面向可维护性的构造技术学习概要（下）

Outline：

1.软件维护和演化；

2.维护性中的准则；

3.模块化设计及其准则；

4.OO设计准则：SOLID；

5.基于语法的构建；

2022-06-03 13:38:36

 

---

---

4.OO设计准则：SOLID

SOLID是指五个针对类的设计原则：

▪ (SRP) The Single Responsibility Principle 单一责任原则

▪ (OCP) The Open-Closed Principle 开放-封闭原则

▪ (LSP) The Liskov Substitution Principle Liskov替换原则

▪ (DIP) The Dependency Inversion Principle 依赖转置原则

▪ (ISP) The Interface Segregation Principle 接口聚合原则

1. 单一责任原则（SRP）：ADT中不应该有多于1个原因让其发生变化，否则就拆分开。责任即变化的原因，一个类只能有一个责任，这是最简单的原则却也是最难做到的原则。一般而言，我们编写程序时先写好框架，先满足高内聚低耦合的条件，再去查看一个类中是否只有一个责任，不是的话再去拆分开。而不是一开始就去将类进行拆分，因为实际上我们不知道哪些方法是会再次发生改变的，所以为了避免多此一举，编写完之后再去拆分是一个不错的选择。这里给出一个拆分的例子：

    

2. 开放-封闭原则（OCP）：对扩展性的开放，对修改的封闭。前者是指模块的行为应是可扩展的，从而该模块可表现出新的行为以满足需求的变化；后者则是指模块自身的代码是不应被修改的，扩展模块行为的一般途径是修改模块的内部实现，如果一个模块不能被修改，那么它通常被认为是具有固定的行为。对于这个原则，一般的实现的方法是抽象技术。举一个例子：

    

    这里的画图方法对于不同的图形定义了不同的方法，并且采取了分支逻辑判断，给人的感觉很冗余。对其进行修改如下：

    

    此时将图形抽象出来，形成一个抽象类，并且内置一个抽象的画图方法，不同的图形只需继承它并且实现自己独特的画图方法即可，最终画图的调用委托给GraphicEditor来做。

3. Liskov替换原则（LSP）：子类型必须能够替换其基类型，意即派生类必须 能够通过其基类的接口使用，客户端无需了解二者之间的差异。具体内容非常丰富，简要概述一下：子类型可以增加方法但是不能删除，子类型需要实现抽象类型中的所有未实现的方法，子类型中重写的方法的返回值是协变（co-variant）的，但参数是逆变（contra-variant）的（现在Java中一般视其为重载），子类型中重写的方法不能抛出额外的异常（协变的异常），更强的不变量、更弱的前置条件、更强的后置条件。更具体的内容属于面向复用的构造，此处不再赘述。
4. 接口隔离原则（ISP）：不能强迫客户端依赖于它们不需要的接口，只提供必需的接口，避免接口污染，避免胖接口。意即客户端不需要的接口就不要让他们继承、实现，我们应当使客户能够选择自己想要的。一个较为清晰的示意图如下：我们不要将所有方法整合到一个接口中，将其根据功能划分为不同的等价类接口，这样不仅能使客户避免了继承自己不需要的接口，还能提高聚合度。举个例子：

    

    worker接口有工作和吃饭两个方法，但是子类RobotWorker不需要吃饭这个方法，引入了子类不需要的方法，有时候会带来很不好的影响。修改后如下：

 

依赖转置原则（DIP）：高层模块不应该依赖于低层模块,二者都应该依赖于抽象；抽象不应该依赖于实现细节,实现细节应该依赖于抽象 。一般可以通过委托（Delegation）来实现。一个例子如下：，通过使用接口组合或聚合的方法，实现委托，就可以实现依赖转置，使得高层模块不会因底层模块的变动而变动，使得代码编写更易于维护。一个示意图：

小结：OO设计的两大武器

抽象(abstraction)：模块之间通过抽象隔离开来，将稳定部分和容易 变化部分分开

LSP：对外界看来，父类和子类是“一样”的；

DIP：对接口编程，而不是对实现编程，通过抽象接口隔离变化；

OCP：当需要变化时，通过扩展隐藏在接口之后的子类加以完成，而不要修 改接口本身。

分离(Separation)： Keep It Simple, Stupid (KISS)

SRP：按责任将大类拆分为多个小类，每个类完成单一职责，规避变化，提 高复用度；

ISP：将接口拆分为多个小接口，规避不必要的耦合。

归纳起来：让类保持责任单一、接口稳定。

---

 5.基于语法的构建

有一类应用，从外部读取文本数据， 在应用中做进一步处理。例如：从网络上传输过来的消息，遵循特定的协议，或者用户在命令行输入的指令，遵循特定的格式。这就要求我们使用grammar判断字符串是否合法，并解析成程序里使用的数据结构。一般使用正则表达式来判断一个字符串是否合乎规定的语法结构。

有关语法分析树、终止节点、叶结点、终止符、产生式、非产生式等的概念不再赘述，这些都是在形式语言中出现的常见概念，不过有一点需要提出，这里的选择运算符并非加号“+”，而是符号“|”。一个简单的例子：这个正则表达式代表的是形如“http://bilibili.com/”这样的URL。上例中的word也可以简写为[a-z]。还有一些常见的运算符：？、*、+。

 

 

语法分析树的一个例子：采用了递归的形式。

 

 

HTML的语法为：即形式为“text <i> text </i>”这种，他是上下文无关的文法。支持标记的嵌套。

 

Markdown语法为：即形式为“text _ text _”这种，他是正则的。不支持标记的嵌套。

 

 

关于Parser和Parser Generator：Grammar定义语法规则（BNF格式的文本），Parser Generator根据语法规则产生一个Parser，用户利用parser来解析文本，看其是否符合语法定义并对其做各种处理（例如转成parse tree）。

 

Java中你可能会碰到的一些正则表达式的表达方式：

 

 

匹配器的三种匹配方式：

• Greedy ： 匹配器被强制要求第一次尝试匹配时读入整个输入串，如果第一次尝试匹配失败，则从后往前逐个字符地回退并尝试再次匹配，直到匹配成功或没有字符可回退。
• Reluctant：从输入串的首(字符)位置开始，在一次尝试匹配查找中只勉强地读一个字符，直到尝试完整个字符串。
• Possessive: 直接匹配整个字符串，如果完全匹配就匹配成功，否则匹配失败。效果相当于equals()。

举个例子：此处的“.”代表任意单个字符，所以“.*foo”代表形如xxxfoo的字符串，xxx可为空串，也可为一堆任意的字符。所以贪婪匹配得到的便是整个字符串，因为他是先整个读取若不匹配再从最后回退。同理勉强匹配得到的是两个字符串，因为他是一个个读取直到匹配，待到读完整个字符串便返回。对于独占匹配，它直接将整个字符串和给定形式匹配，这里正则表达式能代表的字符串前缀是任意的，而给定的字符串前缀是确定的xfooxxxxxx，所以匹配失败。（但是对于第三个例子，将".*+foo"换为“x*+foo”，将“xfooxxxxxxfoo”换为“xxxxxxfoo”就能正确匹配了，关键还是在于“.”的类似于通配符的作用使得第三个例子返回false。）

 

界限匹配：

 

Java中的关于正则表达式的一些方法：

 

 

---