面向对象可复用技术：类库、框架与设计模式

可复用技术

自从软件开发成为一项严谨的职业以来，程序员们都在寻找轻松工作编写完美代码的方法。可惜的是，Brooks博士在他的名著《人月神话》中，就论述了软件本身所具有的复杂性，这个世界上没有能够一劳永逸的银弹。

但现实却是，我们的工作和生活需要越来越多的软件来支撑。所以为了减少软件开发的工作量，降低系统隐藏的bug量，有许多理论被提出以解决这一问题。

可复用技术可以说是非常直观的想法，这来源于人们在其他工程领域的经验。例如在制造业、建筑工程中，大量的基础部件都是标准的通用件。

那么软件是不是也可以由一组标准的、可重复使用的子程序构成呢？

在结构化编程语言时代，业界众多公司都做出过努力，但最终仍然没有形成统一的认识。大家都认为自己的函数库是最好用的，以至于给C语言的程序员贴上了喜欢重复发明轮子的标签。

在开发语言进入面向对象的时代之后，可复用技术终于有了大步的发展。这得益于面向对象技术的基本特点，包括类的概念、继承、多态等，以及后来的高级特性，包、异常、垃圾回收等。（详细内容可参见我的历史文章《学好面向对象编程语言的关键，在于掌握它们的共通结构与特性》）

类库

毫无疑问，面向对象开发语言流行之后，类库是可复用技术的第一个成果。为了让代码可重复使用，程序员很自然地就会把类似代码都归总到类中。这些类汇聚在一起，就形成了类库。

接下来为了方便讨论，将会使用C语言和Java语言进行说明。

先提出一个问题，就是要在不同平台上实现IO类的操作，代码差异有多大？例如在linux上和Windows上生成一个网络套接字的方法。

如果用C语言来编写，那么linux上是这样的：

#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <arpa/inet.h>

int createSock()
{
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
}

在Windows上则看起来是这样：

#include <winsock2.h>
#include <windows.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")

int createSock()
{
    //初始化WSA
	WORD sockVersion = MAKEWORD(2, 2);
	WSADATA wsaData;
	if (WSAStartup(sockVersion, &wsaData) != 0)
	{
		return 0;
	}
 
	//创建套接字
	SOCKET slisten = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
}

我想，如果是初学者，看到这两段内容迥异但功能却一样的代码，估计内心是相当崩溃的吧。起码我当年学习网络编程时就是这样。拿着linux版本的那份代码，放到Windows上去修改编译直至通过，这中间趟了多少坑，都远不止代码上能看到的这些差异。

即使编译通过，同名函数的功能还存在差别呢。细心的同学们应该会注意到，在不同的平台上，socket()函数的返回值类型都不相同。

幸好，在Java语言里，这一切都不是问题了。Java创建套接字：

import java.net.Socket;

public static void main(String args[]) throws Exception {
    String host = "127.0.0.1"; 
    int port = 4321;
   
    Socket socket = new Socket(host, port);
  }

上面这段代码可以放到任何一个平台上运行，并且预期的行为都是一致的，不存在差异。而面向对象语言都会拥有一个内置的标准类库，调用它们就如同调用C语言的内置库函数一样。

当然，Java的类库实现IO操作要依赖各个平台的系统调用接口。但这些差异处完全可以封装到类库中去，对于Java程序员来说，他们根本不必关心这些差异，只要掌握了Java类库的方法就可以。

这是类库对软件开发带来的可复用之处：更容易形成标准化的操作，避免重复发明轮子，屏蔽系统底层的差异。程序员可以摆脱技术细节的纠缠，专注于业务实现。

框架

随着互联网业务的快速发展，在构建业务应用层面，人们又有了新的需求。最典型的情况就是web快速增长的情况下，基于http技术的服务成了最普遍的要求。

当然，Java类库中也包含了http的操作方法。这只是解决了http协议相关的操作，但web还包含了一系列对请求进行响应的过程。而这些业务过程，大多数时候在技术上并无太大差异。于是，在更高层面上可复用的框架技术就出现了。

从使用目标与规模上来说，框架可以分为两大类。一是囊括了开发工具、运行时环境等，例如微软的.net framework。在某种程度上，这甚至已经成为了一个商业概念。

