设计模式学习和实践反思

Posted 2021-04-25 梅沙技术团队

前言

        之所以学习这本书，是因为我明显感觉到，我无法很好的组织复杂逻辑的项目代码——无论是日常项目还是公司msi框架和组件迭代中。尽管学习过工厂模式、状态模式、等诸多设计模式，但在实践中一直未能灵活应用。
        看了这本书之后，对自己过去的实践产生许多反思，并在最近的一个数学游戏『远航时代』中验证实践，收获颇丰，在此分享，期待各位同学指点。
        在这一篇读书笔记中，我更多的是阅读这本书之后，对自己过去实践的反思，并以自己作为案例供大家参照，以便交流学习。而不会对大家都已经熟悉的常用的设计模式作重复描述。

『远航时代』是一个数学课堂的游戏化教学工具，由梅沙书院与梅沙科技合作研发。在这个游戏中，玩家可以运营一家公司，运用数学方法，解决公司业务、经济危机、上市、关联交易等诸多事件中出现的问题。

正文

先提几个问题

1. 为什么采用OOP(面向对象)？

2. 即时回报还是长期回报？

3. 是什么导致了重新设计（或重构）？

为什么采用OOP？

        大家关于这一点，能提出很多，灵活性高、可复用性、可维护性、可扩展性强等等各种优点。但是，综合我大学四年、实习以及毕业后一年的工作经验来看，至少相当一部分人都没有真正了解OOP；或者并不认可OOP；或者不能真正实际应用OOP。一个很常见的实例：大家都在用laravel，都在讲MVC，但是在最终的C层（我视其包含Controller和Logic），我们能看到多数人，其开发思路与顺序编程或过程编程并无本质区别——依然是按照业务逻辑，顺序实现代码——这看起来就像仅仅把POP的思路局限在逻辑层，并未真正由POP转为OOP。尽管如此，显然我们依然能控制函数的单一职责，能保证函数的可复用性——就好像用C语言并不支持OOP的基本特性，仅能以POP编写硬件驱动，但一样能写出高可复用性、高灵活性的代码（模块化）。那么，OOP关于POP的优势到底在哪里？而且，POP的代码，往往更易于理解，从这一点来看，似乎还比OOP更有优势？

        在回顾自己过往的『烂代码』并结合书中描述后，我的答案是，POP对状态变化、事件流程实现往往需要很长的代码，且相互依赖而并没有实现真正意义上的可维护性、可扩展性——回顾自己项目，是否发现总有那么一些方法的实现，十分冗长，想拆解却难以拆解，他们相互依赖，其中一部分逻辑的改变，总是会影响到上下文的正常运行，然后出现改一个位置，其他位置全报错的情况？

案例

        以我最近的版本，远航时代为例。;一个游戏有个很多回合，每回合提交运行后，会自动执行一系列的事件，这些事件是否执行以及执行次序都相互影响，从这点出发来看，我一开始的想法就是一堆方法，每个方法处理一个事件，而最上层的调用者依次调用这些方法传入参数，并将计算结果传入下一事件方法中。这看起来没问题，如果真的实现，也没问题。但是，我们永远不能完全预测未来的版本迭代，这时候如果要新增或移除事件呢？如果『公司』这个角色产生了新的属性呢？如果要改变调用次序呢？

        在POP中，对一个模块的关注点可能在于，这个模块的输入和输出。这看起来没问题，一旦改代码，就会发现，如果增加或移除其中的某个逻辑，我们可能不但要修改这个方法的逻辑、接收和返回，还有修改上下文中的方法的传入参数和返回，甚至可能也要改动逻辑。这就像摞纸牌，摞得很高，看起来很厉害，但每增加或移除一张纸牌，都可能导致整座纸牌塔坍塌。

