软件思想回顾与展望 2007-02-02 23:21 哲学家说：有什么样的世界观，就有什么样的方法论！ 辩论家说：立场决定观点！ 世界之所以有技术思想和观点之间的争论，完全与瞎子摸象的场景一样。真理只有一个，但是却很博大精深，没有一个人能看得到她的全部。每个追求真理的人都能感觉到她的存在，因为毕竟可以触摸到她的一部分。于是，人们会发现自己摸到的部分是实实在在的，自然与其他人不同，争论难免。真理就像一个极限，我们永远只能接近她，而不可能拥有她。软件思想的发展也是一个不断接近真理的过程。 刚开始有计算机程序的时候都是“面向算法”的，人们为了充分发挥有限的硬件资源而设计出各种经典的算法，“计算机”就是用来计算的机器。但随着硬件能力的提升与程序的复杂度增加，人们发现复杂的代码难于阅读和维护。于是，程序“结构化”的思想开始发展和成熟。“把大问题分解成小问题来解决”是人类思维的习惯。冗长的代码被分成若干的子过程，每个过程都便于理解，在此基础上也就理解了整个程序。 其实，“面向算法”与“结构化程序”都是以代码为中心的世界观，还是站在“计算机”的立场上。而当人们开始提出“数据结构”思想的时候，才真正开始把思考转向要解决的问题本身！人们越来越清楚地认识到，用数据结构去描述问题领域的模型，才是解决问题的关键，代码只是为数据服务的。从此，以数据为中心的世界观开始逐渐形成。当然，“数据结构”是伴随“结构化程序”的思想而发展的，这种思想的结合极大提升程序的编写效率，也提升了软件生产率。 但这种思想还是将“数据”与“代码”分开来思考的。事实上，在“面向对象”思想成熟之前，有经验的程序员已经感觉到“数据”与“代码”应该是一体的。他们已经习惯将那些复杂的问题划分为若干相对独立的数据结构，并围绕每个数据结构编写一堆服务于该结构的子过程，而过程的第一个参数就是一个结构的指针，这个指针就是人们熟称的“句柄”，英文叫HANDLE。其实，这就是最原始的对象模型。当“面向对象”的思想被提出的时候，我相信他们是最先理解此概念的一群人。 应该说“面向对象”的思想是第一次站在现实世界的立场上看问题，这种思想把人类思考问题的基本模式（如“分类”，“抽象”，“普遍性与特殊性”）应用到软件设计中。这种思想反映到编程上，就是将“数据”与“代码”统一成一个“对象”，“对象”成为实现软件的主要方法。软件思想发展到这时候有一点返璞归真的感觉：原来可以用这样简单的思维方式去考虑复杂的软件问题！ 然而，随着这种思想的深入应用，新的争论又开始，但所有的争论都已经是在另一个高度上。我想，在软件思想上，最迷茫的应该是“继承”与“组合”之争。 由于人们太习惯“面向对象”的方法了，用基类来实现普遍需要的功能，派生子类来实现特殊性的东西。类的层次结构就像一棵美丽的圣诞树，真的很直观。甚至，许多编程语言为了构造这棵美丽的圣诞树而牺牲掉多重继承的特性。但问题是，一旦这样的继承结构被固定下来，就规定了系统的生长模式：只能长出新的枝叶！尽管，用类继承模式设计出来的系统具有良好的扩展性，不过这种扩展是单向的。当要想在根基上扩充点东西的时候，才发现这可能会动摇整个大树！有的程序员试图用多重继承来解决这一问题，但切不说许多语言不支持多重继承，如果真的能扩充一个基类，那么你将面临层次不同的分支点，应该把哪些枝丫切开呢？ 为此，一种称为“接口”的软件思想诞生了。“接口”思想提倡尊重对象的隐私，从来不去查一个对象的祖宗三代，只要你能做事就行。每一件能做的事情都被定义为一个“接口”，一个对象对外的能力就是由它的那些“接口”组成，至于它怎样做无关紧要。“接口”的编程思想就是站在“功能组合”的立场上看问题，而不是来自父类的“功能继承”。因此，对于“接口”思想来说，不管是基础功能的增加还是的扩展新功能，都是扩充一个接口而已，不再面对复杂的分支与层次结构。 “继承”与“组合”仅仅是两种看问题的方式。如果你喜欢竖着看世界，你会发现世界是“继承”的。如果你喜欢横着看，你会发现世界是“组合”的。 事实上，“面向方面”的思想就是横着看世界。“面向方面”是“面向对象”思想的延续，是对“接口”编程的一种理论总结。它把现实世界所有问题分解成需要解决的各个基本方面，即所谓的“横向关切点”。这些基本面的问题解决是相对独立的，而其组合起来就能解决全部问题。当发现个别问题还有需要进一步解决的问题，可以在个别的局部范围解决这个问题。而发现普遍要解决问题的时候，也可以给所有的对象增加另一个基本接口面而加以解决，但不会影响其他已经解决的各个方面。 将来会不会有一种能够统一“继承”与“组合”的软件思想呢？我想肯定有！而且新的思想和理论肯定会很容易被人们理解，人们又会发现世界原来如此简单，也本该如此简单！ 在此给大家探讨一个有趣的问题： 继承的观点认为，所有自然数的祖先是１；然后，２和３是继承１的；但２和３是不同的；４具有２的特性，是从２继承的；５既没有２的特性也没有３的特性，是直接从１继承的；显然６继承了２和３的特性… 组合的观点认为，任何自然数都含有１的成分，素数２、３、５、７是组成自然数的基本方面，其他的自然数都是由素数组合而成，所以称为合数。 而大家都知道，任何自然数都可以因式分解为１与若干素数相乘，因此可以把１和素数看作自然数的原子特征。如果自然数B能被另一个自然数整A除，则表示B一定具有A的全部特征（继承思想），而构成A的质因子集合一定是构成B的质因子集合的子集（组合思想）。这是数论的最基本常识，从这里看问题，前面两种思想是统一的。 值得注意的是，两种观点都承认１的重要性，而１就是几乎所有高级的面向对象语言中都存在的那个Object，不管你是否愿意它都存在。这就是Object存在的哲学依据！ 但愿将来一切软件思想都这么容易理解… 今天是２００５年上班的第一天，在开始新一年的程序人生之前，仅以此文献给和我一样的所有程序员。 李战(leadzen).深圳2005-1-4
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