第二桶 基于對(duì)象的編程 第一碗 老C初談統(tǒng)一建模 小P開練建模語言(之一)

     “……所以，我們希望使得軟件也可以像硬件一樣——將實(shí)現(xiàn)同一功能的電路放在一起，做成集成電路并封裝，只留下定義清晰的引腳作為接口——這樣在需求相似 的地方，只要使用這個(gè)已經(jīng)制造好的芯片就可以了，而無需再次設(shè)計(jì)電路。這就是復(fù)用的思想，這樣可以極大的提高生產(chǎn)效率和技術(shù)的積累。正因?yàn)橛辛薎C，硬件 發(fā)展的水平已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的將軟件發(fā)展的水平甩在了身后，目前軟件發(fā)展還只是進(jìn)行到模塊化而已，而就我所知系統(tǒng)級(jí)規(guī)模的復(fù)用也還是在發(fā)展階段……還遠(yuǎn)沒有到達(dá)軟 件IC的地步……總之你要了解自己所處于的技術(shù)浪潮中，這樣才可以更好的把握自己……”不知道兩個(gè)人在聊什么，不知不覺就又聊到了編程這個(gè)話題。“同時(shí)軟 件業(yè)可以像其它行業(yè)學(xué)習(xí)的東西很多，比如像硬件學(xué)習(xí)封裝和復(fù)用，像建筑業(yè)學(xué)習(xí)模式，像心理學(xué)和工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)學(xué)習(xí)UI設(shè)計(jì)……等等等等，總之要心態(tài)開放，兼容 并包，虛心學(xué)習(xí)，不要以為自己有多么了不起——就各行各業(yè)的發(fā)展時(shí)間來看，軟件業(yè)吃的飯還沒有一些傳統(tǒng)行業(yè)吃的鹽多……”老C開始給小P狂噴。兩個(gè)人下午 上完課也沒有什么事情，干脆把椅子拉在一起狂諞起來。
     “嗯，我覺得你說的有些道理，那么我們的編程語言是如何對(duì)模塊化進(jìn)行支持的呢？”小P覺得自己的捧場很重要，如果沒有自己說“然后呢……其他呢……”等 等，老C不會(huì)狂噴這么多有意思的話題，所以他很是恰當(dāng)?shù)脑谂赃吷匡L(fēng)。“一開始的時(shí)候沒有直接的模塊化的支持，”老C道，“后來人們根據(jù)實(shí)際需求總結(jié)出來一 些使用語言的方法，形成一定的業(yè)內(nèi)規(guī)范，將語言形成的代碼組織得更容易形成模塊。比如我們?cè)谑褂肅語言時(shí)，將模塊的接口聲明到.h文件，內(nèi)部實(shí)現(xiàn)放在.c 文件并且用static聲明，這樣就提供了某些封裝的方法——但不是強(qiáng)制的，如果你違反了這些規(guī)定，語言本身是拿你沒有辦法的——這個(gè)時(shí)候就需要從行政上 動(dòng)腦筋……比如扣除一部分你的勞動(dòng)所得等等，哈哈。”老C笑道，“但是這種約定只是在坊間流傳，基本上不會(huì)在介紹語言的書籍或者課本上出現(xiàn)——因?yàn)檫@些是 工程經(jīng)驗(yàn)，而理論雖然在理論上講與實(shí)踐沒有什么區(qū)別，但是從實(shí)踐的觀點(diǎn)看，結(jié)論正好相反——因此企業(yè)不得不花費(fèi)一些時(shí)間教會(huì)新手和菜鳥遵守某些坊間流傳的 規(guī)矩和約定。”
     “哦？也就是說如果我們畢業(yè)就算找到工作，也還是不能馬上就給企業(yè)帶來效益的？”小P問。
     “嗯，是的。所以雖然企業(yè)內(nèi)部急需要人才，但是應(yīng)屆畢業(yè)生工作還是挺難找的，因?yàn)楹芏嗥髽I(yè)不想花費(fèi)一些培訓(xùn)和引導(dǎo)的成本，所以就在社會(huì)上尋找有經(jīng)驗(yàn)的人。 但是有經(jīng)驗(yàn)的人哪里這么好找啊……于是就出現(xiàn)了矛盾——一方面好多人找不到工作，另一方面企業(yè)又需要人……”老C道。
     “哦？那么沒有什么好的解決方法嗎？”小P問。
