程序員能力提升:你應該知道的那些編程原則!!

本文翻譯自Programming Principles(http://java-design-patterns.com/principles/)。

每個程序員都可以從理解編程原理和模式中受益。這篇概述用於我個人參考,同時我也把它放在這。也許這在設計、討論或複查中對你有所幫助。但請注意,這還遠遠不夠,你常常需要在相互矛盾的原則之間做出權衡。

本文受The Principles of Good Programming(http://www.artima.com/weblogs/viewpost.jsp?thread=331531)啓發。我覺得這份列表已經足夠了,但這並不完全符合我個人的想法。此外,我還需要更多的論證、細節以及其他資料的鏈接。

KISS

大多數系統如果保持簡單而不是複雜,效果最好。

爲什麼

  • 更少的代碼可以花更少的時間去寫,Bug更少,並且更容易修改。
  • 簡單是複雜的最高境界。
  • 完美境地,非冗雜,而不遺。

相關資料

  • KISS principle(http://en.wikipedia.org/wiki/KISS_principle)
  • Keep It Simple Stupid (KISS)(http://principles-wiki.net/principles:keep_it_simple_stupid)

YAGNI

YAGNI的意思是“你不需要它”:在必要之前不要做多餘的事情。

爲什麼

  • 去做任何僅在未來需要的特性,意味着從當前迭代需要完成的功能中分出精力。
  • 它使代碼膨脹;軟件變得更大和更復雜。

怎麼做

  • 在當你真正需要它們的時候,才實現它們,而不是在你預見到你需要它們的時候。

相關資料

  • You Arent Gonna Need It(http://c2.com/xp/YouArentGonnaNeedIt.html)
  • You’re NOT gonna need it!(http://www.xprogramming.com/Practices/PracNotNeed.html)
  • You ain’t gonna need it(http://en.wikipedia.org/wiki/You_ain't_gonna_need_it)

做最簡單的事情

爲什麼

  • 僅有當我們只解決問題本身時,才能最大化地解決實際問題。

怎麼做

  • 捫心自問:“最簡單的事情是什麼?”。

相關資料

  • Do The Simplest Thing That Could Possibly Work(http://c2.com/xp/DoTheSimplestThingThatCouldPossiblyWork.html)

關注點分離

關注點分離是一種將計算機程序分離成不同部分的設計原則,以便每個部分專注於單個關注點。例如,應用程序的業務邏輯是一個關注點而用戶界面是另一個關注點。更改用戶界面不應要求更改業務邏輯,反之亦然。

引用Edsger W. Dijkstra(https://en.wikipedia.org/wiki/Edsger_W._Dijkstra) (1974)所說:

我有時將其稱爲“關注點分離”,即使這不可能完全做到,但它也是我所知道的唯一有效的思維整理技巧。這就是我所說的“將注意力集中在某個方面”的意思:這並不意味着忽略其他方面,只是對於從某一方面的視角公正地來看,另一方面是不相關的事情。

爲什麼

  • 簡化軟件應用程序的開發與維護。
  • 當關注點很好地分開時,各個部分可以被重用,並且可以獨立開發和更新。

怎麼做

  • 將程序功能分成聯繫部分儘可能少的模塊。

相關資料

  • Separation of Concerns(https://en.wikipedia.org/wiki/Separation_of_concerns)

保持事情不再重複

在一個系統內,每一項認識都必須有一個單一的、明確的、權威的表示。

程序中的每一項重要功能都應該只在源代碼中的一個地方實現。相似的函數由不同的代碼塊執行的情況下,抽象出不同的部分,將它們組合爲一個函數通常是有益的。

爲什麼

  • 重複(無意或有意的重複)會造成噩夢般的維護,保養不良和邏輯矛盾。
  • 對系統中任意單個元素的修改不需要改變其他邏輯上無關的元素。
  • 此外,相關邏輯的元素的變化都是可預測的和均勻的,因此是保持同步的。

怎麼做

  • 只在一個處編寫業務規則、長表達式、if語句、數學公式、元數據等。
  • 確定系統中使用的每一項認識的唯一來源,然後使用該源來生成該認識的適用實例(代碼、文檔、測試等)。
  • 使用三法則(Rule of three)(http://en.wikipedia.org/wiki/Rule_of_three_(computer_programming)).

