【架構設計】保持簡單輕量設計的三個原則——DRY,KISS, YAGNI
?前言
一個軟件輕量簡單的軟件架構是非常重要的,它可以讓我們花最小的代價就能滿足業務上的需求。那如何保證輕量簡單呢?那今天就和大家分享下這其中的秘密,也就是3個重要的指導原則,KISS原則,YAGNI原則和DRY原則,你們都知道并且理解嗎?
KISS原則
KISS原則, 英文全稱Keep it simple and stupid。核心思想就是盡量保持簡單。
KISS原則指導我們在軟件設計的時候要盡量保持簡單,使用一些成熟的、適合業務的技術方案。另外從一個使用者的角度來思考,你設計時要思考如何讓自己的架構設計變得簡單,足夠易用,比如你開發的框架是不是對于接入成本低甚至0成本? 你設計的框架是否不侵入業務代碼?
不僅軟件架構設計層面,在代碼層面也處處要體現KISS原則。代碼的可讀性和可維護性是衡量代碼質量非常重要的兩個標準。而 KISS 原則就是保持代碼可讀和可維護的重要手段。代碼足夠簡單,也就意味著很容易讀懂,bug 比較難隱藏。即便出現 bug,修復起來也比較簡單。
我們來看下面校驗IP是否合法的3種實現方式哪個最“KISS”,大家覺得是哪個呢?
方式一
方式二
方式三
- 方式一代碼量最少,正則表達式本身是比較復雜的,寫出完全沒有 bug 的正則表達本身就比較有挑戰;另一方面,并不是每個程序員都精通正則表達式。對于不怎么懂正則表達式的同事來說,看懂并且維護這段正則表達式是比較困難的。這種實現方式會導致代碼的可讀性和可維護性變差,所以,從 KISS 原則的設計初衷上來講,這種實現方式并不符合 KISS 原則。
- 方式二使用了 StringUtils 類、Integer 類提供的一些現成的工具函數,來處理 IP地址字符串,邏輯清晰,可讀性好。
- 方式三不使用任何工具函數,而是通過逐一處理 IP 地址中的字符,來判斷是否合法,容易出bug,不好理解。
小結: 綜合來看,第二種方式更符合KISS原則。并不是代碼越少越好,還要考慮代碼是否邏輯清晰、是否容易理解、是否夠穩定。
那如何寫出滿足 KISS 原則的代碼?
- 不要使用同事可能不懂的技術來實現代碼。比如前面例子中的正則表達式,還有一些編程語言中過于高級的語法等。
- 不要重復造輪子,要善于使用已經有的工具類庫。經驗證明,自己去實現這些類庫,出bug 的概率會更高,維護的成本也比較高。
- 不要過度優化。不要過度使用一些奇技淫巧(比如,位運算代替算術運算、復雜的條件語句代替if-else、使用一些過于底層的函數等)來優化代碼,犧牲代碼的可讀性。
YAGNI原則
YAGNI 原則的英文全稱是:You Ain’t Gonna Need It。中文大意是說你根本不需要這么做。核心思想就是不要過度設計。
那什么是過度設計呢?比如說你的應用,現在還是處在一個單體應用的階段,那么這時候我就考慮啊,分布式事務該怎么做,那或者說你的數據庫還是一個單庫的時候,我就在思考。如何去做數據異構,甚至是你的業務邏輯在并不復雜的階段的時候,你就再去思考如何去上一個工作流引擎,或者是規則引擎。那再比如現在圖形數據庫非常的火,那你就在想方設法的把圖形數據庫引入到你自己的項目當中。那這些是什么呢啊?說好聽點叫面向簡歷編程,說難聽點就是什么?脫褲子放屁,多此一舉。我們提倡面向未來的架構是什么意思啊?是去規劃你未來技術發展的路線,當這一天需要到來的時候,你有能力去實現它。而不是說你現在就把未來不需要的東西去搬到自己的項目當中。
所以千萬不要為了技術而技術,一定要讓技術服務于業務,謹遵YAGNI原則,過度設計是災難。
DRY原則
