成特定的需求,然而现实世界中:

  1. 需求可能是模糊的。构建从未做过的东西,甚至用户都从未见过的系统;
  2. 面临大量未知因素。使用了不熟悉的算法、技术或语言。

面对这些挑战,传统的方法是把各种需求逐条列出,制成文档,约束好每一项未知的东西等等。这种瀑布式开发在绝大多数场合被认为是过时的。务实的程序员会使用 曳光弹式 开发:

  1. 对开发进行优先排序,先从有疑问、有风险的重要需求开始编码
  2. 找到整个应用中不确定的部分,搭建能跑起来的骨架,然后持续增加新功能。复杂项目会有各种组件、大量外部依赖、工具等等,通过搭建骨架将这些部分串接起来。

6 原型与便签

原型 用来尝试特定的想法。比如用木头制作鼠标模型,来验证手感。什么东西需要制作原型?答案是任何有风险的东西,任何之前没有尝试过或对最终系统来说很关键的东西,任何未经证实、实验性或可疑的东西,以及任何让你不舒服的东西。

制作原型旨在学习经验,其价值不在于过程中产生的代码,而在于得到的教训。一旦得到确定的结论,原型就会被扔掉。

这意味着原型不能用于产品!你可以用木头和胶带制作一辆看上去很棒的新车原型,但你不会在高峰时间驾驶它!

所以在制作原型时可以不用考虑正确性、完整性、健壮性等细节,可以用高阶的脚本或解释语言来实现。比如你要做用户界面原型,就可以聚焦在外观和交互上,而不用操心代码,你甚至可以用画图工具或 PS 来完成原型制作。

如果你做出了一个漂亮的用户界面原型,并将它展示给管理人员,这有可能带来麻烦。原因在于:

你可能知道,一座冰山 90% 的部分都在水下。软件开发也像一座冰山:开发一套漂亮光鲜的用户界面只占全部开发工作量的 10%,也就是说 90% 的开发工作是不可见的。这就导致,如果你给不懂编程的人展示一个完成度只有 10% 的用户界面,他们会以为整个软件的完成度只有 10%。而如果你给他们展示一个完成度为 100% 的漂亮用户界面,他们就会觉得软件差不多做好了

所以,给人展示漂亮的用户界面原型可能有很大的风险,会让他们以为软件已经快做好了。如果你觉得你所在的环境或文化中,原型代码很有可能被误解,那么最好使用曳光弹的方法

曳光弹式方法和原型有什么区别?

  • 原型生成的是一次性代码,只是用于探索系统的特定方面,一旦获取经验和教训,就会扔掉原型,然后用目标语言重新编码。
  • 曳光代码虽然简单但是完整,它是最终系统框架的组成部分。随着时间的推移,会将新的功能添加在这个框架中,把留白的程序补完。

7 领域语言

计算机的语言会影响你怎样思考问题,影响你怎样沟通问题。选择并使用某种编程语言不仅决定了代码的具体实现形式,还会影响开发者在解决特定问题时的思维方式以及他们与团队成员、客户之间关于技术方案的交流方式。

每一门语言都有一系列特性,使用面向对象编程思想设计的解决方案,与使用函数式编程思想设计的解决方案会有不同。更为重要的是,问题领域的语言也能启发程序设计的解决方案。

我们始终努力使用应用领域的词汇来编写代码。在某些情况下,务实的程序员可以更进一步,实际上使用领域所特有的词汇、语法和语义——即领域语言来进行编程。

领域语言专门针对某个特定领域,使用领域语言编写的代码即易于该领域人员理解(使用领域特有的词汇),又可以提高效率。比如测试保龄球得分,你可以用 测试领域语言 这样写:

“投掷 4 次,每次得 3 分,调用计算保龄球得分函数,应返回 12 分”

测试领域语言会自动匹配文本中的短语和参数,然后构建成目标语言并完成测试。是不是又快又好理解。

与领域语言相对的是 通用编程语言 。通用编程语言是为了解决广泛范围内的计算问题,比如 C 、Java 等。

8 估算

在某种程度上,所有的答案都是估算,区别仅在于一些比另外一些更精确。

估算结果的单位会对结果的解释产生影响。如果你说某件事需要 130 个工作日完成,那么听的人往往觉得实际要的时间会很接近这个数字。然而,如果你说的是“大约 6 个月”,他们就会认为还需要 5~7 个月不等。两个数字表示的时间周期是一致的,但是 130 天却暗示了比你想象得更高的精度级别。

采用的估算单位
1-15 天
3-6 周
8-20 周
20+ 周说出估算前再仔细想想

关于估算的建议:

  1. 问问已经做过的人,借鉴他人的经验
  2. 对估算结果基于的假设了然于心(假设没有交通事故,车里也有汽油,我会在 20 分钟内抵达)
  3. 如果估算建立在其他次级估算的基础上,务必考虑次级估算的准确性
  4. 根据代码不断迭代进度表(虽然管理人员可能反对)
  5. 被要求估算结果时,回答:“我等一下答复你”。放慢节奏,花点时间思考,总能得到更好的结果。

本文用到了以下书籍的观点:

  • 《UNIX&LINUX大学教程》
  • 《软件随想录》






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