軟體構造-10 面向可維護性的構造技術
本章面向可維護性：軟體發生變化時，是否可以以很小的代價適應變化？
（本章偏理論，主要為記憶性內容，本部落格僅為簡單的記錄與整理）
1.軟件可維護性及其演化
- 軟體可維護性型別: 糾錯性（25%），適應性（21%），完善性（50%），預防性（4%）
- 軟體維護不僅僅是運維工程師的工作，而是從設計和開發階段就開始了/在設計與開發階段就要考慮將來的可維護性/設計方案要“easy to change”
2.可維護性指標
1.可維護性別名：可維護性，可擴充套件性，靈活性，可適應性，可管理性，支援性
2.code review時關於可維護性經常會問的問題：
設計結構是否足夠簡單
模組之間是否鬆散耦合
模組內部是否高度聚合
是否使用非常深的繼承樹
是否使用delegation替代繼承
程式碼的圈/環複雜度是否太高
是否存在重複程式碼
3.常用可維護性度量：
1）圈/環複雜度：獨立路徑的數量 CC=number of areas
2）程式碼行數
3）Halstead Volume：多少獨立算符
4）可維護性指數（MI）：
5）繼承的層次數
6）類之間的耦合度（儘量減少非常複雜的相互呼叫）
7）單元測試的覆蓋度
3. 模組化設計和模組化原則
模組化程式設計：高內聚，低耦合（多模組之間關聯較小，防止一個模組的大幅度改變影響另一個模組），分離關注點，資訊隱藏
（1） 評估模組化的五個標準：
- 可分解性：能否容易分解成各個可獨立解決的子問題，是模組之間的依賴關係顯式化和最小化
- 可組合性：能夠容易將多個模組組合起來形成新的系統，使模組在不同的環境下複用
- 可理解性：每個部分都可以被獨立的理解
- 可持續性：發生變化時受影響範圍最小
- 出現異常之後的保護：出現異常後受影響範圍最小
（2） 模組化設計的五個原則：
- 直接對映：模組的結構與現實世界中問題領域的結構保持一致-》持續性，可分解性
- 儘可能少的介面：模組應儘可能少的與其他模組通訊-》可持續性、保護性、可理解性、可組合性
- 儘可能小的介面：如果兩個模組通訊，那麼它們應交換儘可能 少的資訊-》可持續性，保護性
- 顯式介面：當A與B通訊時，應明顯的發 生在A與B的介面之間-》可分解性、可組合性、可持續性、 可理解性
5.資訊隱藏：經常可能發生變化的設計決策應 儘可能隱藏在抽象介面後面
（3）耦合和內聚：
1.耦合：模組間的介面數目，每個介面的複雜度
2.內聚：模組內部的方法聯絡是否緊密
4. OO設計原則：SOLID
(SRP) The Single Responsibility Principle 單一責任原則
(OCP) The Open-Closed Principle 開放-封閉原則
(LSP) The Liskov Substitution Principle Liskov替換原則
(DIP) The Dependency Inversion Principle 依賴轉置原則
(ISP) The Interface Segregation Principle 介面聚合原則
（1）SRP：單一責任原則
1）ADT中不應該有多於1個原因讓其發生變化，否則就拆分開
2）責任:變化的原因
3）不應有多於1個的原因使得一個類發生變化
4）包含多個責任會導致：– 引入額外的包，佔據資源
– 導致頻繁的重新配置、部署等
5）一個類，一個責任
（2）OCP：（面向變化的）開放/封閉原則
1）對擴充套件性的開放：模組的行為應是可擴充套件的，從而該模組可表現出新的行為以滿足需求的變化
2）對修改的封閉：但模組自身的程式碼是不應被修改的/擴充套件模組行為的一般途徑是修改模組的內部實現/如果一個模組不能被修改，那麼它通常被認為是具有固定的行為
3）關鍵解決方案：抽象技術（儘量少用具體的）
（3）LSP：Liskov替換原則
子型別必須能夠替換其基型別/派生類必須能夠通過其基類的介面使用，客戶端無需瞭解二者之間的差異
（4）ISP：介面隔離原則
1）不能強迫客戶端依賴於它們不需要的介面：只提供必需的介面
2）避免介面汙染/避免胖介面
（5）DIP：依賴轉置原則
1）高層模組不應該依賴於低層 模組,二者都應該依賴於抽象
2）抽象不應該依賴於實現細節,實現細節應該依賴於抽象
OO設計的兩大武器：抽象（LSP,DIP,OCP）/分離（SPR,ISP）
5. 語法驅動的構造
有一類應用，從外部讀取文字資料，在應用中做進一步處理
正則表示式：根據語法，開發一個它的解析器，用於後續的解析（不變的直接用‘’裡的字元表示，其餘可變的用符號組合表示，中間有比較複雜的模組就進行命名，單獨脫離出來也寫成一個表示式，比如下面eg中的hostname）
（1）基本操作：
– Concatenation 連線： x ::= y z （x匹配y與z連線）
– Repetition 重複： x ::= y* （x匹配0或更多個y）（自動機裡的克林閉包？）
– Union 選擇 ： x ::= y | z （x匹配y或者z）
eg：
（2）更多操作：
1）選擇 (出現0或1次)，用 ? 表示 :
x ::= y? （x匹配y或者空）
2）出現1次或更多次 ，用 + 表示:
x ::= y+ （x匹配一個或更多y，與 x ::= y y*相等 )
3）字元類 [...]，表示長度為 1 的字串，其中包含任何一個方框中列出的字元：
x ::= [a-c] 等同於 x ::= 'a' | 'b' | 'c'
x ::= [aeiou] 等同於 x ::= 'a' | 'e' | 'i' | 'o' | 'u'
4) 倒排字元類 [^...]，表示長度為 1 的字串，其中包含括號中未列出的任何字元：
x ::= [^a-c] 等同於 x ::= 'd' | 'e' | 'f' | ...
（3）優先順序：* ? +優先順序最高，連線次之，| 最低
（4）在Java中使用正則表示式：
1）使用java.util.regex包中的三個類：
1>Pattern：Pattern物件是對regex正則表示式進行編譯之後得到的結果
2>Matcher: 利用Pattern對輸入字串進行解析
3>PatternSyntaxException：object 是一個未經檢查的異常，表示正則表示式中的語法錯誤
2）eg：
（5）字元類：
（6）預定義字元類：
（7）量詞：