b. 函數(shù)抽象層次保持一致

遵循金字塔原則，把函數(shù)層層遞進的調(diào)用，理解成結論先行，自上而下的表達過程。

同層函數(shù)是對上一層的支撐，同層間要符合MECE法則，應描述和處理同一邏輯范疇的事情，高層抽象和底層細節(jié)不能雜糅在一起，否則會變得凌亂和難以理解。

MECE是(Mutually Exclusive Collectively Exhaustive)的縮寫，指的是“相互獨立，完全窮盡”的分類原則。通過MECE方法對問題進行分類，能做到清晰準確，從而容易找到答案。

2.3 模塊分層原則

a. 模塊分層

• client：外部可見層（暴露服務聲明）
• service：業(yè)務邏輯層，對client層的實現(xiàn)，協(xié)調(diào)domain和infrastructure一起完成業(yè)務邏輯。
• domain：領域?qū)?，對應DDD中的領域知識。
• infrastructure：基礎設施層，數(shù)據(jù)庫訪問、消息、外部調(diào)用等。
• start：應用啟動層，主要是項目啟動時的靜態(tài)配置。

b. 模塊內(nèi)包分層

分包的建議：

• 如果有多個一級域，建議：一級按業(yè)務分包，二級按功能分包，三級可按子領域分包。
• 如果僅一個一級域，建議：一級按功能分包，二級按子領域分包。

例如：

三、耦合與內(nèi)聚

軟件設計的目標是高內(nèi)聚、低耦合。如果代碼是高耦合和低內(nèi)聚的，就會出現(xiàn)修改一個邏輯，多處代碼要修改，可能影響到多個業(yè)務鏈路，增加了出bug的業(yè)務風險，同時擴大了測試回歸的范圍，導致研發(fā)成本增加。

耦合和內(nèi)聚，是我們常掛在嘴邊的話，但是大家經(jīng)常說不太清楚，講不太明白，很難衡量：

• 什么樣的叫高內(nèi)聚，什么樣的叫低耦合？
• 高內(nèi)聚要高到什么程度，低耦合要低到什么程度？

3.1 耦合的類型

耦合是描述模塊（系統(tǒng)/模塊/類/函數(shù)）之間相互聯(lián)系（控制/調(diào)用/數(shù)據(jù)傳遞）緊密程度的一種度量。

• 緊耦合：模塊之間聯(lián)系越緊密，耦合性就越強，模塊的獨立性則越差。
• 松耦合：模塊之間聯(lián)系越松散，單個模塊解決問題的目的越明確，模塊的獨立性越強。

a. 非直接耦合

如果兩個模塊之間沒有直接關系，它們之間的聯(lián)系完全是通過主模塊控制調(diào)用來實現(xiàn)的，這就是非直接耦合，這種耦合的模塊獨立性最強。

b. 數(shù)據(jù)耦合

如果一個模塊訪問另一個模塊時，彼此之間是通過數(shù)據(jù)參數(shù)(不是控制參數(shù)、公共數(shù)據(jù)結構或外部變量)來交換輸入、輸出信息的，則稱這種耦合為數(shù)據(jù)耦合，它是較好的耦合形式。

C. 印記（引用）耦合

當模塊之間使用復合數(shù)據(jù)結構進行通信時，就會發(fā)生印記耦合。

復合數(shù)據(jù)結構可以是數(shù)組、類、結構體、聯(lián)合體等的引用，通過復合數(shù)據(jù)結構在模塊之間傳遞的參數(shù)，可能會或不會被接收模塊完全使用。

印記耦合優(yōu)點：把模塊A的引用一把傳遞給模塊B，模塊B只需要接受少量參數(shù)，接口說明簡單。

印記耦合缺點：

• 不必要的參數(shù)：模塊B可能只使用了模塊A中部分的數(shù)據(jù)。
• 模塊B捆綁了模塊A：任何需要用到模塊B的地方，都需要先獲取到模塊A，無法脫離模塊A單獨使用。
• 修改可能互相影響：修改模塊A或模塊B，可能導致對方也需要跟著修改，不符合開閉原則。