     “我覺得也有辦法，學(xué)校尤其是一類院校可以從企業(yè)吸收一些高級(jí)人才，充當(dāng)一線教師和導(dǎo)師……但是這里面牽扯了方方面面的利益，實(shí)現(xiàn)起來比較困難。同時(shí)由于 學(xué)校的學(xué)術(shù)界有固步自封的傾向，一味追求理論上的高新，基本上不會(huì)考慮實(shí)現(xiàn)上的問題，導(dǎo)致大量水文的出現(xiàn)，造成一定程度上畢業(yè)生質(zhì)量的下降。我覺得如果一 個(gè)人可以很好的將某種理論以實(shí)際的方法實(shí)現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)也頒發(fā)學(xué)歷和學(xué)位的——因?yàn)檫@樣學(xué)術(shù)研究才會(huì)真正變?yōu)樯a(chǎn)力——要知道數(shù)字信號(hào)處理在FFT變換出來之前 也只是理論上的玩具而已，但是隨著FFT的被發(fā)現(xiàn)，信息技術(shù)才有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展啊……”老C感概道，“呵呵，一下子說的遠(yuǎn)了，跑題，跑題……”他咋咋 嘴，嘆了一口氣，“題外話就不多說了，我們?cè)賮砜纯措S著科技的發(fā)展，語言又對(duì)我們的模塊化編程提供了哪些支持吧。”
     “哦，然后呢？”小P問。
     “然后隨著人們經(jīng)驗(yàn)的增加和積累，發(fā)現(xiàn)在語言層面對(duì)模塊這個(gè)概念提供支持是很好很強(qiáng)大的想法，至于怎么實(shí)現(xiàn)模塊化，見仁見智，相互PK，總之我們看到的結(jié) 論是經(jīng)過在市場上的殘酷廝殺，面向?qū)ο罄碚摪l(fā)展了起來。”老C道，“其實(shí)我們用非面向?qū)ο蟮恼Z言也可以實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮哪承┧枷?，比如可以在C中用結(jié)構(gòu)體+ 對(duì)結(jié)構(gòu)體操作的函數(shù)的方式構(gòu)造我們的模塊，但——你也看到了——到底沒有語言上直接支持來的方便和輕松。”老C撓撓頭，“因?yàn)槿藗冮_始接受面向?qū)ο蟮恼Z 言，如何對(duì)設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)所使用的模型進(jìn)行描述又有了新的爭議……”
     “哦？什么是設(shè)計(jì)模型？”小P問。
     “……簡單的說，我們?cè)谏w房子的時(shí)候一般都會(huì)先簡單的畫出一個(gè)草圖吧，也叫藍(lán)圖，blue print的東東，然后再進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算和設(shè)計(jì)……沒有見過沒有圖紙就直接上的，這樣既不安全，出了問題也比較難以修改，這個(gè)就是草圖和藍(lán)圖的作用，而草 圖和藍(lán)圖描述的就是房子的模型——因?yàn)榉孔又怀霈F(xiàn)在概念中，還沒有被實(shí)際蓋出來。”老C覺的要向這個(gè)無知青年解釋清楚還是比較累人的，“又比如我們要進(jìn)行 一個(gè)飛機(jī)場空中管制和航班管理的軟件，你會(huì)怎么做？”
     “呵呵，依我現(xiàn)在的水平——不要想，就是我的做法……”小P答道。
     “……也是……哈哈，我覺得你應(yīng)當(dāng)先去買一套飛機(jī)場的玩具，然后模擬幾次飛機(jī)的起降過程，并人為的制造一些障礙，比如飛機(jī)晚點(diǎn)，天氣不好等等，來熟悉你即將碰到的問題并想辦法解決之。這就是建模的過程，體現(xiàn)了一些模型的重要性。”老C笑道。
     “哦，我明白了，”小P高興的說道，“就是說在實(shí)際實(shí)現(xiàn)前，概念上和理論上的對(duì)問題進(jìn)行仿真和建模，并用某種方式表達(dá)出來，這樣對(duì)開發(fā)過程很有益處……”
