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页数:262

译者:

出版时间:2009-8

价格:28.00元

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isbn号码:9787121089602

丛书系列:

图书标签:

• 软件工程
• 软件设计
• 编程
• 计算机科学
• 算法
• 数据结构
• 设计模式
• 软件开发
• 系统设计
• 代码质量

《软件设计：思想的架构与实现的艺术》 内容概述 《软件设计：思想的架构与实现的艺术》是一部深入探讨软件开发核心理念的著作，它不拘泥于任何特定的编程语言或技术框架，而是将目光聚焦于软件设计本身所蕴含的普适性原则、模式和实践。本书旨在为读者构建一个坚实的理论基础，帮助他们理解如何构建出优雅、健壮、可维护且易于演进的软件系统。 全书围绕“思想的架构”和“实现的艺术”这两个核心主题展开。作者认为，软件设计并非仅仅是代码的堆砌，更是一种思维方式的体现，是工程师将复杂问题转化为结构化解决方案的过程。因此，本书将首先引导读者认识软件设计的本质，探讨其在整个软件生命周期中的重要性，以及优秀设计所能带来的长远价值。 第一部分：设计的哲学与原则 本部分是本书的基石，它将深入剖析支撑优秀软件设计的核心哲学思想和基本原则。 认知的边界与抽象的艺术： 软件设计的首要任务是管理复杂性。本书将详细阐述“抽象”这一核心概念，解释为何它是解决复杂问题的关键。我们将探讨不同层次的抽象，从数据抽象到行为抽象，以及如何通过封装、继承和多态等面向对象的设计思想来构建清晰的抽象层次。此外，我们还会讨论“模块化”的重要性，如何将大型系统分解为易于理解和管理的独立单元，以及模块间的解耦策略。 SOLID原则的深度解读： SOLID原则是面向对象设计中久负盛名的五项指导原则，它们分别是： 单一职责原则 (SRP)： 强调一个类或模块应该只有一个引起其变化的原因。本书将通过具体案例分析，演示SRP如何减少耦合，提高代码的可读性和可维护性，并避免“大泥球”式的代码结构。 开闭原则 (OCP)： 指出软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改关闭。我们将深入探讨如何通过引入抽象、策略模式等方式，实现对现有功能的扩展而不必修改已有的代码，从而降低维护成本并提升系统的稳定性。 里氏替换原则 (LSP)： 要求子类型必须能够替换掉它们的基类型，而程序的行为不会改变。本书将阐释LSP在确保继承体系正确性和一致性方面的重要性，并通过反例说明违反LSP可能带来的深远影响。 接口隔离原则 (ISP)： 强调不应强迫客户端依赖于它们不使用的接口。我们将讨论如何设计更细粒度的接口，避免“胖接口”带来的不必要的耦合，以及如何通过接口组合来满足多样化的需求。 依赖倒置原则 (DIP)： 指出高层模块不应依赖于低层模块，两者都应依赖于抽象；抽象不应依赖于细节，细节应依赖于抽象。本书将详细介绍DIP如何通过引入依赖注入等技术，实现代码的松耦合，提高系统的灵活性和可测试性。 KISS、DRY、YAGNI等实践哲学： 除了SOLID原则，本书还将介绍其他同样重要的设计哲学，如： KISS (Keep It Simple, Stupid)： 强调简单是最好的设计。我们将讨论如何在设计中平衡复杂性和效率，避免过度设计，以及如何通过简化架构来提升开发效率和代码可读性。 DRY (Don't Repeat Yourself)： 强调避免重复。我们将探讨代码重复、数据重复和逻辑重复的危害，并介绍如何通过抽取函数、创建共享库、使用设计模式等方式来消除重复，提高代码的复用性和一致性。 YAGNI (You Ain't Gonna Need It)： 强调只实现当前所需的功能。我们将讨论避免过度预测未来需求的重要性，如何抵制“也许以后会用到”的诱惑，以及如何通过迭代式开发来逐步完善系统，避免不必要的复杂性。 第二部分：经典设计模式的智慧 设计模式是前人在解决常见软件设计问题时总结出来的、经过实践验证的解决方案。本部分将深入剖析一系列经典的设计模式，并阐释它们在实际应用中的价值。 创建型模式： 单例模式 (Singleton)： 解释如何确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点，同时讨论其适用场景和潜在的并发问题。 工厂方法模式 (Factory Method)： 介绍如何延迟类的实例化，将对象的创建过程委托给子类，从而实现对具体类的高度解耦。 抽象工厂模式 (Abstract Factory)： 讲解如何提供一个创建一系列相关或独立对象的接口，而无需指定其具体的类，用于构建复杂的产品族。 建造者模式 (Builder)： 阐述如何将一个复杂对象的构建过程与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示，尤其适用于构建具有多种可选配置的复杂对象。 原型模式 (Prototype)： 讨论如何通过复制现有对象来创建新对象，而无需知道其具体类，适用于需要频繁创建相似对象的场景。 结构型模式： 适配器模式 (Adapter)： 讲解如何将一个类的接口转换成另一个客户端期望的接口，使得原本因接口不兼容而无法在一起工作的那些类可以在一起工作。 桥接模式 (Bridge)： 介绍如何将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立地变化，适用于需要同时处理多个维度变化的场景。 组合模式 (Composite)： 讨论如何将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构，使得客户端可以统一地处理单个对象和对象组合。 装饰器模式 (Decorator)： 阐述如何动态地给一个对象添加一些额外的职责，通过包装对象来实现功能的增强，而无需修改其原始结构。 外观模式 (Facade)： 讲解如何提供一个统一的接口，用于隐藏一个子系统中的一组接口，使得子系统更容易被使用。 