关于阿里云:面向对象分析与设计的底层逻辑

作者： 不拔

面向对象是合乎人意识事物的根本办法

人是怎么意识事物的

在面向对象呈现之前，已有面向过程的分析方法，为什么面向对象被提出了呢？究其实质起因，人们发现面向过程并不是依照人失常意识事物的形式去剖析软件，那么人到底是怎么意识事物的呢，Yourdon 在《面向对象的剖析》一书中提到，人类意识事物是遵循分类学的原理，分类学次要蕴含三点： 辨别对象及其属性；辨别整体对象及其组成部分；不同对象类的造成及辨别。

咱们当初能够回忆下咱们意识事物的过程，是不是和分类学所提到的 3 个要点很类似，看到一个事物，大略会感知到它的组成构造是怎么的，形态是怎么的，属于什么分类。所以，人意识事物是以对象的视角切入的，而后赋于对象具体的概念，比方苹果、梨子、汽车等等概念名称。

分类与分层的两种思维

咱们面对的事实世界是非常复杂的，应答复杂事物的有一个重要的办法即是形象，形象在理论利用过程中，又体现在两种办法上： 分层和分类 。分类即是将有差别的事物归类到不同的分组中，正如咱们常听到的 ” 物以类聚、人以群分 ” 的情理一样，产生分类的起因有两点：一点是事物间的关联严密水平，不须要将所有的事物都耦合在一起；另一点是人把握事物是有局限的，只能把握大量的要点，比方 5~7 个要点，超过了容易遗记。

分层是通过不同的视角看事物，每一层的关注点是不一样的，这种关注点不同是由本人的视角造成的，比方咱们了解计算机，并不需要深刻到二进制电信号去了解计算机。档次个性在软件设计中咱们常常遇到，比方计算机体系结构、TCP 七层协定等，档次个性有一个特点：越往上越具体、越往下越形象，越往上的内容越不稳固，也即是容易变动。

问题域到解空间的映射

咱们把须要解决的问题称之为问题域，或者问题空间，把解决方案称之为解空间。正向上一大节中提到的事物有档次个性，不同的人了解的事物是站在各自了解的视角，这样大家的了解、沟通并不统一的。如果咱们看到的问题空间是表层的，那么基于浅层次了解设计进去的计划就会不稳固，可能下次有一个小变动导致计划须要从新设计。

咱们能够把一个软件划分成三层：场景、性能和实体，场景层是常常会变的，比方发放优惠券场景就十分多，比方有天降红包支付优惠、分享有礼支付优惠券、新人注册支付优惠券等，这种场景的更迭随着业务的调整变动得十分快，因而场景层是不稳固的。性能撑持某一些的场景汇合，比照场景，性能相对而言稳固些，就像后面提到的发放优惠券场景，实质就是给用户发放优惠券，只须要提供发放优惠券的性能即可，至于哪些场景来调用它并不关注，但性能还是基于场景的汇合形象进去的，如果场景场景类型变动了，性能也就随之变动，比方担保交易和预售交易就不一样。实体是稳固的，以担保交易和预售交易为例，它的订单模型大抵是一样的，只是新减少了一些信息而已。

因而，咱们心愿从问题空间到解空间，大家看到的、了解的是统一的，而且看到的是问题的实质而非表象，往往场景、性能是不稳固的，而面向过程又是以性能驱动的，所以在易变动的场景下，它面临的问题就比拟多。比较稳定的是问题空间中的实体对象，所以面向对象分析是事实的须要。面向过程和面向对象是两个不同的视角的分析方法： 面向过程是一种演绎的分析方法，由外到内的过程；面向对象是一种演绎的分析方法，由内到外的过程。

三个一致性

软件开发会经验须要剖析、概要设计、具体设计、编码、测试、上线次要阶段，咱们不心愿每块是割裂的，比方剖析做完之后，做设计阶段又要从新去做剖析的工作，那么这外面就波及到一致性的问题， 即需要到剖析的一致性、剖析到设计的一致性、设计到编码的一致性。 这样做的益处能够保障无信息失真，因而咱们急需要一种剖析设计办法能做到这一点，面向对象分析与设计就能做到，因而全流程是以对象作为剖析与设计的指标，在最终编码中也都是对象。