        而在OOP和设计模式中，我们应该意识到，这就是职责链模式的应用场景——这一系列任务看似相互依赖，实际都仅关注『公司』这一角色的属性变化，其中一个事件发生与否、结果如何都与其他事件相互无关。同时，我们也应该意识到这个需求中，事件列表、执行条件和执行次序都有可能变化，因此，我们可以应用职责链模式，分离各个事件，每个事件的具体实现仅关注『公司』的状态，而不关心其他事件的运行结果。每个事件执行与否由自己决定，而不为调用者所关注，执行后的状态改变立即更新至『公司』实例中。调用者仅关注两点：事件列表；每个事件的后继。如此一来，调用者在启动第一个事件后，无需再关注后续事件执行与否，而仅需关注职责链结束后，『公司』所处的状态并返回最终结果即可。每个事件不需要关注自己的后继是什么，而仅需忠实的调用其后继。这时候我们能体会到，无论新增、移除还是修改什么事件，都能体现『开放封闭原则』，我们在关于事件部分的修改将变的十分轻松——在该版本中，我参考这一模式实践后的直观感受就是，这一部分无论如何修改，我都不必为修改参数传递而操心。

        通过这个案例，相信大家都明白了我想表达的观点：OOP存在诸多优势，这些优势看起来POP都能实现，但实际上，POP相互依赖注定其对于复杂的状态变化、事件流程处理，必然要产生冗长的任务序列，且任何位置的改动都可能无法完全独立。而采用OOP，我们能分解各个角色，明确各自任务，同时相互隔离，当需要修改某个点时，真正体现『开放封闭原则』，并享受其带来的愉悦感。到这里，我想我们也都真正明白了，OOP和POP的真正区别，其实仅在于关注点不同。然而，不同的关注点，带来的变化是很大的。

        上文中，我为什么要把这个需求中可能变化的点作出强调呢？这是我在看了这本书后领悟的一点——不应为了用设计模式而去实现某种代码，而应着眼于需求本身，关注哪些是变化的，哪些是不变的，这或许才是设计模式实践的正确思路。

即时回报还是长期回报？

        上面花了很大的篇幅讲什么是OOP，从而引申了『OOP和POP区别到底在哪里』的问题。但是实际实现中，我们总是有很多的理由拒绝实现。设计模式的圣经，『四人帮』的《设计模式》一书中，也提及：设计面向对象软件很困难；设计可重用的面向对象软件更困难。我们即使看了很多遍各种各样的设计模式，甚至熟悉他们的应用场景，但我们总有各种各样的不一样的问题。关于这点，作者也作出了介绍，我认为很有参考意义，因此，这里直接引用，大家可以共同思考。

        有些时候，我们必须放弃原来的老习惯，提升我们的能力。现在花点时间，将来开发项目时就能少花时间，不至于不知所措。另外，你会逐步成长为一个更优秀的程序员，这本身就是学习OOP和设计模式的一个很有说服力的理由。
        总之，学习OOP和设计模式可以帮助你把事情做得更好，并享受其中的乐趣。

是什么导致了重新设计（或重构）？

        这个问题，其实也是书中提及的问题。因为这个问题我认为十分典型，因此我拿出来与大家讨论。
        以前文的案例为例。我个人认为，很多时候，重新设计的根本原因，都在于我们在某部分代码最初的版本中，没有考虑清楚变与不变性，并提前作出『预防性』的设计，同时，我们又有各种各样的理由没有真正以OOP思维思考、分解并解决问题，也就进一步的导致随着版本迭代，代码越来越烂而难以维护，最终走推倒重构的结局。

设计模式的两个基本原则

        在前文中，我反复提及我对书的理解后，所感悟的『关注变性与不变性』。在这里，我还想再强调设计模式的两个基本原则，因为在这之前，从来没有人和我提及这个概念（包括大学时期，或许是因为我们难以用C语言在写硬件驱动的过程中应用某种设计模式）。

1. 按接口编程

2. 优先选择对象组合而不是类继承

        尤其是第二点，我们应该能明显感受到，如果使用类继承，往往导致我们一旦需要修改类的某个方法的输入参数或返回值时，往往要递归遍历修改每一个类的实现。按照我的理解，我们应该从实际出发，依然是分析变性与不变性，慎重选择实现方式。

(这里引用书中一段话)
        这个说法并不是要完全消除继承。实际上，这表示开发程序时如果有机会用组合，就应当优先使用组合而不是继承。这样一来，子类就不会因为继承到大量不用的属性和方法而变得过度膨胀。

小结

        这本书我认为最大的意义不在于其关于设计模式在php中的具体应用给出的案例，而在于引发了我对OOP、设计模式的深入思考，并令我真正明白了在实践中如何作出正确的设计，从而保证代码的可扩展性、可复用性、可维护性等。