享元模式 (Flyweight)： 介绍如何通过共享技术来有效地支持大量小对象，当需要创建大量相似对象时，可以通过共享内部状态来减少内存占用。 代理模式 (Proxy)： 阐述如何提供一个代理对象来控制对另一个对象的访问，可以用于实现远程代理、虚拟代理、保护代理等。 行为型模式： 责任链模式 (Chain of Responsibility)： 讨论如何将请求沿着一个处理者链传递，直到有某个处理者能够处理该请求，从而避免请求的发送者和接收者之间的耦合。 命令模式 (Command)： 介绍如何将一个请求封装成一个对象，从而使我们能够用不同的请求来参数化客户，或者支持撤销操作。 迭代器模式 (Iterator)： 讲解如何提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又无须暴露该对象的内部表示。 中介者模式 (Mediator)： 阐述如何定义一个对象来封装一系列对象之间的交互，使得这些对象之间不需要直接相互引用，降低它们之间的耦合度。 备忘录模式 (Memento)： 讨论如何捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态，使得之后可以恢复该对象到之前的状态，实现“撤销”功能。 观察者模式 (Observer)： 介绍如何定义对象间的一对多依赖关系，使得当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。 状态模式 (State)： 讲解如何允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。 策略模式 (Strategy)： 阐述如何定义一系列算法，将它们封装起来，并使它们可以互相替换。策略模式让算法的变化独立于使用算法的客户。 模板方法模式 (Template Method)： 讨论如何定义一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中。模板方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法的某些特定步骤。 访问者模式 (Visitor)： 介绍如何将算法与对象结构分离，使得可以向一个对象结构中添加新的操作，而又无须改变对象的结构。 第三部分：架构的思考与演进 在掌握了设计原则和模式之后，本书将进一步引导读者思考软件架构层面上的问题，以及如何在不断变化的需求中保持架构的健康和弹性。 模块化与分层架构： 详细探讨如何通过合理的分层（如表现层、业务逻辑层、数据访问层）来组织代码，实现职责分离和松耦合。我们将分析不同分层模式的优缺点，以及如何根据项目规模和需求选择合适的分层策略。 高内聚与低耦合： 深入讲解这两个核心架构思想。高内聚是指模块内的元素应紧密关联，共同完成一个功能；低耦合是指模块间的依赖应尽可能少。本书将提供具体的实践方法，指导读者如何通过封装、消息传递、事件驱动等方式来降低模块间的耦合度。 可伸缩性与弹性设计： 探讨如何设计能够应对日益增长的用户量和数据量的系统。我们将分析各种可伸缩性策略，如水平扩展、垂直扩展、负载均衡等，并讨论如何在设计中考虑系统的容错性和可用性。 代码的健壮性与可维护性： 除了功能的实现，本书还将关注代码的质量。我们将讨论如何通过编写清晰、易读的代码，添加适当的注释和文档，以及实施有效的错误处理机制来提高代码的可维护性。错误处理策略，如异常处理、日志记录、断言等，将得到详细的介绍。 演进式设计与重构： 软件的生命周期是一个不断演进的过程，需求会变化，技术会发展。本书将强调演进式设计的理念，即在现有良好设计的基础上，根据新的需求进行适度的调整和改进。我们将深入讲解“重构”的重要性，以及如何通过一系列重构技巧来优化代码结构，消除技术债务，保持代码的健康状态。 第四部分：设计的实践与挑战 理论的知识最终需要应用于实践，本部分将聚焦于设计在实际开发过程中的具体体现和面临的挑战。 面向服务与微服务架构的权衡： 随着技术的发展，微服务架构成为了一种热门的趋势。本书将探讨面向服务和微服务架构的核心思想，分析其在模块化、可伸缩性、技术多样性等方面的优势，同时也讨论其带来的挑战，如分布式事务、服务治理、运维复杂度等，并提供一些设计上的考量。 领域驱动设计 (DDD) 的理念： 介绍DDD的核心思想，即以领域模型为中心来驱动软件设计。我们将探讨限界上下文、聚合根、实体、值对象等核心概念，以及DDD如何帮助团队更好地理解和表达复杂的业务逻辑，从而设计出更加贴合业务需求的高质量软件。 API设计原则： 优秀的API设计是系统间互联互通的关键。本书将深入探讨RESTful API的设计原则、版本管理、安全性考虑以及文档的重要性，帮助读者构建出易于使用、清晰明确的API。 测试驱动开发 (TDD) 与设计： 阐述TDD不仅仅是一种开发方法，它也能指导和促进良好的设计。我们将分析TDD如何通过先编写测试来驱动代码的编写，从而促使开发者思考接口和行为，设计出更易于测试和验证的代码。 团队协作中的设计： 软件开发往往是团队协作的产物。本书将讨论在团队环境中如何进行设计评审，如何统一设计风格，以及如何通过代码规范和持续集成来保证设计的一致性和质量。 设计决策的权衡与取舍： 在实际设计中，往往没有完美的解决方案，需要根据具体情况进行权衡和取舍。本书将引导读者认识到设计决策的复杂性，学习如何评估不同方案的优缺点，并做出最适合当前场景的决策。 总结 《软件设计：思想的架构与实现的艺术》不仅仅是一本技术手册，更是一次对软件工程内在价值的探索。它旨在培养读者对软件设计的深刻理解和敏锐洞察力，帮助他们从“写出能运行的代码”提升到“写出优雅、健壮、易于演进的软件”。本书适合所有对软件开发有热情，希望提升自己设计能力的开发者、架构师以及对软件工程感兴趣的学生。通过阅读本书，读者将能够构建出更具生命力、更易于维护的软件系统，并在职业生涯中走得更远。

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