00-软件系统设计

1. 软件设计

1. 需求
   • 系统需要满足的目标
   • 非规范化的描述
2. 规约
   • 系统外部可观察到的行为
   • 规范化的描述
3. 架构
   • 系统一级的主要组织部分
   • 各部分的交互方式
   • 使用的技术
4. 设计
   • 如何完成任务（算法）
   • 需要写的代码
   • 关注OO设计

大部分非功能需求都在架构阶段考虑
详细设计关注可维护、可复用

2. 面向对象设计原则概述

• 软件的可维护和可复用
• 好的设计需要具备：
  • 可扩展性
  • 灵活性
  • 可插入性

2.1. 单一职责原则

• 一个对象应该只包含单一职责，并且完整封装在一个类里
  • 就一个类而言，应该只有一个引起变化的原因

2.2. 开闭原则

• 对扩展开放，对修改关闭。
  • 对可变性封装原则：稳定的中间层把变化的信息封装在模块内部，对外部不可见
  • 抽象化是开闭原则的关键

开闭原则是面向对象设计的一个目标

例：抽象类AbstractButton封装了变化，修改或增加子类，LoginForm都不需要变化。

2.3. 里氏代换原则

• 父类支持的性质，子类也必须支持。任何地方用到父类，都可以换成子类。
  • 扩展行为可以作为私有函数。重现要保证父类稳定性。
  • 错误：子类不能重写父类方法
• 继承要谨慎使用

2.4. 依赖倒置原则

• 抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象
  • 在编程时应该首先定义好抽象层，并尽量保持稳定->开闭原则，抽象层隔绝底层的变化
• 常见实现方式：元数据编程，把抽象放进代码，把细节放进数据
• 面向接口，而不是面向实现编程

2.5. 接口隔离原则

• 客户端不应该依赖那些不需要的接口
  • 如果接口太大，就可以分割成更细的接口

例：定制化，使得一些用户无法访问某些方法。控制接口的粒度。

2.6. 合成复用原则

• 尽量使用对象组合，而不是继承
  • 我们不希望知道被依赖者的细节，不被被依赖者的变化影响
  • 一般和依赖倒置原则一起使用
• 前提/假设：被合成的对象会发生变化

抽象依赖：依赖关系的两侧有一个是抽象的，并且最好是被依赖的

2.7. 迪米特法则/最小知识原则

• 封装
• 每一个软件单位应当尽可能少得与其他实体发生作用
  • 为了减少模块之间的影响，扩展更容易

2.7.1. 狭义

• 狭义：两个类之间不必彼此直接通信，那两个类就不应该发生直接的相互作用

• 例子：在a对象中需要调用c的功能

  • 不遵守迪米特法则：b.getC.getTemp()
    • 若B不使用C，则A也需要修改
  • 遵守迪米特法则：使用Wrapper Method:， b.getTemp()
    • 若B不使用C，而是用其他类，变化对A不可见

• 分析：降低类的耦合，但是造成模块之间通信效率降低（大量Wrapper

2.7.2. 广义

• 指对对象之间的信息流量、流向以及信息的影响的控制，主要是对信息隐藏的控制

• 例子：使用控制器封装系统局部的复杂性

在 JDK 中，java.util.Stack是 java.util.Vector类的子类，该设计合理吗？若不合理，请分析解释该设计存在的问题。

违反里氏代换原则，使用Vector的地方不能替换成Stack。

2.8. 封装可变性原则

识别出变化，把变化的部分和不变的部分分离