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軟件設(shè)計(jì)模式公開課

培訓(xùn)簡(jiǎn)介
無數(shù)軟件企業(yè)及其研發(fā)團(tuán)隊(duì)都面臨著，大量初級(jí)程序開發(fā)人員低質(zhì)量軟件開發(fā)帶來的嚴(yán)重問題，即使那些工作多年的高級(jí)程序員也存在著對(duì)提高軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量認(rèn)識(shí)不深的問題。正是由于以上的問題，造成許多公司對(duì)運(yùn)行了多年的核心業(yè)務(wù)，運(yùn)行維護(hù)成本越來越高，卻不能更換、一直維護(hù)下去的惡性循環(huán)。如何通過培訓(xùn)，切實(shí)有效地提高員工設(shè)計(jì)開發(fā)水平，從而有效地改善軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量，成為越來越多的軟件企業(yè)迫切需要解決的問題。本課程不僅在講解高質(zhì)量軟件設(shè)計(jì)的理論知識(shí)，更關(guān)鍵是將這些知識(shí)投放到各個(gè)真實(shí)的設(shè)計(jì)場(chǎng)景中。在這些場(chǎng)景中，我們可以看到我們要面對(duì)的設(shè)計(jì)難題，通過對(duì)設(shè)計(jì)難題的深入剖析，尋找問題的根源，對(duì)癥下藥，從而制訂出正確的設(shè)計(jì)方案。不僅如此，本課程的案例選取了許多在需求變更中不斷變化的設(shè)計(jì)過程，從而用慢動(dòng)作的手法展現(xiàn)了，最初的需求與設(shè)計(jì)是怎樣，第一次變更的設(shè)計(jì)，第二層變更的設(shè)計(jì)，第三次變更的設(shè)計(jì)……這樣的過程展示了，如何在需求變更的過程中，通過每一次正確的設(shè)計(jì)，不讓軟件退化，來保證高質(zhì)量的軟件設(shè)計(jì)。本課程首先深入剖析軟件質(zhì)量下降的根源，提出重構(gòu)是軟件變更中保持高質(zhì)量的必然，講解如何運(yùn)用“兩頂帽子”的方式應(yīng)對(duì)變更，拒絕腐化。站在實(shí)戰(zhàn)的角度講解高質(zhì)量軟件設(shè)計(jì)的“小步快跑”過程。接著，用真實(shí)案例講解已經(jīng)代碼腐化的遺留系統(tǒng)是如何通過“軟件重構(gòu)七步曲”，由簡(jiǎn)入深、循序漸進(jìn)地重構(gòu)一個(gè)大系統(tǒng)。課程的最后，更加深層次地講解軟件重構(gòu)面臨的難題，以及有效地解決之道。
本課程注重實(shí)戰(zhàn)，采用案例貫穿的方式，收集了大量的真實(shí)案例，針對(duì)項(xiàng)目過程中技術(shù)人員常犯的錯(cuò)誤進(jìn)行了匯總與研討，并最終形成培訓(xùn)教程。通過大量的真實(shí)案例，詳細(xì)地介紹了軟件設(shè)計(jì)過程需要注意的要點(diǎn)以及難點(diǎn)，這些知識(shí)都是講師十幾年經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。

學(xué)員基礎(chǔ)
學(xué)員學(xué)習(xí)本課程應(yīng)具備下列基礎(chǔ)知識(shí)：
l. 目前正在面臨復(fù)雜遺留系統(tǒng)，必須需要維護(hù)和重構(gòu)
2. 具有面向?qū)ο蟮幕靖拍?，熟悉基本設(shè)計(jì)模式。