     “沒錯(cuò)沒錯(cuò)。”老C同意，“就像流程圖這個(gè)我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)化編程時(shí)經(jīng)常使用的建模工具，在面向?qū)ο髸r(shí)代也有類似的，但是更強(qiáng)大的工具來支持我們建模。同時(shí)這種 工具不但可以在外部對(duì)問題進(jìn)行描述，對(duì)問題域進(jìn)行記錄，而且還可以記錄解決問題的方案，程序的結(jié)構(gòu)等解決域的內(nèi)容。”他想了想，又說道，“在歷史上有多種 這樣的符號(hào)和圖形系統(tǒng)——畢竟一圖頂千言，哦，不，是正確的清晰的一圖才可以頂千言——最后經(jīng)過努力這些圖形和符號(hào)都統(tǒng)一為一種符號(hào)和表述方式……就像電 路符號(hào)是實(shí)際電路的建模一樣，如果同時(shí)存在7、8種電阻符號(hào)，那樣引起的混亂有可能比沒有建模還嚴(yán)重呢。”
     “喔？這么說其實(shí)建模的工具就是一些用來描述問題和軟件結(jié)構(gòu)的圖形和符號(hào)？就像我在電路課程中學(xué)習(xí)的電阻、電感和電容符號(hào)那樣？”小P問。
     “沒錯(cuò)！這種被統(tǒng)一后的符號(hào)集和圖形集被稱為UML，近來還在里面加入了一些在符號(hào)間找來找去的腳本語言……”老C接著道，“所謂UML，就是Unified Modeling Language的簡稱，從Unified這個(gè)詞，你就可以看出它發(fā)展的歷史。”
     “哦，原來名字的來歷是這樣啊。”小P道。
     “是啊，無論怎么樣，統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)是我們的需求，只有用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)我們才可以更好的交流。一個(gè)反面的例子是我們上數(shù)字電路里面的與門、非門、與非門和 或門等等的邏輯符號(hào)，國家標(biāo)準(zhǔn)與業(yè)界流行的標(biāo)準(zhǔn)就不一樣，導(dǎo)致學(xué)生在畢業(yè)的時(shí)候可能看不懂行業(yè)內(nèi)的電路圖——就事實(shí)而論，我們大部分的電路模塊產(chǎn)品和芯片 的說明手冊(cè)還是歐美的居多——這樣即加重了企業(yè)負(fù)擔(dān)，可能需要再花一部分精力來培訓(xùn)新人，也增加了學(xué)生的負(fù)擔(dān)——為了在畢業(yè)的時(shí)候增加些許競爭力，不得不 學(xué)習(xí)兩套符號(hào)系統(tǒng)。總之我覺得這個(gè)事情還是比較腦殘的，讓我想到窄軌鐵路……”老C借機(jī)發(fā)泄了一下從畢業(yè)就開始累積的郁悶。
     “呵呵……”小P嘴上打著哈哈，心想，不就是多記幾個(gè)框框嘛，對(duì)自己影響不是很大啊，“消消氣，我們還是來說說UML本身吧。”小P道。
     “嗯……我覺得首先我們得先明確幾個(gè)概念——要知道概念是比技巧更重要的東西——為了明確這些概念，我們最好先來談?wù)撘恍┱軐W(xué)問題。”老C道，“首先來UML的陰與陽。”
     “陰與陽？”小P槑。
     “對(duì)，呵呵，無極生太極，太極生兩儀，兩儀生八卦……”老C開始轉(zhuǎn)文。
     “八卦？我覺得隔壁的行司就比較八卦……”小P小聲說道。
     “哈哈，這里說的陰與陽，是指UML模型中class與object概念的對(duì)偶，靜態(tài)模型與動(dòng)態(tài)模型的區(qū)分。”老C道，“這些都是不同的概念，我們現(xiàn)在來仔細(xì)說說。”
     “哦？是嗎？那太好了。”小P道。
     “首先我們來區(qū)分class與object的概念，什么是class？什么是object？我們先在概念上討論一下，然后再看看在C語言里是怎么一回事。 首先講概念，我們來打個(gè)簡單的比方。”因?yàn)橐_始長篇大論，老C把自己的茶杯端到手里，“比如你在一村閑逛，看到一只小狗在樹下面小便，你會(huì)說‘狗撒尿 ’……”
     “哦，這個(gè)例子顯得……每下愈況……”小P道。
     “呵呵，你總結(jié)的很好很強(qiáng)大……”老C突然有了伯牙遇子期的感慨，“話說高山……哦，不，狗撒尿，在這里，狗就是類的概念。”老C道，“因?yàn)樗械墓?，無 論什么品種，都會(huì)撒尿，因此你會(huì)建立一個(gè)‘狗’的概念，這個(gè)‘狗’只是存在于理性世界當(dāng)中，并不是真實(shí)存在的，只是一種模型而已，這就是對(duì)類這個(gè)概念的簡 單理解。如果你知道這條狗叫旺財(cái)，你會(huì)說‘旺財(cái)撒尿’，那么這里‘旺財(cái)’就是‘狗’這個(gè)類的一個(gè)對(duì)象，因?yàn)?#8216;旺財(cái)’是‘狗’這個(gè)概念的實(shí)體。”