印記耦合優(yōu)化：增加入?yún)?shù)類型，進傳入模塊需要的必要數(shù)據(jù)，如下：

d. 控制耦合

如果一個模塊通過傳送開關、標志等控制信息，明顯地控制選擇另一模塊的功能，就是控制耦合。

• 數(shù)據(jù)耦合和控制耦合的主要區(qū)別：在數(shù)據(jù)耦合中，模塊之間的依賴關系非常小，而在控制耦合中，模塊之間的依賴關系很高。在數(shù)據(jù)耦合中，模塊之間通過傳遞數(shù)據(jù)進行通信，而在控制耦合中，模塊之間通過傳遞模塊的控制信息進行通信。
• 控制耦合優(yōu)化：把控制的邏輯放在模塊A之中，或增加模塊C封裝控制邏輯，不然模塊B只做某一件獨立的事情。

e. 外部耦合

外部耦合，是指多個模塊同時依賴同一個外部因素（IO設備/文件/協(xié)議/DB等），如上圖所示：

外部耦合與與外部設備的通信有關，而不是與公共數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)流有關。

一個模塊對外部數(shù)據(jù)或通信協(xié)議所做的任何更改都會影響其他模塊，可以通過增加中間模塊隔離外部變化來降低耦合度，如下：

f. 共用耦合

共用耦合是指不同的模塊共享全局數(shù)據(jù)的信息（全局數(shù)據(jù)結構、共享的通信區(qū)、內(nèi)存的公共覆蓋區(qū)）。

共用耦合的問題：

g. 內(nèi)容耦合

內(nèi)容耦合在低級語言（匯編）中出現(xiàn)，高級語言從設計上已避免出現(xiàn)內(nèi)容耦合。

如果發(fā)生下列情形，兩個模塊之間就發(fā)生了內(nèi)容耦合：

3.2 內(nèi)聚的類型

內(nèi)聚，是描述一個模塊內(nèi)各元素彼此結合的緊密程度，是從功能角度來度量模塊內(nèi)的聯(lián)系。

• 低內(nèi)聚：模塊內(nèi)的元素的職責相關性低，通常也意味著模塊與外部是緊耦合的。
• 高內(nèi)聚：模塊內(nèi)的元素的職責相關性強，通常也意味著模塊與外部是松耦合的。

通常，解決了耦合的問題，就解決了內(nèi)聚的問題，反之亦然。

a. 偶然性內(nèi)聚

偶然內(nèi)聚，一個模塊內(nèi)的各元素之間沒有任何聯(lián)系，僅是恰好放在同一個模塊內(nèi)，業(yè)務的“Util/Helper”類有大量例子。

• 問題的原因：通常是模塊名起的過于抽象，導致不同職責的元素都可以放進去，從而引起了低內(nèi)聚。
• 問題的解法：將抽象的模塊拆解成多個更小的具體模塊，例如RetailTradeHelper可以拆為OrderAmountHelper/OrderPaymentParamHelper。

b. 邏輯性內(nèi)聚

邏輯內(nèi)聚，把幾種相關的功能組合在一起，由調(diào)用方傳入的參數(shù)來確定具體執(zhí)行哪一種功能。

邏輯內(nèi)聚是一種“低內(nèi)聚”，某程度上對應了“控制耦合”，它把內(nèi)部的邏輯處理暴露給了接口之外，當內(nèi)部邏輯發(fā)生變更時，原本無辜的調(diào)用方也會受牽連改動。