相關資料

  • Dont Repeat Yourself(http://c2.com/cgi/wiki?DontRepeatYourself)
  • Don’t repeat yourself(http://en.wikipedia.org/wiki/Don't_repeat_yourself)
  • Don’t Repeat Yourself(http://programmer.97things.oreilly.com/wiki/index.php/Don't_Repeat_Yourself)

相似資料

  • Abstraction principle(http://en.wikipedia.org/wiki/Abstraction_principle_(computer_programming))
  • Once And Only Once(http://c2.com/cgi/wiki?OnceAndOnlyOnce) is a subset of DRY (also referred to as the goal of refactoring).
  • Single Source of Truth(http://en.wikipedia.org/wiki/Single_Source_of_Truth)
  • A violation of DRY is WET(http://thedailywtf.com/articles/The-WET-Cart) (Write Everything Twice)

爲維護者寫代碼

爲什麼

  • 到目前爲止,維護是任何項目中最昂貴的階段。

怎麼做

  • 成爲維護者。
  • 不論何時編寫代碼,要想着最後維護代碼的人是一個知道自己住在哪裏的暴力精神病人。
  • 如果某個入門的人掌握了代碼,他們就會從閱讀和學習代碼中獲得樂趣,以這樣的想法去編寫代碼和註釋。
  • 別讓我想(Don’t make me think)(http://www.sensible.com/dmmt.html).
  • 使用最少驚訝原則(Principle of Least Astonishment)(http://en.wikipedia.org/wiki/Principle_of_least_astonishment).

相關資料

  • Code For The Maintainer(http://c2.com/cgi/wiki?CodeForTheMaintainer)
  • The Noble Art of Maintenance Programming(http://blog.codinghorror.com/the-noble-art-of-maintenance-programming/)

避免過早優化

引用Donald Knuth(http://en.wikiquote.org/wiki/Donald_Knuth)所說:

程序員浪費大量的時間來思考或擔心程序的非關鍵部分的速度,而考研嘗試這些優化實際上在調試和維護時有很強的負面影響。比如說在97%的開發時間,我們應該忽略低效率:過早的優化是萬惡之源。然而,我們不應該在關鍵的3%中放棄我們的機會。

當然,需要理解什麼是“過早”什麼不是“過早”。

爲什麼

  • 瓶頸在哪是未知的。
  • 優化後,閱讀和維護可能會更困難。

怎麼做

  • 使它運作,使它正確,使它更快(Make It Work Make It Right Make It Fast)(http://c2.com/cgi/wiki?MakeItWorkMakeItRightMakeItFast)
  • 不要在你不需要的時候優化,只有在你發現一個瓶頸之後才能優化它。

相關資料

  • Program optimization(http://en.wikipedia.org/wiki/Program_optimization)
  • Premature Optimization(http://c2.com/cgi/wiki?PrematureOptimization)

最小化耦合

模塊/組件之間的耦合是它們互相依賴的程度,較低的耦合更好。換句話說,耦合是代碼單元“B”在未知的代碼單元“A”更改後“被破壞”的機率。

爲什麼

  • 一個模塊的更改通常會導致其他模塊的更改,產生漣漪效益。
  • 由於模塊間的依賴性增加,模塊裝配可能需要更多的工作和/或時間。
  • 特定的模塊可能難以重用和/或測試,因爲必須包含相關模塊。
  • 開發人員可能害怕更改代碼,因爲他們不確定什麼會收到影響。

怎麼做

  • 消除,最小化和降低必要關聯的複雜性。
  • 通過隱藏實現細節,減少耦合。
  • 使用迪米特法則(https://mouse0w0.github.io/2018/10/04/Programming-Principles/#迪米特法則)。

相關資料

  • Coupling(http://en.wikipedia.org/wiki/Coupling_(computer_programming))
  • Coupling And Cohesion(http://c2.com/cgi/wiki?CouplingAndCohesion)

迪米特法則

不要和陌生人說話。

爲什麼

  • 這通常會導致更緊密的耦合。
  • 可能會暴露過多的實現細節。

怎麼做

對象的方法只能調用以下方法:

  1. 對象自身的方法。
  2. 方法參數中的方法。
  3. 方法中創建的任何對象的方法。
  4. 對象的任何直接屬性或字段的方法。

相關資料

  • Law of Demeter(http://en.wikipedia.org/wiki/Law_of_Demeter)
  • The Law of Demeter Is Not A Dot Counting Exercise(http://haacked.com/archive/2009/07/14/law-of-demeter-dot-counting.aspx/)