DRY原則,英文全稱Don’t Repeat Yourself,直譯過來就是不要重復你自己。那這里的重復是什么意思?就是指代碼一模一樣的才算重復嗎?實際不是的,我這里從實現邏輯重復、功能語義重復和代碼執行重復三個點來理解重復的意思。
實現邏輯重復
我們看下下面的例子:
- 校驗用戶名
- 校驗密碼
雖然上面兩個方法的代碼邏輯是重復的,但是他們語義不重復,一個是用來校驗用戶名,一個是用來校驗密碼的,所以是符合DRY原則。如果我們強行把他們封裝成isValidUsernameOrPassword()方法,反而不符合單一職責原則,萬一哪天密碼的校驗邏輯變了怎么辦呢?所以并不是說代碼一樣就一定違反了DRY原則。反而有時候代碼不一樣,恰好違反了DRY原則。
功能語義重復
直接上例子,項目中不同的同事由于不知道就寫了兩個校驗IP的方法。
- 代碼一
- 代碼二
盡管兩段代碼的實現邏輯不重復,但語義重復,也就是功能重復,我們認為它違反了 DRY 原則。我們應該在項目中,統一一種實現思路,所有用到判斷 IP 地址是否合法的地方,都統一調用同一個函數。不然哪天校驗規則變了,很容易只改了其中一個,另外一個漏改,就會出現莫名其妙的bug。
代碼執行重復
我們看下面一個登錄的代碼例子。
你有沒有發現email的校驗邏輯被執行了2次,這種重復執行的情況我們也可以認為違反了DRY原則。
說了這么多,那有什么好的辦法提高代碼復用性,保證DRY原則呢?
- 使用現成的輪子,不輕易造輪子
其實最關鍵的就是寫代碼帶腦子,用到一個方法先看看有沒有現成的,不要看看不看,就動手在那里造輪子。
- 減少代碼耦合
對于高度耦合的代碼,當我們希望復用其中的一個功能,想把這個功能的代碼抽取出來成為一個獨立的模塊、類或者函數的時候,往往會發現牽一發而動全身。移動一點代碼,就要牽連到很多其他相關的代碼。所以,高度耦合的代碼會影響到代碼的復用性,我們要盡量減少代碼耦合。
- 滿足單一職責原則
我們前面講過,如果職責不夠單一,模塊、類設計得大而全,那依賴它的代碼或者它依賴的代碼就會比較多,進而增加了代碼的耦合。根據上一點,也就會影響到代碼的復用性。相反,越細粒度的代碼,代碼的通用性會越好,越容易被復用。
- 模塊化
這里的“模塊”,不單單指一組類構成的模塊,還可以理解為單個類、函數。我們要善于將功能獨立的代碼,封裝成模塊。獨立的模塊就像一塊一塊的積木,更加容易復用,可以直接拿來搭建更加復雜的系統。
- 業務與非業務邏輯分離
越是跟業務無關的代碼越是容易復用,越是針對特定業務的代碼越難復用。所以,為了復用跟業務無關的代碼,我們將業務和非業務邏輯代碼分離,抽取成一些通用的框架、類庫、組件等。
- 通用代碼下沉
從分層的角度來看,越底層的代碼越通用、會被越多的模塊調用,越應該設計得足夠可復用。一般情況下,在代碼分層之后,為了避免交叉調用導致調用關系混亂,我們只允許上層代碼調用下層代碼及同層代碼之間的調用,杜絕下層代碼調用上層代碼。所以,通用的代碼我們盡量下沉到更下層。
- 繼承、多態、抽象、封裝
在講面向對象特性的時候,我們講到,利用繼承,可以將公共的代碼抽取到父類,子類復用父類的屬性和方法。利用多態,我們可以動態地替換一段代碼的部分邏輯,讓這段代碼可復用。除此之外,抽象和封裝,從更加廣義的層面、而非狹義的面向對象特性的層面來理解的話,越抽象、越不依賴具體的實現,越容易復用。代碼封裝成模塊,隱藏可變的細節、暴露不變的接口,就越容易復用。
- 應用模板等設計模式
一些設計模式,也能提高代碼的復用性。比如,模板模式利用了多態來實現,可以靈活地替換其中的部分代碼,整個流程模板代碼可復用。
總結
本文和大家介紹了軟件工程領域中保持簡單架構設計的三個原則,其實所有的這些原則就是為了達到一個很簡單的目的,try everything to keep it simple,軟件設計上的簡單輕量是非常重要的。