課程大綱：
第一部分 高質(zhì)量軟件設(shè)計(jì)
第一章
什么是高質(zhì)量的軟件設(shè)計(jì) 情景?。很浖O(shè)計(jì)焦慮癥
1.上次的設(shè)計(jì)太糟糕了，痛下決心以后要好好設(shè)計(jì)
2.再次進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)卻不知道該怎樣設(shè)計(jì)
1）思考了很多，不知如何下手
2）需求一變更，重新回到了糟糕的狀態(tài)
探討：如何進(jìn)行高質(zhì)量的軟件設(shè)計(jì)
什么是高質(zhì)量的軟件設(shè)計(jì)
1.軟件的質(zhì)量保證：內(nèi)部質(zhì)量與外部質(zhì)量
2.高質(zhì)量軟件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)：易讀、易于維護(hù)、易于變更
第二章
軟件設(shè)計(jì)原則 易于閱讀：
1.規(guī)范代碼、編寫注釋與表明動(dòng)機(jī)
案例：代碼編寫范例與簡(jiǎn)便易行的方法
2.領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)
易于維護(hù)與變更
1.互聯(lián)網(wǎng)+帶來的挑戰(zhàn)
1）系統(tǒng)需要不斷地技術(shù)升級(jí)與改造
2）傳統(tǒng)行業(yè)必須向互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型
3）但技術(shù)變革不是換零件那么簡(jiǎn)單
4）剖析應(yīng)對(duì)技術(shù)變革的方案
2.案例講解軟件設(shè)計(jì)原則
1）低耦合
a.依賴反轉(zhuǎn)原則（DIP）
案例：購票業(yè)務(wù)類與數(shù)據(jù)訪問類
b.開放-封閉原則（OCP）
案例：需求變更與可擴(kuò)展點(diǎn)設(shè)計(jì)
案例：Square/Circle的解決方案
c.里氏替換原則（LSP）
案例：Rectangle/Square的問題
案例：查詢參數(shù)傳遞類的問題
2）高內(nèi)聚
案例：評(píng)審系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
a.單一職責(zé)原則（SRP）
案例：財(cái)務(wù)憑證變更帶來的問題
案例：超級(jí)大函數(shù)與大對(duì)象的難題
案例：MySQL讀寫分離的改造過程
b.信息專家模式
c.不要重復(fù)自己原則（DRY）
典型的代碼重復(fù)案例
探討代碼復(fù)用的難題
探討軟件設(shè)計(jì)模式：
1.設(shè)計(jì)模式的由來
2.設(shè)計(jì)模式的發(fā)展
3.設(shè)計(jì)模式對(duì)高質(zhì)量軟件設(shè)計(jì)的作用