面向对象的底层逻辑

提到面向对象，有局部人会提到封装、继承、多态等个性，而后这些并不是面向对象的实质个性，比方封装，面向过程中也有封装，多态面向过程也有体现，这些个性算不上面向对象特有的个性。 面向对象的底层逻辑是基于事实事物做的形象映射 ：事实事物对应软件中的对象，咱们探讨解空间能对应到问题空间中的对象，两者是一一间接映射的，其它的分析方法是问题空间到解空间的间接映射。

面向对象分析与设计的全景图

咱们面临的问题是什么

从顶层看，咱们要实现需要到编码的工作，然而从需要到编码又会通过多个阶段，如需要剖析、方案设计等，从大的层面讲，咱们次要遇到三个问题：

1. 做什么的问题

看似这是一个简略的问题，但在简单的业务场景下，对做什么的了解太重要了，因为不同的人对需要的了解是不同的，比方最近做了一个我的项目，有一个业务判断规定是只针对跨境订单计税，最开始开发同学的了解是判断卖家类型是否是跨境卖家，然而到了测试阶段，发现大家对这个业务规定判断了解是不统一的，跨境订单跟卖家类型是没有关系的，真正的跨境订单计税场景是 shipTo（收货地址）和 shipFrom（发货地址）国家地址是不一样的。在大项我的项目中，波及到多个团队之间的协同，这样的问题异样突出。而且从业务诉求到产品需要，再到技术计划，这其中是通过了 2 次变换，每次变换是不同的角色在外面，大家的意识也会不一样。

2. 怎么做的问题

落实到事件具体要怎么做时，往往大家并不会出大的问题，怎么做偏具体执行阶段，程序员往往在逻辑严密性上没多大的问题，往往出问题是在第一个问题上，相当于方向弄错了，所做的工作也是无用的。

3. 办法领导的问题

咱们往往心愿劳而不获失去一种万能的办法，可能应答所有的问题，同时又看不起低级的办法，比方大部分人对用例分析方法不屑一顾，想要能体现技术水平高大上的办法。其实自上世纪 70、80 年代，软件的剖析设计办法并没有太大的变动，而且在咱们大学期间都学过，只是大家并不认为它是一种高大上的办法而已。

剖析到设计的过程

在本节中，咱们推导软件剖析到设计的过程，由粗到细，最终落实到咱们接触到的 UML 常识上。从需要提出到编码实现，这两头有两个关键问题：一是界定指标，即是定义分明要做什么的问题，相当于是咱们做事的方向、指标；二是具体如何做的问题，即通过怎么具体的计划撑持需要指标实现。因而，咱们须要一种办法可能帮忙咱们界定指标和示意具体计划，而且是大家互认的一种通用的办法。

通过用例图能够帮咱们界定指标，用例中有三个要害因素：用户、场景和指标。比方交易下单是一个用例，它的用户是买家，场景蕴含下单胜利和下单失败两个场景，用例的指标是买家能够购买心仪的商品。当用例指标确定了，相当于界定了指标，晓得需要要做什么，这个过程要重复和业务方确认好，至到最终大家对指标的了解是统一的，方向对了，具体怎么做就好办了。

具体怎么做用时序图示意，画时序图须要留神的一点是顶层的对象档次要统一，不能有的对象示意具体的实体对象，有的示意零碎对象，即对象的层级是统一的，要么大家都是零碎，比方导购零碎调用交易系统，交易系统调用领取零碎，要么大家都是对象，比方商品、订单等。通过时序图能够看到一个残缺性能的执行步骤，它就蕴含具体执行的细节，如失常流程、异样流程。

其实在下面有一个问题，在画时序图时要确定好对象，那么这个对象是怎么来的呢？它是由健壮性图剖析进去的，它外面有三个要害的对象：一个是边界对象，这个比拟好了解，比方 UI 界面就是边界对象；另一个是管制对象，即是管制业务流程的对象，如下单服务就能够看作是管制对象；实体对象即是问题空间中的业务对象，比方订单。画健壮性图是有规定的，个别是边界对象调用管制对象，管制对象产生实体对象，比方用户下单界面是边界对象，下单服务是管制对象，订单就是实体对象。