     “喔？這樣說來就是概念與實(shí)體的區(qū)別了？”小P問。
     “嗯，可以先簡單的這樣理解。”老C說，“而‘撒尿’就是‘狗’這個(gè)類所具有的‘操作’，就是說只要是‘狗’，一定會(huì)‘撒尿’。”
     “哦，有點(diǎn)需要理解力了。”小P道。
     “呵呵，可以這樣理解，‘狗’與‘撒尿’這兩個(gè)都是概念，生活在理性的世界，而‘旺財(cái)’和‘旺財(cái)?shù)娜瞿騽?dòng)作’是實(shí)體，生活在現(xiàn)實(shí)世界。”老C解釋道，“但是理性世界的概念在實(shí)例化之前不會(huì)有任何作用……因?yàn)樗鼈儽旧矶际歉拍疃选?#8221;
     “太抽象了，來點(diǎn)具體的吧。”小P埋怨。
     “呵呵，形而上者謂之道，形而下者謂之器，先道而后器者，幾??！”老C又轉(zhuǎn)文，“可以可以，我們?cè)贑++中舉個(gè)簡單的例子。”他又指揮小P拉過來白板并擦干凈，寫下如下代碼。

     “看，我們的Dog類，在還沒有生成wangCai對(duì)象前，并沒有什么實(shí)際的作用，它只是記錄了一些類型和函數(shù)的信息而已。然而一旦生成了wangCai 對(duì)象，那么在實(shí)際內(nèi)存中——無所謂是在棧還是堆——都占有了一席之地，而這個(gè)對(duì)象的行為都會(huì)依照我們class內(nèi)部的設(shè)定而進(jìn)行。”老C道。
     “唔，這么一說，我倒是理解了很多。”小P道。
     “呵呵，還是要在實(shí)際編程中多體會(huì)和領(lǐng)悟。”老C說道。“現(xiàn)在我們來說說class和object如何在UML中表示，沒有什么難的，就像電阻、電感或者 電容一樣，只是一種記號(hào)。”老C道，并在白板上畫了兩個(gè)框框，“不同的訪問等級(jí)分別用+，#，和-表示，你可以google一下class diagram，查找一些具體的信息。”他接著說道，“有了class和object的表示方法，我們需要了解一下如何表示它們之間的關(guān)系。”     
     “哦？”小P一副疑惑的樣子。
     “因?yàn)槲覀兊膶?duì)象都不可能是孤島，對(duì)象之間需要相互協(xié)作才可以完成一些功能。形而下的對(duì)象之間如何發(fā)生了相互的聯(lián)系，那么在形而上的類之間就會(huì)塑模出各種 關(guān)系。”老C說道，“我們先來說說最簡單的也是最寬泛的一種關(guān)系——對(duì)于類來說叫association，對(duì)于對(duì)象來說叫l(wèi)ink……你要習(xí)慣這種概念體 系，因?yàn)樵赨ML中，形而上和形而下被區(qū)分的很明顯，你要理解這種概念上的對(duì)偶。”
     “那么什么叫做association呢？”小P問道。
     “嗯，只要有物理上或者概念上的關(guān)聯(lián)，都可以建模為類之間的association，或者對(duì)象之間的link。”老C回答，“同樣我們可以舉例說明一下。 比如我們選課，你選擇了《數(shù)字信號(hào)處理》、《數(shù)理統(tǒng)計(jì)》和《現(xiàn)代控制理論》，那么你就和這些課程之間發(fā)生一些link，因?yàn)槟闶菍?duì)象，而這些課程也是對(duì) 象；我選擇了《計(jì)算機(jī)通信原理》，《數(shù)理統(tǒng)計(jì)》和《現(xiàn)代測(cè)控原理》那么我這個(gè)對(duì)象和這些課程對(duì)象之間就發(fā)生了一些link——上升到理性世界，就是形而上 的世界，那就是Person這個(gè)類與Course這個(gè)類之間發(fā)生了association。”
     “哦？是這樣啊……”小P想了想，“那么怎么樣用association表示link的數(shù)量呢？因?yàn)橐呀?jīng)抽象到另一個(gè)層次中……”
