精读-包的设计原则

墨蓝 2022-01-14 18:33 231阅读 0赞

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鉴于包设计的重要性，近日重读了 Uncle Bob 的那本经典的 Agile Software Developement:Principles,Patterns ,and Practices 中关于包的设计的部分,以下内容主要摘抄于此，同时也有部分自己的理解。

1  晨后综合症和包的发布  
你曾有过这样的经历吗？工作了一整天，终于完成了某项功能后回家，不料第二天早晨一来却发现那项功能不再工作了。原因是什么呢？因为有人比你走得更晚，并且更改了你所依赖的某些东西！这就是所谓的“晨后综合症"。受“晨后综合症”困扰的团队常常几周时间都无法构建出一个稳定的版本，每个人都忙于一遍遍更改他们的代码，试图使之能够相容与其他人所做的最近更改，从而造成团队士气低落，效率不高，陷入了可怕的集成地狱中。为此有的团队在集成期间禁止 check in ，这显然不是一个好办法，一方面，如果不用技术手段很难避免有意或无意的 check in ，另一方面开发者为了进行后续开发而又不影响当前集成的版本，可能不得不手工进行版本管理, 再有，它使团队成员间的协作也变得困难。

对包进行发布能有效避免晨后综合症的发生。造成晨后综合症的原因在于依赖者所依赖的包是变化的，这就使依赖者工作于一个不稳定的基础之上，对被依赖者的改变，依赖者必须作出相容的改变。采用包的发布机制，依赖者必须选择被依赖包发布的一个特定版本，而发布后的包，其内容是不允许变化的，因此依赖者所依赖的东西就不会改变；同时，被依赖包的任何改变都必须作为一个新版本发布，而依赖者有权决定是否采用这个新版本，换句话说，是否接受被依赖者的改变是由依赖者决定的，而在此之前，依赖者是不得不被动地接受被依赖者的改变。

2  包的设计原则  
要对包进行发布，首先要先设计好包，对规模较大的应用来说，划分包的组合很多，仅仅把看起来像是适合在一起的类放进相同的包中，得到的往往是一种不好的包结构：发布很困难、不容易重用、难于更改等等，这种包结构带来的可能是更多的麻烦。显然我们需要一些原则来指导包的划分，以下列出这些原则，前三个原则用来指导把类划分到包中，关注包的内聚性，后三个原则用来处理包之间的相互关系，关注包的耦合性。

2.1  REP 重用发布等价原则  
重用的粒度就是发布的粒度。

如果一个包中的软件是用来重用的，那么它就不能再包含不是为了重用目的而设计的软件。换句话说，一个包中的软件要么都是可重用的，要么都不是可重用的。简单地声明一个类是可重用的做法是不现实的，我们所重用的任何东西都必须同时被发布和跟踪。如果一个包同时包含了可重用的类和不可重用的类，那么当不可重用的类发生变化时，就要进行一次包的发布，而原本不受影响的重用者就需要决定是否采用新版本，以及采用新版本后可能的编译，连接和测试工作。这些内耗操作是应该避免的。

2.2  CRP 共同重用原则  
一个包中的所有类应该是共同重用的。如果重用了包中的一个类，那么就要重用包中的所有类。

在大多数情况下，一个可重用抽象需要多个类来表达，该原则规定这些类应该在一个包中，而属于不同抽象的类不应该在一个包中。乍看起来，这条原则和 REP 有点相似，但实际上还是不同的，比如，抽象 A 包括类 A1、A2、A3 ，抽象 B 包含类 B1、B2、B3 ，从 REP 原则来看，这个包没有什么不对，因为该包的软件都是可重用的，但它却违反了 CRP 原则，因为重用者完全可以只重用 A 抽象的类或只重用 B 抽象的类，这样当任一抽象的改变都会导致该包重新发布，虽然该发布对某一抽象的使用者是无意义的，但是他们仍然需要需要重新验证和重新发布，这会白费相当数量的努力。