組合優於繼承

爲什麼

  • 類之間的耦合減少。
  • 使用繼承,子類很容易做出假設,並破壞里氏代換原則(LSP)。

怎麼做

  • 測試LSP(可替換性)以決定何時繼承。
  • 當存在“有”(或“使用”)的關係時使用組合,當存在“是”的關係時使用繼承。

相關資料

  • Favor Composition Over Inheritance(http://blogs.msdn.com/b/thalesc/archive/2012/09/05/favor-composition-over-inheritance.aspx)

正交性

正交性的基本概念是,概念上不相關的東西在系統中不應該相關。

來源:Be Orthogonal(http://www.artima.com/intv/dry3.html)

它越簡單,設計越正交,異常就越少。這使得用編程語言學習、讀寫程序變得更容易。正交特徵的含義是獨立於環境;關鍵參數是對稱性與一致性。

來源:Orthogonality

穩健性原則

堅持保守自己的作爲,自由接受他人的作爲。

合作的服務依賴於彼此的接口。通常,接口需要提升,導致另一端接收未指定的數據。如果接收到的數據沒有嚴格遵守規範,那麼簡單的實現將僅拒絕合作。更復雜的實現卻可以忽略它無法識別的數據。

爲什麼

  • 爲了能夠提高服務,你需要確保提供者可以進行更改以支持新的需求,同時對現有客戶端造成最小的破壞。

怎麼做

  • 向其他機器(或同一機器上的其他程序)發送指令或數據的代碼應該完全符合規範,但接受輸入的代碼應接受不一致的輸入,只要其意義明確。

相關資料

  • Robustness Principle in Wikipedia(https://en.wikipedia.org/wiki/Robustness_principle)
  • Tolerant Reader(http://martinfowler.com/bliki/TolerantReader.html)

控制反轉

控制反轉又被稱爲好萊塢原則,“不要打電話給我們,我們會打電話給你”。它是一種設計原則,計算機程序的自定義編寫部分從通用框架接收控制流。控制反轉具有強烈的含義,即可重用代碼和特定於問題的代碼是獨立開發的,即使它們在應用程序中一同工作。

爲什麼

  • 控制反轉用於提高程序的模塊性,使其具有可擴展性。
  • 將任務的執行與實現分離。
  • 將模塊集中在其設計任務上。
  • 使模塊不受關於其他系統如何執行其任務的假設約束,而是依賴於約定。
  • 以防止模塊更換時出現副作用。

怎麼做

  • 使用工廠模式
  • 使用服務定位器模式
  • 使用依賴注入
  • 使用依賴查找
  • 使用模板方法模式
  • 使用策略模式

相關資料

  • Inversion of Control in Wikipedia(https://en.wikipedia.org/wiki/Inversion_of_control)
  • Inversion of Control Containers and the Dependency Injection pattern(https://www.martinfowler.com/articles/injection.html)

最大化聚合

單個模塊/組件的聚合性是其職責形成有意義的單元的程度,越高的聚合性越好。

爲什麼

  • 增加了理解模塊的難度。
  • 增加了維護系統的難度,因爲域中邏輯的更改會影響多個模塊,並且一個模塊的更改需要相關模塊的更改。
  • 由於大多數應用程序不需要模塊提供的隨機操作集,因此重用模塊的難度增加。

怎麼做

  • 與組相關的功能共享一項職責(例如在一個類中)。

相關資料

  • Cohesion
  • Coupling And Cohesion(http://c2.com/cgi/wiki?CouplingAndCohesion)

里氏代換原則

里氏代換原則(LSP)完全是關於對象的預期行爲:

程序中的對象應該可以替換爲其子類型的實例,而不會改變該程序的正確性。

相關資源

  • Liskov substitution principle(http://en.wikipedia.org/wiki/Liskov_substitution_principle)
  • Liskov Substitution Principle(http://www.blackwasp.co.uk/lsp.aspx)

開放/封閉原則

軟件實體(例如類)應對擴展是開放的,但對修改是封閉的。也就是說,這樣的實體可以允許在不改變其源代碼的情況下修改其行爲。

爲什麼

  • 通過最小化對現有代碼的修改來提高可維護性和穩定性

怎麼做

  • 編寫可以擴展的類(而不是可以修改的類)
  • 只暴露需要更換的活動部分,隱藏其他所有部分。

相關資源

  • Open Closed Principle(http://en.wikipedia.org/wiki/Open/closed_principle)
  • The Open Closed Principle(https://8thlight.com/blog/uncle-bob/2014/05/12/TheOpenClosedPrinciple.html)

單一職責原則

一個類不應該有多個修改的原因。

長話版:每個類都應該有一個單獨的職責,並且該職責應該完全由該類封裝。職責可以定義爲修改的原因,一次類或模塊應該有且僅有一個修改的原因。

爲什麼

  • 可維護性:僅有一個模塊或類中需要修改。

怎麼做

  • 使用 科裏定律(https://mouse0w0.github.io/2018/10/04/Programming-Principles/#科裏定律).