     “呵呵，沒有關(guān)系，我們可以用multiplicity來表示，比如這個(gè)學(xué)期我們每個(gè)人可以最多選5門，最少選3門課，可以在class diagram中用multiplicity來這樣表示……”老C說著畫了一個(gè)圖，“你先理解到這里就夠了，因?yàn)閁ML是一個(gè)理論性很強(qiáng)的東東，沒有必要 一下子就深入進(jìn)去，這樣反而無法學(xué)好。我們先一個(gè)一個(gè)慢慢來，由淺入深，由此及彼。”
     “嗯，你說的有些道理。”小P道。
     “先在我們只要知道class之間有association就可以了，至于這種association具體到什么地步，那是下一步的事情。所謂建模是見仁 見智的事情，除非重大錯(cuò)誤，否則你總可以認(rèn)為你這樣建模是對(duì)的，因?yàn)槟阌^察問題的角度就是這樣……”老C道，“我們現(xiàn)階段就只要先搞清楚有幾個(gè)class 存在關(guān)系就行了。”
     “呵呵，好的。”小P心想還沒有人教他這樣不求甚解的學(xué)習(xí)。

     “下來我們需要掌握sequence diagram，”老C道，“關(guān)于UML，有3中模型，分別是class model，state model和interaction model，前一個(gè)class model是靜態(tài)模型，后兩個(gè)是動(dòng)態(tài)模型，這是UML中除形而上和形而下外又一對(duì)陰陽。”他喝了一口茶，“我們先把state model放一邊，先學(xué)習(xí)一下interaction modle中的sequence diagram。而且同樣也不要太深入，只要先了解一些夠我們用的部分就行了。”說罷他在白板上先寫下可見性三個(gè)大字。
     “不是要說sequence diagram嗎？”小P不解的問。
     “哦，sequence diagram主要是描述對(duì)象間是如何交換信息的，在此之前我們需要簡單的說說對(duì)象間交換信息的方式。”老C回答，“否則可能你對(duì)message這個(gè)概念的理解會(huì)困難一些。”他接著說，“你能告訴我兩個(gè)對(duì)象之間怎么傳遞信息嗎？”
     “哦，我想想……”小P想了一回，“如果對(duì)象a需要對(duì)象b的信息，那么對(duì)象a可以調(diào)用對(duì)象b的提取信息的成員函數(shù)……”
     “沒錯(cuò)，這是一個(gè)辦法，”老C點(diǎn)頭，“如果我們把對(duì)象想象為一個(gè)一個(gè)的小島，它們之間需要通過交換信息來共同解決問題，那么你可以想象message就是 它們之間往來的小船，這些小船攜帶了需要交互的信息。比如a島需要b島的信息，或者它需要將信息發(fā)送到b島，作為活動(dòng)發(fā)起人，它需要b島提供船只，然后將 信息從船上取出，或者將信息放入船上。你先這樣理解，信息的接受和發(fā)送都是被動(dòng)的，如果a是發(fā)起者，那么它就需要b提供交通工具——因?yàn)槟悻F(xiàn)在碰到的都是 被動(dòng)類，等我們遇到了主動(dòng)類，再來升級(jí)我們的認(rèn)識(shí)。這樣在C++中，如果對(duì)象a需要向?qū)ο骲發(fā)送一個(gè)消息，那么對(duì)象b需要提供一個(gè)接口；具體來說就是a調(diào) 用了b的成員函數(shù)。”
     “哦，那我就先這樣理解著。”小P回答。
     “是啊，因?yàn)橐徊降轿坏暮苷_和深刻的認(rèn)識(shí)這個(gè)問題也不現(xiàn)實(shí)，我們需要在不斷的實(shí)踐中迭代的修正我們的觀念。”老C道，“現(xiàn)在我們來看看，如果對(duì)象a需要調(diào)用對(duì)象b的函數(shù)，那么對(duì)象b必須對(duì)對(duì)象a來說是可見的，你說說在C++中怎么樣才具有這種可見性呢？”
     “唔……好像對(duì)象b要是對(duì)象a的一個(gè)成員變量？”小P不是很確定。
     “嗯，只是一種情況。”老C回答，“如果對(duì)象b對(duì)于對(duì)象a可見，可能存在以下幾種情況。”說著他在白板的可見性幾個(gè)字下面又增加了幾行。

posted on 2009-02-26 15:34 Anderson 閱讀(1885) 評(píng)論(5)  編輯 收藏 引用