c. 時間性內(nèi)聚

時間內(nèi)聚，指一個模塊內(nèi)的組件除了在同一時間都會被執(zhí)行外，相互之間沒有任何關聯(lián)。

d. 過程性內(nèi)聚

過程內(nèi)聚，指一個模塊內(nèi)的組件以特定次序被執(zhí)行，但相互之間沒有數(shù)據(jù)傳遞。

e. 通信性內(nèi)聚

通信內(nèi)聚，指一個模塊內(nèi)的組件以特定次序被執(zhí)行，且相互之間傳遞和操作相同的數(shù)據(jù)。

f. 順序性內(nèi)聚

順序內(nèi)聚，指一個模塊內(nèi)的元素以特定次序被執(zhí)行，且上一步的輸出被下一元素所依賴。

g. 功能性內(nèi)聚

功能內(nèi)聚，指一個模塊內(nèi)所有組件屬于一個整體，完成同一個不可切分的功能，彼此缺一不可。

四、設計原則

設計原則，是指導我們?nèi)绾卧O計出低耦合、高內(nèi)聚的代碼，讓代碼能夠更好的應對變化，從而降本提效。

設計原則的關鍵，是從使用方的角度看提供方的設計，一句話概括就是：請不要要我知道太多，你可以改，但請不要影響我。

4.1 單一職責原則（SRP）

定義：一個函數(shù)/類只能因為一個理由被修改。

單一職責原則，是所有原則中看起來最容易理解的，但是真正做到并不簡單。因為遵循這一原則最關鍵是職責的劃分。

職責的劃分至少要回答兩個基本問題：

• 什么是你，什么是我？
• 什么事情歸你管，什么事情歸我管？

且不說寫代碼，工作中我們也會出現(xiàn)人人不管或相爭的重疊地帶，劃分清楚職責看起容易，實際很難。

4.2 開閉原則（OCP）

定義：對擴展開放，對修改關閉（不修改代碼就可以增加新功能）。

要理解開閉原則，關鍵是要理解定義中隱含著的兩個主語，“使用方”和“提供方”，即：

提供方可以修改，增加新的功能特性，但是使用方不需要被修改，即可享用新的功能特征。

開閉原則廣泛的理解，可以指導類、模塊、系統(tǒng)的設計，滿足該原則的核心設計方法是：通過協(xié)議（接口）交互。

4.3 里氏替換原則（LSP）

定義：所有引用父類的地方，必須能透明的使用它的子類對象，指導類繼承的設計。

面向?qū)ο蟮睦^承特性，一方面，子類可以擁有父類的屬性和方法，提高了代碼的復用性；另一方面，繼承是有入侵性的，父類對子類有約束，子類必須擁有父類全部的屬性和方法，修改父類會影響子類，增加了耦合性。

里氏替換原則是對繼承進行了約束，體現(xiàn)在以下方面：

• 子類可以實現(xiàn)父類的抽象方法，但不能重寫（覆蓋）父類的非抽象方法。
• 子類可以增加父類所沒有的屬性和方法。
• 子類重寫父類方法時，輸入?yún)?shù)類型要和父類的一致，或更寬松（參數(shù)類型的父類）。
• 子類重寫父類方法時，返回值類型要和父類的一致，或更嚴謹（返回類型的子類）。

4.4 依賴倒置原則（DIP）

定義：高層模塊不應該依賴低層模塊，兩者都應該依賴其抽象；抽象不應該依賴細節(jié)，細節(jié)應該依賴抽象，目的是降低層與層之間的耦合。

從倒置來看，該原則可以有更泛化的理解：

• 依賴實體的倒置：高層不依賴底層模塊，抽象不依賴細節(jié)，例如模塊分層規(guī)范中的domain不依賴infrastructure的實現(xiàn)。
• 依賴控制的倒置：依賴具體對象的創(chuàng)建控制，從程序內(nèi)部交給外部，例如Spring的Ioc容器。

舉個購物車的例子：

• 商業(yè)能力基座：主要包含購物車的業(yè)務流程實現(xiàn)、外域服務定義（非實現(xiàn)）、商業(yè)定制能力（擴展點），打包后需滿足一套代碼多處部署的要求。
• 域服務能力實例：針對不同運行環(huán)境，提供適配環(huán)境的域服務實現(xiàn)，商業(yè)基座反向依賴域服務實例，使得基座與環(huán)境無關。

4.5 接口隔離原則（ISP）

定義：客戶端不應該被強迫去依賴它并不需要的接口。

理解接口隔離原則，需要拿單一職責的原則做對比。細品一下，如果一個接口滿足了單一職責，是否就也就滿足接口隔離原則？

• 單一職責原則，解決了接口內(nèi)聚的問題。
• 接口隔離原則，認為某些場景下需要存在非內(nèi)聚接口（多職責），但是又不希望客戶端知道整個類，客戶端只要知道具有內(nèi)聚接口的抽象父類即可。

簡單來講，接口隔離原則解決的問題是，當某些類本身或面向使用方不滿足職責單一原則時，客戶端不應該直接使用它們，而是通過增加接口類，通過它隱藏客戶端不需要感知到的部分。

五、編程范式

5.1 編程范式

編程范式，本質(zhì)是一種思維方式，而和具體語言沒關系。

用C語言可以寫出面向?qū)ο蟮某绦?，用Java語言可以寫出面向過程的程序。而不爭的現(xiàn)實是，我們大部分人是在用java寫面向過程的代碼。

例如下面代碼，它是如何用面向過程語言實現(xiàn)封裝、繼承、多態(tài)的？

備注：以上代碼來自開源libevent庫

a. 結構化(面向過程)編程

最早使用機器和匯編語言編程，是編排好一堆命令讓機器逐條執(zhí)行，為了控制一些跳躍的流程(如if/for/continue/break)，就會用到類似goto的語句，讓程序直接跳轉到希望執(zhí)行的指令位置，這樣程序員就擁有了直接轉移程序控制權的能力。goto的無條件轉移，使得程序的控制流難于追蹤，程序難以修改和維護。

后來大家出了一套流程結構化的定律：任何程序都可以用順序、選擇、循環(huán)三種基本控制結構來表示。

• 順序：代碼是至上往下順序執(zhí)行的。
• 選擇：if-else/switch選擇執(zhí)行。
• 循環(huán)：for/while控制循環(huán)執(zhí)行。

