解耦设计手法小结

水深无声 2022-08-06 00:27 150阅读 0赞

设计是一个平衡的产物，需要在各个约束条件下（组织目标，业务目标，开发流程，技术能力，学习及维护成本等）不断地进行演进。 我们虽然不提倡做大而全的设计，但会坚持进行基础性设计，以保证我们的设计一直在正确的方向上演进。  
  
设计演进的过程既可以是自上而下的，也可以是自下而上的。

# 基本设计原则 #

业界普遍被接受的设计原则不再赘述。这里特别针对基于开源项目的软件，其总体主旋律将是：跟随，扩展，贡献，其中跟随将是一个基本能力,反观深度定制的方式会遭遇越来越多的尴尬。落实在设计上，其最核心的设计原则:**隔离自有业务**。相较于模块化的低耦合、高内聚的原则，这里的要求会更高。  
  
先从模块上考虑应用的层次，依次考虑：

*  应用层
 *  开源项目本身的定制或移植机制
 *  新增的接口层
 *  新增的适配层或业务层
 *  既有的接口层
 *  既有的实现

设计本身还要保证业务的完整性，以及对性能、系统开销、卡顿和稳定性的要求。

# 解耦的设计实践 #

以下为关于解耦的设计方法总结，以及应用要点便于在设计时评估。  
解耦是隔离变化和降低复杂度的重要手段，这里以解耦代言隔离变化，其思想就是以分工协作代替全面控制，接口的定义大于业务逻辑的定义。  
其思考路径是:**分不分？如何分？**  
  
如何分是具体形式的问题，下面详述。分不分则取决于功能需求, 常见分离的需求有:

*  **功能强内聚**  
    . 这没什么好说的, 最常见的理由。
 *  **功能的整合和转换**  
    . 就是为了整合某些功能或者达到某种切换的目的，向上提供一个更为标准统计的接口。内部可能会进行一些业务逻辑处理，数据、状态转换之类的操作。如编译器分出前后端也是这样的概念。
 *  **降低复杂度**

接口的定义至关重要，接口本身不能绑定业务约束或者流程。整体交互上是面向无状态的接口，而不是面向过程。过程的合理性，即业务流程则由不同的单元内部保障，再通过接口交互。  
  
*而向约束的编程也是在函数内进行约束的判断，间接达到带状态接口。*  
  
在手法上可以概括为从宏观到微观的四个层次:

*  进程  
    . 也可以是物理空间上的分离
 *  库
 *  模块化/分层
 *  代码  
    
    
    如下图:

![Center][]

## 进程 ##

以分进程的方法来进行协作是Unix世界的传统，即KISS原则。Unix下有各式小工具，这些工具之间通过管道连结起来达到强大的功能。  
另外以服务的方式隔离业务也很常见。如Windows中COM+的架构，甚至是HTTP Server等。  
分进程的特点在于不同进程间的功能高度独立，并行处理的情况较多，服务提供者能够按需布署，存在一对多的情况，或有额外的安全性考虑。

而挑战在于性能、系统开销，需要熟悉IPC以及共享内存的知识。

## 分库 ##

这是一个重要的模块化手法，主要是以动态库和脚本的形式, 甚至是独立的程序提供扩展。其核心思想是以插件的形式完成功能组装，以物理分离的形式提供出来。  
插件本身实现一套标准的接口，包括:参数配置，接收输入，状态输出，数据输出等。  
如Windows的核心驱动模块，Photoshop/GIMP中的图像处理功能，Matlab以及R语言中的函数库等等，不胜枚举。  
以静态库形式提供出来的模块，更接近于代码级或者分层级别的体现，无法直接达到按需布署的能力。  
分库要求各个独立库的接口层比较单一，特别适用于业务逻辑强内聚的场景。同时插件的功能将直接影响主程序的稳定性。

## 分层 ##

就是将某一类功能的类和代码集中起来，向外提供特定接口或若干接口类，这个逻辑上的集合，就是层(layer)或者模块(module)，也有叫unit或者API之类的。与分库、分进程本质区别就在于它是一个逻辑集合，优势在于可以更灵活的与不同模块交互，因为接口可以多样化（支持代码级的交互），这也同样是它的劣势，有时导致它形同虚设，丧失了解耦的能力。  
  
所以分层成功与否，关键在于接口(含接口类)的定义和控制。  
  
常见的一些手法，如MVC, 胶合层(glue),适配层(port),WebKit和Chrome中也有应用。

## 代码 ##

这是一个最为微观，最为复杂的层次。但是到了这层，并不表示必然存在耦合问题。如果一些架构在设定上考虑到了扩展和适配的需求，在这个级别进行解耦反而最为自然。

### WebKit的port方案 ###

以Image类为例，它的一个函数与平台相关，于是类的实现被放在了三个文件中Image.cpp, ImageMac.mm和ImageWin.cpp中。Image.cpp中实现了公共的部分，而ImageMac.mm中实现了Mac OS版本，而ImageWin.cpp则实现了Windows版本。  
  
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另一种实现方式，如多媒体元素的播放控件。首先是MediaPlayer提供了一部分公共的逻辑，对于与平台相关实现的部分，定义了一个MediaPlayerPrivateInterface，各平台继承自这个接口实现各自的逻辑。  
  
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当我们解决了架构上的解耦后，在模块内部引入一定的耦合度就不是问题了。可供选择的方法就太多了。

### Helper Class ###

Helper Class已经为一个类添加一个友类，执行一些差异化的业务。  
Helper Class可以使用类似WebKit Port的机制为不同的系统提供不同的实现，也可以配合工厂模式，实现更为弹性的选择。  
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分散的逻辑判断就可以转为函数调用。  
![Center 3][]  
  
关于helper的使用一直是有争议，网上也有很多避免使用helper class的讨论。 主要论调在于认为helper class是过程化的产物，思考时是考虑的是流程上的逻辑补充。

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参考:  [优化解耦的设计思考][Link 1]

[自然而然的设计][Link 2]

[WebKit模块化分析][WebKit]

[Unix设计哲学][Unix]

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[WebKit]: http://blog.csdn.net/horkychen/article/details/8462574
[Unix]: http://blog.csdn.net/horkychen/article/details/7611343