Chapter4 Modules should be deep

modules should be deep

管理系统复杂性最重要的技巧就是，很好地设计系统，使得开发人员在任何时候都只需要面对整体复杂性的一部分，这种设计就是模块设计。

模块设计

在模块设计中，整个系统被划分成多个相对独立的模块。理想情况下，每个模块之间是完全独立的，开发其中一个模块，完全不需要了解其他模块。在这种情况下，整个系统的复杂性由最复杂的模块决定。
但是，现实情况是，每个模块之间肯定会存在方法的调用，因此必须了解其他模块，当一个模块发生改变时，另外一个模块也需要跟着改变，比如一个方法的参数进行了改变，调用该参数的模块也需要跟着改变，因此，模块设计的目标就是减少模块之间的依赖。
模块主要由两个部分组成：接口和实现。接口告诉其他其他当前模块能干嘛，实现告诉其他模块怎么做。
好的模块是接口远比实现简单。这样做主要由两个好处：

• 减少了该模块对外暴露的复杂性
• 如果一个模块虽然进行了修改，但是没有修改接口，那么其他模块就不会受此次修改的影响

接口中有什么

接口中主要包含两部分信息：正式信息和非正式信息

正式信息

正式信息就是显式地在代码中定义的，这些信息会受到变成语言的校验。正式的信息主要包括公共方法的签名和公共变量的名称和类型。

非正式信息

非正式信息不会受到编程语言的校验，比如根据输入参数删除了某个文件，比如方法的使用是有限制的（该方法只能在另外一个方法调用之后才能调用）
非正式信息只能使用注释来阐明。

抽象

抽象是一个实体的简化视图，省略掉了不重要的部分。抽象使我们可以更加方便地使用抽象的东西。
在模块编程中，模块以接口的形式来提供抽象。
在抽象中最重要的定义就是不重要，一个接口忽略越多的不重要信息，那么该接口设计的就越好。
错误的接口设计主要有两种：

• 包含一些不重要的信息，这样会使接口变得复杂
• 忽略了一些重要的信息，开发人员看着接口，无法了解到调用该接口所必须的所有信息

接口设计的关键是了解什么是重要的，寻找能够最小化重要信息的设计

举个例子，文件系统的设计，屏蔽掉了在存储设备上选择物理块的机制，这些信息对于文件系统的使用者来说是不重要的。另一方面，有些信息就很重要，比如常见的文件系统都会将数据先写入到主存中，之后再刷写到磁盘中，对于一些应用，比如数据库，数据什么时候刷写到磁盘上就很重要，因为如果数据刷写到磁盘之后，数据库系统就可以保证，即使系统崩溃，数据也不会丢失。所以，刷写策略就必须通过接口暴露给用户。

深模块

最好的模块，拥有简单的接口，但是却具有强大的功能。

将模块想象成一个矩形，矩形的面积和它具有的功能强大性成正比，矩形的顶部边代表模块的接口，边的长度代表接口的复杂度，将复杂的实现屏蔽掉，将简单的抽象暴露给用户。

浅模块

浅模块和深模块相对，它具有的接口相对于它提供的功能来说可能更加复杂。

古典

但是如今的编程领域并不推崇深模块，如今的编程理念是模块应该小而不是深。人们经常被告诉应当将大的类拆分成几个小的类。但是这种理念会有问题，在这种理念下的系统，如果你想要更多的功能，就需要引入更多的类，因此会增加系统的复杂性。小的类并不会提供太多的功能，所以整个系统需要很多小的类

例子

java中的文件操作就深受古典编程理念的影响，为了打开一个文件来读取其中的内容，需要如下三步

FileInputStream fileStream =
new FileInputStream(fileName);
BufferedInputStream bufferedStream =
new BufferedInputStream(fileStream);
ObjectInputStream objectStream =
new ObjectInputStream(bufferedStream);

FileInputStream只具备基本的io，无法进行缓冲，也无法读取序列化对象
BufferdInputStream添加了缓冲的功能，ObjectInputStream则添加了读取序列化对象的功能；上面创建的三个对象，在后续的使用中，只会使用objectStream，而另外两个对象在创建之后就不会再使用了
其中最烦人的是，如果忘记使用bufferedinputStream，那么就不会使用到缓冲的功能，从而造成读取速度较慢；一些人认为应当将缓冲功能分离，让使用者决定是否使用。但是，好的接口设计，应当使普通常见情况的接口越简单越好。
几乎每一个使用文件io的人，都会想要使用到缓冲的功能，因此应该默认支持缓冲

结论

通过将接口和实现分离，可以将实现的复杂度隐藏，接口的使用者只需要了解接口提供的抽象即可，不需要了解实现；同时在设计接口或者模块的时候，应该设计深接口或者深模块