因此，結構化編程的本質(zhì)，是對程序控制權的直接轉移進行了規(guī)范和限制。

b. 面向?qū)ο缶幊?br />

結構化編程思維，比較靠近機器運行的思維，當程序越來越復雜的時候，大家發(fā)現(xiàn)簡單靠結構化思維編程，很難構建起一個龐大的應用。而在編碼過程中，大家不知不覺的把一些數(shù)據(jù)和邏輯封裝了起來，形成一個個可復用的組件。慢慢大家出了一套符合人類理解客觀世界的編程范式：利用事物的信息建模概念，如實體、關系、屬性等，同時運用封裝、繼承、多態(tài)等機制來構造模擬現(xiàn)實系統(tǒng)的方法。

• 封裝：核心是對實體建模，把客觀世界的屬性和行為，封裝成類的數(shù)據(jù)和方法，同時通過控制訪問權限（private/protect/public），對外隱藏細節(jié)。
• 繼承：在封裝的基礎上，可以定義子類，從而使子類獲得父類的屬性和行為，這也符合人類從抽象到具象的認知思維。
• 多態(tài)：繼承使得子類獲得父類的行為，總有兒子不聽爸爸話的時候，當子類重寫了父類行為時，多態(tài)使得父類引用執(zhí)行方法時，實際執(zhí)行的是子類的行為。

封裝、繼承、多態(tài)是面向?qū)ο蟮娜筇卣?，三者的關系是層層遞進的，而多態(tài)實際是規(guī)范了程序控制權的間接轉移，在面向?qū)ο缶幊讨?，大家是通過函數(shù)指針來解耦不同組件的函數(shù)實現(xiàn)，這種方式需要工程師嚴格遵守約定初始化函數(shù)指針，是非常脆弱的。

因此，面向?qū)ο缶幊痰谋举|(zhì)，是規(guī)范了數(shù)據(jù)和行為的封裝，同時限制了程序控制權的間接轉移。

c. 函數(shù)式編程

函數(shù)式思維，是一種數(shù)學思維，把一個問題分解為一系列函數(shù)。函數(shù)式編程有多種定義，但是從根本上來看，它的核心是“純函數(shù)”和“引用透明”：

• 純函數(shù)：無副作用，同樣的輸入永遠得到同樣的輸出。
• 引用透明：任意函數(shù)直接用它的計算結果替代，而不影響任何調(diào)用它的程序。

若要做到以上兩點，就需要對賦值進行限制，即變量一旦初始化就不可以再修改。

因此，函數(shù)式編程的本質(zhì)，是規(guī)范了函數(shù)（一等公民/高階函數(shù)/聲明式/閉包等），同時限制了賦值行為。

d. 編程范式

編程范式的本質(zhì)，更多是告訴我們不能做什么，并且通過規(guī)范來約束我們的行為。

• 結構化編程：限制對程序的控制權做直接轉移，請按照控制結構規(guī)范來。
• 面向?qū)ο缶幊蹋合拗茖Τ绦蚩刂茩嗟拈g接轉移，請按照封裝、繼承、多態(tài)的規(guī)范來。
• 函數(shù)式編程：限制了賦值行為，請按照函數(shù)的規(guī)范來。

靈魂拷問一下：

• 為什么面向?qū)ο缶幊檀笫芡瞥纾?
• 為什么多數(shù)人在用面向?qū)ο笳Z言寫面向過程代碼？
• 為什么函數(shù)式編程束之高閣，很難產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模使用？

我當前表淺的理解是：

• 面向過程符合人類的直線直覺思維，不需要太多深度思考，可以快語直言。
• 面向?qū)ο笮枰浞至私饪陀^主體信息，才能從中思考和提煉出要素（實體）、關系（方法）和目標（職責），要求有系統(tǒng)性的抽象思維。
• 函數(shù)式編程基于數(shù)學，缺少合適的抽象機制，純函數(shù)式編程很難滿足企業(yè)級應用要求的嚴格和復雜的業(yè)務需求。

三種編程范式?jīng)]有好壞之分，核心是思維方式的區(qū)別，針對不同的問題和場景，如何選擇適當?shù)姆绞絹硭伎己徒鉀Q問題，才是我們理解它們的關鍵。

5.2 應用范式

a. 表模式

表模式關注的數(shù)據(jù)庫的表，它先考慮數(shù)據(jù)庫表需要管理，然后添加對數(shù)據(jù)增刪改查的操作。封裝是面向?qū)ο蟮年P鍵特征之一，把數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的行為綁定在一起，擁有一個標識符（類）來表示它兩的集合，而表模式允許你把數(shù)據(jù)和行為放在一起，但是它沒有一個標識符來標出它所代表的主體。