相關資料

  • Single responsibility principle(http://en.wikipedia.org/wiki/Single_responsibility_principle)

隱藏實現細節

軟件模塊通過提供接口來隱藏信息(即實現細節),而不泄露任何不必要的信息。

爲什麼

  • 當實現更改時,客戶端使用的接口不必更改。

怎麼做

  • 最小化類和成員的可訪問性。
  • 不要公開成員數據。
  • 避免將私有實現細節放入類的接口中。
  • 減少耦合以隱藏更多實現細節。

相關資料

  • Information hiding(http://en.wikipedia.org/wiki/Information_hiding)

科裏定律

科裏定律是關於爲任何特定代碼選擇一個明確定義的目標:僅做一件事。

  • Curly’s Law: Do One Thing(http://blog.codinghorror.com/curlys-law-do-one-thing/)
  • The Rule of One or Curly’s Law(http://fortyplustwo.com/2008/09/06/the-rule-of-one-or-curlys-law/)

封裝經常修改的代碼

一個好的設計可以辨別出最有可能改變的熱點,並將它們封裝在API之後。當預期的修改發生時,修改會保持在局部。

爲什麼

  • 在發生更改時,最小化所需的修改。

怎麼做

  • 封裝API背後不同的概念。
  • 將可能不同的概念分到各自的模塊。

相關資料

  • Encapsulate the Concept that Varies(http://principles-wiki.net/principles:encapsulate_the_concept_that_varies)
  • Encapsulate What Varies(http://blogs.msdn.com/b/steverowe/archive/2007/12/26/encapsulate-what-varies.aspx)
  • Information Hiding(https://en.wikipedia.org/wiki/Information_hiding)

接口隔離原則

將臃腫的接口減少到多個更小更具體的客戶端特定接口中。接口應該比實現它的代碼更依賴於調用它的代碼。

爲什麼

  • 如果類實現了不需要的方法,則調用方需要了解該類的方法實現。例如,如果一個類實現了一個方法,但只是簡單的拋出異常,那麼調用方將需要知道實際上不應該調用這個方法。

怎麼做

  • 避免臃腫的接口。類不應該實現任何違反單一職責原則(https://mouse0w0.github.io/2018/10/04/Programming-Principles/#單一職責原則)的方法。

相關資料

  • Interface segregation principle(https://en.wikipedia.org/wiki/Interface_segregation_principle)

童子軍軍規

美國童子軍有一條簡單的軍規,我們可以使用到我們的職業中:“離開營地時比你到達時更乾淨”。根據童子軍軍規,我們應該至終保持代碼比我們看到時更乾淨。

爲什麼

  • 當對現有代碼庫進行更改時,代碼質量往往會降低,從而積累技術債務。根據童子軍軍規,我們應該注意每一個提交(Commit)的質量。無論規模有多小,技術債務都會受到不斷重構的抵制。

怎麼做

  • 每次提交都要確保它不會降低代碼庫的質量。
  • 任何時候,如果有人看到一些代碼不夠清楚,他們就應該抓住機會在那裏修復它。

相關資料

  • Opportunistic Refactoring(http://martinfowler.com/bliki/OpportunisticRefactoring.html)

命令查詢分離

命令查詢分離原則規定,每個方法都應該是執行操作的命令,或者是向調用者返回數據但不能同時做兩件事的查詢。提問不應該改變答案。

利用這個原則,程序員可以更加自信地進行編碼。查詢方法可以在任何地方以任何順序使用,因爲它們不會改變狀態。而使用命令,你必須更加小心。

爲什麼

  • 通過將方法清晰地分爲查詢和命令,程序員可以在不瞭解每個方法的實現細節的情況下,更加自信地編碼。

怎麼做

  • 將每個方法實現爲查詢或命令。
  • 對方法名使用命名約定,該方法名錶示該方法是查詢還是命令。

相關資料

  • Command Query Separation in Wikipedia(https://en.wikipedia.org/wiki/Command–query_separation)
    Command Query Separation by Martin Fowler(http://martinfowler.com/bliki/CommandQuerySeparation.html)
作者 | Mouse
來源 | http://r6d.cn/N3Sz


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