寻找对象之路

对象从哪里来

在本文第一局部第三大节中曾经提到，问题空间到解空间是一一映射，咱们探讨解空间中的对象时，其实它映射到问题空间中的对象，而问题空间中的对象次要来源于业务概念、业务规定、要害事件。大部分的对象是浮现的，咱们通过了解业务能发现，有的对象是隐性的，须要咱们继续对业务有更深的了解能力发掘出来。好的对象模型是须要通过屡次迭代打磨进去的，并非一次就能设计得美中不足。

发现对象的办法

在本文第二局部第二大节中曾经提到寻找对象的办法，不过那还只是要害浮现的对象，在本节中次要讲述残缺对象发现的办法，次要办法分成四个步骤：

1. 通过健壮性图找到要害的实体对象；
2. 通过构造分析方法找出更多的实体对象；
3. 将对象组成有机的对象模型；
4. 最初通过用例走查对象模型是否齐备。

这里以一个案例来阐明发现对象的过程，案例是用户在下单时，在订单上展现税的金额。首先画出健壮性图，这里的边界对象是下单界面，管制对象有两个，一个是下单服务，另一个是计税服务，实体对象也有两个，一个是计税单，一个是订单。有了计税单和订单这两个实体对象后，接下来通过构造分析方法，剖析出更多的对象。

对象都是有构造的，只有咱们把握了对象的构造，基本上就能把握对象的概貌，因而咱们从对象的构造动手，去剖析对象外部的构造、对象关联的构造，本质上是从两个维度登程：一是从本身的角度登程，看本人外部还蕴含了哪些对象，如主订单蕴含了子订单；另一个是从内部的角度登程，看本人还与哪些对象相关联，如计税单与订单是有关联的。这种找对象的办法我称之为构造分析方法，因为自身构造又是事物本质的一种表达方式，比方化学分子结构决定化学景象。

为了更好地表白出对象的构造，我的一个教训是给对象下好定义，下定义能够从不同的维度，比方功能性维度、价值性维度、目的性维度、结构性维度等，这里能够从结构性的维度去给对象下定义。以计税单为例，能够给它下一个定义：计税单是将订单金额信息转成若干个标的物计税的单据模型，从这个定义中，咱们能够看到计税单是与订单有关联关系的，另一个是计税单是蕴含了若干个标的物，咱们能够画出计税单的对象模型。

当对象模型画进去后，后续咱们探讨业务基本上围绕这个对象模型去探讨业务问题的，比方商品标的物哪些金额要参加计税、计税金额的计算口径是怎么的，到这里，大家再领会下 ” 问题空间到解空间一一间接映射 ” 这句话，业务上的诉求也无非是哪些订单费用项要计税，计税的逻辑是怎么的，有可能在这个场景下要扣减金本位优惠，在另外一种场景下金本位优惠不须要扣减，基于对象模型与产品、测试同学探讨问题，大家都是处于同一个维度的视角看问题，沟通了解老本会少很多。

对象模型是一种可视化的表白，咱们大部分的沟通问题是不足显性表白造成的，这句话能够这样了解，也能够那样了解，导致大家了解有偏差，当初用模型的模式沟通问题，很多偏差、歧义就打消了。

组织对象构造

当咱们剖析出一堆的对象后，还须要通过肯定的组织，正如后面提到，人对事物了解是有局限的，不能一下子承受太多的事物，因而能够将它们分成一个个小的域，比方商品域、订单域、税务域等，这样当汇集一个问题时，能够只看某个子域里的对象模型即可。

如何调配职责

职责是怎么来的

面向对象最难的点有两个：一个是找出对象；另一个是调配职责。UML 把职责定义为 ” 类元的契约或任务 ”，因而职责的划分从实质来讲还是类元自身决定的，比方订单，它要提供订单渲染、订单创立、订单批改、订单查问的任务。