2.3  CCP 共同封闭原则  
包中的所用类对于同一类性质的变化应该是共同封闭的。一个变化若对一个包产生影响，则将对该包中的所有类产生影响，而对其他的包不造成任何影响。

REP 和 CRP 关注的都是重用性， CCP 关注的是可维护性。对大多数的应用来说，可维护性的重要性是超过可重用性的。一个变化(包括需求上的，设计上的等等)可能会引起多个类的更改， CCP 要求我们把这些类放在一个包中，同时把那些不受影响的类放到其他的包中，因此一个包只有一个引起变化的原因，一个变化只对一个包产生影响，这样大大减少了重新发布的次数和重新发布对其他包的影响，从而提高了软件的可维护性。

2.4  ADP 无环依赖原则  
在包的依赖关系图中不允许存在环。

如果包的依赖关系图中存在环，就会导致环上的所有软件包必须同时发布，如下图，   
由于 P3 使用了 P1 中的一个类而形成了依赖环，若要发布 P1 ，必须先发布 P2 和 P3 ，而发布 P3 又要先发布  P1 和 P2，P1、P2、P3 实际上已经变成了同一个大包，于是工作于这些包上的开发人员不可避免地会遭受晨后综合症。  
去掉依赖环的方法有两个：

使用DIP。如图，把Y的接口和实现分离，

增加新包。如图，把 P1 和 P3 都依赖的类移到一个新包中

2.5  SDP 稳定依赖原则  
朝着稳定的方向进行依赖。

如果一个包被很多包所依赖，那么它就是稳定的，因为要使所有依赖于它的包能够相容于对它所做的更改，往往需要非常大的工作量。一个系统中的所有包并非都应该都是稳定的，因为如果那样的话，系统将很难更改。 SDP 指导我们处理稳定包和不稳定包之间的关系：不稳定的包应该依赖于稳定的包，一个包应该依赖于比他更稳定的包。你设计了一个不稳定的包，期望它能随变化容易地更改，可当它被一个稳定的包依赖后，它就再也不会易于更改了，这就使软件难于修改和变化。

2.6  SAP 稳定抽象原则  
包的稳定程度应该和其稳定程度一致。

一个系统的高层构架和设计决策应该被放进稳定的包中，因为这些构架决策不应该经常改变，然而稳定包的不易更改的特点会使这些架构决策不灵活，显然只用稳定性来度量一个包是不够的， SAP 告诉我们：稳定的包也应该是抽象的。它应该包含抽象类，系统通过在其他包中实现该稳定包中的抽象类来进行扩展，而该稳定包无需修改，从而在保持稳定的同时也不失灵活性。

3  包的设计过程  
几年前当我还不知道这些包的设计原则时，认为包就是系统的高层的功能分解，应该在项目开始时就设计好，结果遭受了失败。实际上，包的依赖关系图和描绘系统的功能之间几乎没有关系，它是系统可构建性的映射图。项目开始时，我们还不知道系统中有哪些类，更不必说它们之间的关系，在这种情况下不仅很难创建出包依赖关系图，即使创建出来也很可能是不合理的。包的依赖关系结构应该是和系统的逻辑设计一起增长和演化的，项目开始时不必考虑包，系统仍以类的粒度组织，随着开发的进行，类越来越多，对依赖关系进行管理，避免项目开发中出现晨后综合症的需要也不断增长，此时我们应用 CCP 原则对把可能一同变化的类组织成包进行发布,随着系统的不断增长,我们开始关注创建可重用的元素,于是开始使用 CRP 和 REP 来指导包的组合。最后使用 ADP、SDP、SAP 对包图进行度量，去掉不好的依赖。

4  你真的采用了包的发布机制了吗  
如果说某个做产品的团队没有采用包的发布机制，它也许会大叫冤枉：我们明明是进行了发布的呀，你看，这不是我们发布的1.0、1.2版本吗？事实上，任何一个产品都离不开包的发布，只不过对这样的团队而言，他们系统里真正意义上的包只有一个，那就是整个系统，而该包的发布常常是在经过了晨后综合症的洗礼之后，是在开发基本完毕后进行的，实际上，我们更应该在产品的开发过程中使用这一机制，这样，产品的开发过程才会以合理，有序的方式进行，产品才能尽快地交付。  
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