這種模式在PC時代很盛行，例如VB和.net等桌面應用開發(fā)框架上，但是在JAVA服務應用中也被我發(fā)現(xiàn)了，如下：

b. 事務腳本模式

腳本，是指表演戲劇、拍攝電影等所依據(jù)的底本又或者書稿的底本。腳本可以說是故事的發(fā)展大綱，用以確定故事的發(fā)展方向。

事務腳本模式，關注點是事務的流程和步驟，是對事務流程和步驟的編排，是一種面向過程的組織和表達形式。

按照事務腳本模式編程，可以不需要任何面向?qū)ο蟮脑O計，其中任何邏輯都可以通過if/else/while等流程控制元素來表達。

事務腳本模式的優(yōu)點是，門檻低容易上手，也符合人的直線直覺思維；它的缺點是，當業(yè)務邏輯復雜是，事務方法會快速膨脹，因為業(yè)務屬性不明確和缺乏抽象，不好復用和擴展。該模式在服務端應用中很常見，從MVC時代開始，一般通過controller組織事務流程，常見的分層結構如下：

c. 領域設計模式

領域設計模式，是通過分析和發(fā)掘業(yè)務領域的概念，從中提煉和設計出具有數(shù)據(jù)和行為的對象模型（類），并建立模型之間的關系。

領域設計模式，需要建立一個完整的由對象模型組成的層，來對目標業(yè)務領域建模。業(yè)務是經(jīng)常變化的，通常有會通過分層的模式，讓領域模型和系統(tǒng)其他部分保持最小的依賴。

至此，你會發(fā)現(xiàn)領域設計是DDD的底層思想，是面向?qū)ο蟮膶嵺`，更多請查閱“對象建模”和“領域驅(qū)動設計（DDD）”相關的材料和數(shù)據(jù)，這里不做展開。

d. 應用范式

不同的應用范式，是隨著軟件復雜度逐步提升演進出來的，不同模式面對和解決不同復雜度的問題，相互之間沒有好壞之分。當問題比較簡單時，使用事務腳本模式足夠應付，反倒使用領域設計就過度設計，增加了不必要的復雜度，適得其反。

六、代碼的道與術

任何一個學科的學習，都要從基本概念、基本原理、基本方法入手，才能把握住問題的實質(zhì)。

所謂，招式套路可以千變?nèi)f化，扎實深厚的內(nèi)功卻始終如一。內(nèi)功是基礎和本源的東西，例如耦合和內(nèi)聚，我們都知道低耦合高內(nèi)聚好，但如何衡量代碼的耦合和內(nèi)聚？再如編程范式，我們都在使用面向?qū)ο笳Z言，為什么看到的大多數(shù)是面向過程的代碼？究其根本，是我們?nèi)菀缀鲆暬A和本源的東西，比如更關注設計模式，更關注架構設計，但上層的設計理念大多數(shù)是來自基礎和本源的思想指引。

套用道家的一句話：道以明向，法以立本，術以立策，器以成事。

從代碼的角度來看：

• 道：是好代碼，無以名狀，無以表述，只能假想形式表達，仁者見仁智者見智。
• 法：是編程范式，是規(guī)章制度，是規(guī)范約束，使其在道的合理范圍之內(nèi)，保住基線。
• 術：是設計原則，執(zhí)行層面的方法論。
• 器：是spring/mos-boot，有形的工具，保障的是執(zhí)行和效率。

從代碼的角度來看它們的關系：

• 以法固道：理念需要通過法制來規(guī)范和約束，才能得到貫徹、落實和鞏固。
• 以器載道：善于創(chuàng)造和使用工具，用工具承載理念，可以事半功倍。
• 以道馭術：基本理念和具體操作要統(tǒng)一，即知行合一。

關于如何寫好代碼，描述如有不當之處，請大家?guī)兔χ刚?。最后，用一句話與大家共勉：萬丈高樓平地起，勿在浮沙筑高臺。

七、參考材料

參考書籍：

• 《重構》
• 《代碼整潔之道》
• 《架構整潔之道》
• 《易讀代碼的藝術》
• 《代碼精進之路》
• 《編程的邏輯-如何用面向?qū)ο蠓椒▽崿F(xiàn)復雜業(yè)務需求》
• 《企業(yè)應用架構模式》
• 《麥肯錫教我的協(xié)作武器》

參考文章：

《control-coupling》

《sequential-cohesion》