另一类则是单一语言开发，有特定用途的功能集合。我们接下来要讨论的，则是这种功能性框架。

例如Structs框架就实现了MVC模式的整套流程，程序员使用这个框架，就不必再关心如何去构建MVC的功能逻辑了。还有Hibernate框架，就帮助程序员可以轻松构建对象与关系数据的映射，程序员同样不必去实现ORM的功能逻辑了。

从框架的技术特点可以看出来，它包含了一套实现业务逻辑的流程。程序员要做的，就是在这套已有的流程之中添加自己的业务处理。

这个技术特点在业界有个特定的称谓：好莱坞原则。这条原则的本意是说在好莱坞，电影制作人在挑选演员时会傲慢地说“Don’t call us, we will call you.” 在框架设计中，则被引申为应该由框架来调用业务处理，而不是业务代码去调用框架。

对于初学者来说，了解这一点非常重要。因为框架的单方面调用特性，许多细节都不会暴露在外。程序员在学习框架时，往往会感觉无从入手。因为它没有明确的从哪里开始到哪里结束的过程，就是继承一个类，然后重写调用方法，编译运行就可以了。

至于这个方法什么时候会被调用，什么条件下会被触发，基本上要靠猜。所以，了解了好莱坞原则以后，程序员在初学框架时，起码可以做到心中有数，能够从框架的整体逻辑上去分析，被重写的方法调用时机是什么。

设计模式

设计模式自从被提出以来，一直是业界的热门话题，今天我想从软件开发可复用的角度谈一谈它。

无论是类库还是框架，它们都是实在可用的代码，而设计模式则不一样，它是写代码的一种参考规范。打个比方的话，类和框架就是锤子和模具，而设计模式则是使用说明书。

从时间线来说，设计模式是后来出现的，因为它并不是凭空创造出来的，而就是来自于对代码本身的提炼与总结。

1995年，包括Erich Gamma等四人合著出版的《设计模式：可复用面向对象软件的基础》一书，可以说是这一领域的开山之作。这四人之后也被江湖尊称为GoF，意即Gang of Four。

在这本书中，对一些典型的代码组织和结构的问题，提出了相应的解决办法。由此而汇集成了23种设计模式。你可以说它们是一些技巧，或者是一些习惯用法。有了设计模式作为思想武器，可以将复杂的业务逻辑分解并实现。

前人智慧总结的好处，就在于它是历经实践所检验的，对于程序员来说，可以放心大胆地去使用。不过有一点还是需要程序员所警醒的，就是不要为了模式而模式，好像哪段代码套不进一个模式里都睡不着觉了。

GoF所提出的设计模式，它们都是基于面向对象技术的，因此熟悉面向对象的基本概念是十分重要的。包括前文提及的类、封装、继承、多态等。

从用途上说，设计模式被分为三个方面。创建型模式，用来指导如何为业务场景以适合的方式生成对象；结构型模式，用来拆解对象间复杂的关系，简化调用结构；行为模式，对于包含了一系列复杂操作的流程，提出了简洁可用的办法。

23种设计模式分类：

• 创建型模式：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式；
• 结构型模式：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式；
• 行为模式：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

当然，随着软件工程的不断发展，也有越来越多的设计模式被提出，并在业界得到应用。可以说，只要程序员需要编写代码完成工作，设计模式就一直会是热门话题。

结语

程序员要掌握好软件开发的可复用技术，前提还是要熟悉面向对象的基本概念，熟练使用一门面向对象编程语言。

有了这些基础，在学习类库和框架时，就可以做到提纲挈领，不会迷失于大量的细节之中。当工作需要用到一项功能时，不必急于自己发明轮子，可以搜索开源项目，快速了解其原理并应用到自己的工作中。

而学习设计模式，还真的不是一件可以速成的事情。这需要程序员在不断编写代码的过程中去领会。因为在代码量还没有足够积累的情况下，很容易就陷入到唯设计模式的教条主义中去。

实际情况往往是千差万别的，应用设计模式也不是一成不变的。这需要程序员从实际出发，采用最适合的方法去解决问题。程序员应该记住的是，设计模式是一组原则，而不是配方。

关于可复用技术，也希望看到更多高手们留下自己的看法。

最后

以上就是时尚大叔为你收集整理的面向对象可复用技术：类库、框架与设计模式的全部内容，希望文章能够帮你解决面向对象可复用技术：类库、框架与设计模式所遇到的程序开发问题。

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