软件开发的思维模式

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原创最新推荐文章于 2026-02-24 01:12:47 发布 2.8k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

提高生产效率的思维模式与僵尸敏捷开发同时，我们应该避免僵尸敏捷开发的陷阱，保持敏捷方法论的灵活性和效益。通过这样的任务管理系统，团队成员可以更好地跟踪任务的进度和完成情况，提高团队的协作效率。持续的用户参与：与用户和利益相关者保持密切的沟通和合作，及时获取反馈和需求变更，确保产品与用户期望保持一致。团队协作是软件开发中不可或缺的一环，优化团队协作可以提高整体效率。高效的例会：限制例会的时间和范围，确保每次例会都有明确的议题和目标，避免无谓的讨论和浪费时间。明确的迭代计划：确保团队在每个迭代开始时有明确的计划和目标，明确要完成的任务和交付物。阅读详情

对于软件开发，有两种思维模式：

命令式
说明式

命令式的思维模式是这样：按照每个步骤描述要做的工作和任务，先做什么，后做什么，顺序是不能颠倒的；

说明式的思维模式是，描述一个物体或者概念，它有什么特性，和其他物体有什么关系。

对于编程语言，实际上是命令式与说明式思维混合在一起的。

比如，我们熟悉的C语言，其中，说明式的语句包括：

函数定义与声明
变量（全局、局部、静态）的定义与说明
struct定义
enum定义
typedef定义
分支语句（if-else, switch)，循环语句，都属于说明性的部分
等

而表达式及其组成的语句，则是命令式的，它们描述了一个任务按照什么样的顺序逐步执行；

C++和java语言中class的定义，则是非常强大的说明性语句。

但是，这些语言中说明的成分还是太少太弱了，而且有一个非常显著的特点：你不能扩展自己的说明性语法。

为什么我这么看中说明性语法呢？

我们考虑一个应用程序，比如一个计算器（带有GUI界面那种），这个程序中大部分内容是可以说明的：

GUI界面描述
事件处理方式

只有加减乘除计算部分，需要命令式描述方法，计算出用户希望的结果。然后将数据送到窗口的控件上进行显示。

显然，窗口及控件的创建、将按钮的click事件关联到一个回调上这些功能，如果用xml一类的描述性语言编写，更加简单和清晰。

一个软件中，总是存在相当部分的对象和数据，是基本不变化的，而另外一些数据，则是要求被处理的。比如，一个字处理软件，它的GUI，菜单，事件等，在软件启动后，基本不会发生变化；而用户键入的文字，则是经常性的变化。

也就是说，软件由两部分组成，一部分是程序的框架，是不变化或者仅有少数变化的；另外一部分则是程序的处理数据，有程序的输入、输出和中间数据组成。

打个比方来说哦，程序的框架就是生产线，被处理的数据就是生产线上的产品。

不过，在我们开发软件时，这两者经常被混合讨论的，这使得软件开发的难度高而效率低。

如果程序的框架，能够被简单的描述出来，而不需要开发者花费大量的力气去定义和创建，那么，程序的开发难度将大幅降低，而效率的大幅提高。

这是我这么看中说明性语言的原因。

关注软件运行时状态

软件在运行时，有一系列各种各样的对象组成，对象直接相互引用和关联。当软件处于空闲状态时，这些对象什么也不做；当软件在处理数据时，数据在不同的对象之间被分割、转换、传递、复制、组合，最终形成需要的数据，并以某种方式输出出来。

为了构建这样一个运行时系统，软件开发者（对于OO开发者）需要在合适的时间，创建合适的对象，并和其他对象关联起来。这里面，“合适”与“其他对象” 是两个概念，是非常模糊，有时甚至是不可到达的。

正是由于创建合适的对象如此的困难，以至于设计模式中专门列出一个“创建模式”，来描述创建合适对象要使用的各种方法。合适的时间通常和效率、性能相关，解决起来并不是很复杂。

"其他对象“这个范围是非常难以界定的，对于不同的要求，一个对象需要知道不同种类的对象。为此，我们发明接口技术。接口技术对这个问题很重要，但是，接口有时候也是相互依赖的，而且，接口的修改，对于它的实现类和使用它的类来说，无疑是灾难。

而对于被处理的数据，情况则更加复杂。被处理的数据，可能存在一个复杂的逻辑关系，需要开发者为其单独建模，这样，被处理数据的模型有可能比被处理数据更加复杂；另外，被处理数据，实际上涉及与磁盘、网络等介质交换，这就涉及数据的解析与保存。