职责分为两类：一类是认知职责；另一类是行为职责。

• 认知职责蕴含：

<!—->

• • 对公有数据封装的认知。
  • 对相干对象的认知。
  • 对其可能导出或计算的事物的意识。
• 行为职责蕴含：

<!—->

• • 本人执行的行为，包含创建对象或计算。
  • 初始化其它对象的动作。
  • 管制或协调其它对象的流动。

调配职责的逻辑

上一大节中提到的职责有两类，认知职责是对象本身的认知范畴，即它只能基于本身属性实现相应的职责，举一个例子，如果一主多子的订单，要计算总的订单金额，怎么调配职责呢？首先商品只能查到本身价格的信息，它的意识是基于商品 price 属性，一个子订单能够有多个商品，那么它也只能计算出子订单的金额信息，它的认知是基于 item 和 quantity 两个属性，主订单蕴含所有子订单的信息，那么就能够计算出总的订单金额。

从下面的例子中咱们能够看出，认知职责是基于对象属性的，正所谓 ” 不在其位、不谋其政 ”，认知职责肯定不会超过它的意识范畴的。

行为职责是偏畛域服务的，有的时候一个职责不属于某一个对象，比方转账，就是一个行为，让其它的职责承当并不适合，这类行为职责往往是一个显著的业务流动，比方订单渲染、订单创立就是行为职责而非认知职责。

调配职责肯定要遵循 ” 信息专家 ” 模式，它的含意是将职责调配给具备实现该职责所须要信息的那个类，也即下面提到的意识产生职责。

验证职责调配的合理性

咱们冀望调配的职责满足 ” 高内聚、低耦合 ”，怎么测验呢？咱们再回过头来思考职责的定义：类元的契约或任务，换句话讲，职责是满足其它对象来调用的，这个就与咱们画时序图的目标是统一的，每次产生一次调用，即意味着其它的对象要提供一个职责进去，因而咱们能够在时序图中看对象间的调用频次，如果一个对象被调用得十分频繁，有可能这个对象承当了太多的职责，是不是能够对其拆分，把职责调配一部分进来。因而，对象职责调配并不是欲速不达的，须要一直扫视、测验。

调配职责是要遵循肯定的准则，如创建者模式、信息专家模式、纯虚构模式等，这些准则会在下一篇中独自去讲。

案例

案例背景

这里举一个例子，阐明面向过程和面向对象在剖析、编写代码的差异性，计税须要判断是否满足计税规定，比方虚构商品不计税（手机充值之类）、有些免税地址不计税、小 B 买家也不计税等，因而须要提供一个计税过滤判断逻辑。

惯例面向过程实现

面向过程的思路很简略，提供一个过滤办法顺次解决上面逻辑：过滤虚构商品计税申请、过滤免税地址计税申请、过滤小 B 买家计税申请。

public void filter(List<TaxCalculateRequest> request){
     
     // 过滤虚构商品计税申请
     filterVirtualItem(request);

     // 过滤免税地址计税申请 (即外岛)
     filterOuterIsland(request);

     // 过滤小 B 买家计税申请
     filterPurchaseType(reqeust);

}

面向对象实现

面向过程是从过程视角或者是性能视角剖析问题，而面向对象是从对象的视角剖析问题，过滤计税申请是计税过滤器判断计税申请是否满足计税规定，这里就蕴含了两个对象：计税过滤器和计税规定，判断是否满足计税要求这个职责应该是在具体的计税规定处理器中，比方是否是小 B 买家等，因而咱们能够画出对象模型。

要害代码如下：

public abstract class AbstractRuleHandler {

    /**
     * 形象的业务规定解决
     *
     * @param request
     */
    public abstract void handler(TaxCalculateRequest request);

    /**
     * 构造函数里实现注册
     */
    public AbstractRuleHandler() {TaxCaluclateFilter.register(this);
    }
}

总结

在文章中提到，面向对象的底层逻辑是基于事实事物做的形象映射，重要的不是要面向对象具体技术的应用上，而是剖析问题的思维上，这是最难的，它最大的益处是问题空间到解空间是一一间接映射的，请留神是一一间接映射，它意味着咱们在探讨计划的时候，齐全能够映射到问题空间，如果是间接映射，也就意味着设计的计划前面会面临从新设计的可能性，因为它是基于场景或性能做出的演绎设计，而且是表层的设计。真正把握了面向对象分析和设计的办法，也领会到其中的好处，对了解业务、方案设计、编码开发都有益处。