因此，从这个角度来说，如果我们能够描述出软件运行时的数据构成，然后让编译器自动构建出这种运行时内存的话，开发的效率和稳定性将极大的提高。

数据网络

通用的数据结构，主要由线性表、树、图以及字典表（struct和class可以看作经过优化的字典，他们都是通过名称访问的）。对象间的相互引用关系，建立了一个及其复杂的网络。这个复杂网络中的数据，它们的值是相互映射，并保持同步的。

除了一些非常简单的应用外，大多数有实际价值的应用软件，都会建立这样一个数据网络。对于一些较为复杂的应用软件，被处理的数据会形成临时性的数据网络。

无论是那种网络，由于引入了OO编程思想，开发者极力对外隐藏不必要的数据，因此，以OO编程思想指导的软件，其数据网络由若干小网络连接而成，每个小网络可以看作一个小层次。

GUI的数据网络

很多GUI都可以通过xml语言来描述。从这方面来说，GUI界面是非常典型的树结构。

但是GUI应用程序却远没有这么简单。

单个GUI窗口的数据网络

单个GUI窗口是一个标准的树结构。但是，GUI窗口需要和用户交互，因此，它有很多隐藏的网络。

以窗口/控件ID或者名称为key的字典网络

GUI系统为了让其他模块能够访问窗口上的控件，会提供ID或者name。这些 ID或者name就会形成一个字典数据结构，提供外部访问使用。例如，在HTML的DOM模型中，可以通过getElementById，取得标签对象。

输入和输出数据网络

一个Login窗口，必然要提供username和password两个数据到外部，让其他模块处理。它有可能需要其他模块提供已经保存过的username和password数据来进行预填。

对于窗口系统中的绝大多数对话框来说，输入和/或者输出数据是不可避免的，当然也有例外，如About对话框，完全不需要额外的输入和输出。

有的时候，数据可能来自多个方面。

如一个文件选择对话框，它要求输入的数据包括：标题、文件扩展名过滤表等；而输出则包括选择的文件名。除此之外，它从系统的磁盘上读取目录和文件信息，显示给用户。

输入和输出网络和GUI的树型网络有密切关系：

输入的数据，将映射到GUI树中，某个控件的属性；而输出的网络，则是从GUI树中采集到对应的数据。

这涉及到数据网络直接的相互映射问题。

GUI树的节点之间还存在额外的网络链接：

例如，一个播放器控制面板中，就存在密切的联系：

开始按钮按下后，停止按钮变为可用，反之亦然；
在播放进度上选择不同进度，播放的实际就会变化；
等等。

在通常的编程中，我们通常会通过一些变量，如播放状态变量、当前进度变量等，保存现有状态，然后在按钮或者是进度条的事件中，直接改变相关这些变量的值的同时，改变相关控件的属性。

如果仔细观察，在这些公认的设计思路中，存在一个隐含的数据网络，它包含状态变量、当前进度变量，而且，播放、停止按钮的enable属性，是和状态变量对应的；播放进度条的位置属性和显示播放时间的标签的文本属性，是和当前进度变量对应的。

从上面的总结来看，无论代码多么复杂，它总是由若干存在映射关系的对象网络组成的。这些网络，主体上都是树形网络（或者可以看作xml的DOM结构）。

xml的DOM结构是混合树与字典（节点的属性表）的结构。

因此，我们将窗口的逻辑关系，抽象为若干DOM树的映射关系。

DOM树之间的映射研究

对于xml，可以通过xpath进行节点的选择。我们可以利用xpath来对DOM树进行节点间的映射。

一对一的映射关系

DOM树A的节点和DOM树B的节点进行一对一的映射。

例如，播放器控制面板的例子。

控制器面板UI的xml示意(简化版本)

<window>
    <button name="play"/>
    <button name="stop"/>
    <progress name="progress"/>
   <label name="current_time"/>
</window>

对应的状态控制的xml表述是

<controller>
   <variable name="play_state" type="enum">
       <option value="playing"/>
      <option value="stoped"/>
   </variable>
   <variable name="curtime" type="time"/>
  <variable name="progress" type="percent"/>
</controller>

play_state将绑定到play/stop button上；curtime将绑定到current_time label上，progress将绑定到progress控件上。

描述语法，可以

binding player_controller(window : DOM, ctl: DOM)
{
    window://button[@name='play']/@enable = expr(ctl://variable[@name='play_state'] != playing);
    window://button[@name='stop']/@enable = expr(ctl://variable[@name='play_state'] != stoped);
    window://progress/@postion == ctl://progress;
    window://current_time/@text = ctl://curtime;
}

这是利用类似C++代码表示的伪码。其中 "="表示将右边的值绑定到左边； "=="表示左右两边互相绑定。与C++语言中的赋值和比较是不一样的含义。

这是一种外部映射机制。它的特点是，不需要接触两个DOM的内部构成，就可以改变其内容。还有一种较为直观的方法，即利用xlst，将controller的内容嵌入到window的DOM中

<window >
    <import-dom name="ctl"/>
    <button name="play" enable="{expr(ctl://variable[@name='play_state'] != playing}"/>
    <button name="stop" enable="{expr(ctl://variable[@name='play_state'] != stoped)}"/>
    <progress name="progress" postion="{ctl://progress}"/>
   <label name="current_time" text="{ctl://curtime}"/>
</window>

"{" "}" 分别表示的是绑定机制

列表数据的映射

通常会有很多列表数据，需要填充。比如，下面是一个书店描述的xml

<bookstore>

<book category="COOKING">
  <title lang="en">Everyday Italian</title>
  <author>Giada De Laurentiis</author>
  <year>2005</year>
  <price>30.00</price>
</book>

<book category="CHILDREN">
  <title lang="en">Harry Potter</title>
  <author>J K. Rowling</author>
  <year>2005</year>
  <price>29.99</price>
</book>

<book category="WEB">
  <title lang="en">XQuery Kick Start</title>
  <author>James McGovern</author>
  <author>Per Bothner</author>
  <author>Kurt Cagle</author>
  <author>James Linn</author>
  <author>Vaidyanathan Nagarajan</author>
  <year>2003</year>
  <price>49.99</price>
</book>

<book category="WEB">
  <title lang="en">Learning XML</title>
  <author>Erik T. Ray</author>
  <year>2003</year>
  <price>39.95</price>
</book>

</bookstore>

将该数据映射到一个listview控件中。listview由4列组成，首先，我们使用xslt的映射方式

<listview>
   <import-dom name="book"/>
    <foreach select="book://book"/>
      <row>
         <column>
             <image src="{getimage('book:@category}"/>
         </column>
         <column>
              <label text="{'book:title'}"/>
        </column>
       <column>
             <label text="{connect(book:author)"}/>
       </column>
      <column>
                <label text="{book:year}"/>
      </column>
      <column>
                <label text="{book:price}"/>
     </column>
     </row>
   </foreach>
</listview>

还有另外一种方式，再不需要改变listview的定义内容的情况下，通过外部改变其结构

bind listview(row_templ : DOMTemplate, book:DOM)
{
      foreach(book://book,  {
           DOM row = form_template(row_templ);
           row:colum[0]/image/@src = getimage(book:@category);
           row:column[1]/label/@text = book:title;
           row:column[2]/label/@text = connect(book:author);
           row:column[3]/label/@text = book:year;
           row:column[4]/label/@text = book:price;
          listview.append(row);
     })
}

推荐使用这种不直接生成的方法，它的耦合性更小。

映射时的数据转换

在映射时，可以进行数据转换。如上例中，book的category可以映射为对应的图片文件。author部分，可以将多个节点的值链接起来，组成一个数值。

对于映射而来的数据，是无法进行双向转换的。除非定义双向映射函数。

C++对象的DOM化

上面的一切基础，都是将数据想象为一个DOM为基础的。但是，C++对象和DOM之间的区别还是非常大的。

为了解决这个问题，我们创建一个C++类的meta对象，这个meta对象，将数据描述为一个DOM结构。

比如，对于一个Display类，进行描述

class Display
{
public:
     int width;
     int height;
     int depth;
};

描述它的DOM化结构

Node display_node(
     "display" //node name,
     attribute("width", OFFSET(Display, width), INT, 800，range(1,2000)),
     attribute("height", OFFSET(Display,height), INT, 600,range(1,2000)),
    attribute("depth", OFFSET(Display,depth), INT, 16, emu(8,16,24,32)))
);

Node类描述一个Node节点，Node节点包括属性和可能存在的子节点。

"display" 是节点的名称
attribute会创建属性：
- "width"是属性名称
- OFFSET(Display,width) 是一个宏，它创建一个属性访问的对象，在这里，我们通过width成员相对与Display的偏移来访问
- INT 表示属性的基本类型位integer
- 800 表示默认值
- range(1,2000) 是对width值的一个约束，也就是说，该属性取值必须在1到2000之间

这个DOM的结构，可以通过xpath来访问。

DOM化的结构有很多有用的功能，如，完成代码的序列化。我们可以轻易的将Display对象序列化为xml对象。