第二部分 軟件設(shè)計(jì)模式
第三章
適配器模式 什么是適配器模式
1.軟件設(shè)計(jì)中外部接口的難題
2.第三方框架帶來的設(shè)計(jì)難題
3.適配器模式及其概念
適配器模式的應(yīng)用
1.適配器模式解決第三方框架帶來的難題
案例：Hibernate適配器的設(shè)計(jì)
2.適配器模式解決外部接口的設(shè)計(jì)難題
案例：第三方支付接口的設(shè)計(jì)
案例：財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)接口的設(shè)計(jì)
第四章
策略模式 什么是策略模式
1.工資發(fā)放功能遇到的難題
1）工資發(fā)放功能最初的設(shè)計(jì)及其問題
2）對(duì)問題的分析過程及其新的設(shè)計(jì)思路
2.策略模式及其概念
策略模式的應(yīng)用
1.案例：工資發(fā)放功能設(shè)計(jì)改進(jìn)的過程
1）工資發(fā)放功能的Java實(shí)現(xiàn)
2）工資發(fā)放功能的C++實(shí)現(xiàn)
2.案例：數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
1）深入理解開放-封閉原則
2）數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能的變更與改進(jìn)過程
3.案例：財(cái)務(wù)憑證生成功能的設(shè)計(jì)過程
1）財(cái)務(wù)憑證生成功能的初始需求與設(shè)計(jì)
2）財(cái)務(wù)憑證生成功能的擴(kuò)展與分析過程
3）財(cái)務(wù)憑證生成功能的最終設(shè)計(jì)
4）深入理解單一職責(zé)原則
5）學(xué)習(xí)“兩頂帽子”的設(shè)計(jì)方式
練習(xí)：財(cái)務(wù)憑證生成功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
第五章
工廠模式 探討軟件設(shè)計(jì)中遇到的難題
1.依賴反轉(zhuǎn)原則的設(shè)計(jì)難題
2.開放-封閉原則的設(shè)計(jì)難題
3.探討工廠模式的本質(zhì)
簡(jiǎn)單工廠模式
1.簡(jiǎn)單工廠模式的C++實(shí)現(xiàn)
2.基于配置的簡(jiǎn)單工廠模式
3.剖析簡(jiǎn)單工廠如何實(shí)現(xiàn)依賴反轉(zhuǎn)原則
案例：剖析Spring的beanFactory
4.解讀工廠模式對(duì)設(shè)計(jì)的重大意義
5.講解如何創(chuàng)建一個(gè)工廠
1）創(chuàng)建工廠的步驟與關(guān)鍵點(diǎn)
2）利用Spring框架簡(jiǎn)化工廠類的設(shè)計(jì)
案例：數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能的工廠實(shí)現(xiàn)
工廠方法模式
1.工廠方法模式的概念
2.工廠方法模式的應(yīng)用
案例：SAX框架的工廠類設(shè)計(jì)
抽象工廠模式
1.抽象工廠模式的概念
2.抽象工廠模式的實(shí)現(xiàn)
案例：標(biāo)簽庫的設(shè)計(jì)改進(jìn)過程
1）最初的標(biāo)簽庫設(shè)計(jì)
2）運(yùn)用簡(jiǎn)單工廠的標(biāo)簽庫設(shè)計(jì)
3）運(yùn)用工廠方法的標(biāo)簽庫設(shè)計(jì)
4）運(yùn)用抽象工廠的標(biāo)簽庫設(shè)計(jì)
5）最終基于配置的標(biāo)簽庫設(shè)計(jì)
第六章
單例模式 什么是單例模式
1.設(shè)計(jì)工廠類面臨的問題
2.單例模式及其概念
3.如何實(shí)現(xiàn)單例模式
單例模式的應(yīng)用
1.單例模式帶來的設(shè)計(jì)變革
1）充血模型vs.貧血模型
2）探討單例模式與性能問題
2.單例模式改變了很多軟件的設(shè)計(jì)
第七章
原型模式 什么是原型模式
1.工廠類在提供產(chǎn)品時(shí)遇到的設(shè)計(jì)問題
2.原型模式及其概念
原型模式的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
案例：函數(shù)調(diào)用的無副作用問題
案例：JavsScript中的原型模式
第八章
模板方法模式 什么是模板方法模式
1.煮咖啡給我們的啟示
2.設(shè)計(jì)工廠類的新思路
3.模板方法模式及其概念
模板方法模式的作用與技巧
案例：一個(gè)工廠模板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
深入理解不要重復(fù)自己原則
1.重復(fù)代碼帶來的嚴(yán)重后果
2.散彈式修改及其解決思路
3.探討實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用的難題
4.代碼復(fù)用在不同場(chǎng)合采用的方法
5.模板方法模式在代碼復(fù)用中的作用
第九章
裝飾者模式 什么是裝飾者模式
1.業(yè)務(wù)量增長(zhǎng)帶來的多數(shù)據(jù)源問題
2.運(yùn)用裝飾者模式巧妙解決多數(shù)據(jù)源問題
3.裝飾者模式及其概念
裝飾者模式的應(yīng)用
案例：多數(shù)據(jù)源的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
1.多數(shù)據(jù)源問題的分析設(shè)計(jì)過程
2.多數(shù)據(jù)源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
案例：商城收銀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變更過程
1.商城收銀系統(tǒng)期初的設(shè)計(jì)
2.混合策略的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.多層裝飾者的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
重新理解里氏替換原則
1.透明的功能擴(kuò)展
2.里氏替換原則
練習(xí)：商場(chǎng)收銀系統(tǒng)的2種設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
第十章
橋接模式 什么是橋接模式
1.對(duì)象繼承的泛濫
2.橋接模式及其概念
橋接模式的應(yīng)用
案例：?jiǎn)T工管理與工資發(fā)放的設(shè)計(jì)
1.員工管理與工資發(fā)放帶來的繼承泛濫問題
2.采用橋接模式的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
案例：查詢支持類的設(shè)計(jì)
1.查詢支持類遭遇的繼承泛濫問題
2.查詢支持類的解決方案
3.單例模式下查詢支持類的設(shè)計(jì)
深入體會(huì)單一職責(zé)原則
第十一章
享元模式 什么是享元模式
1.Hibernate是怎樣訪問數(shù)據(jù)的
2.享元模式及其概念
享元模式的應(yīng)用
案例：數(shù)據(jù)緩存的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
案例：享元模式在大數(shù)據(jù)中的應(yīng)用
第十二章
其它設(shè)計(jì)模式 觀察者模式：JobHunter的情景劇
代理模式：老板與秘書的差異
命令模式：像工作流一樣處理業(yè)務(wù)
外觀模式：超級(jí)家庭影院的煩惱
構(gòu)建器模式：SQL Builder的設(shè)計(jì)
組合模式：如何構(gòu)建一棵樹
中介者模式：QQ在溝通中的作用
迭代器模式：如何順序訪問一個(gè)集合

第2-4天 軟件重構(gòu)實(shí)戰(zhàn)授課內(nèi)容
第一部分 為什么軟件需要及時(shí)重構(gòu)
第一單元
剖析軟件質(zhì)量不斷下降的根源 質(zhì)量不斷下降的表現(xiàn)：
1.程序代碼越來越亂
2.軟件維護(hù)成本越來越高
3.軟件變更越來越困難
4.無法進(jìn)行新技術(shù)的改造
以往采取的措施：
1.頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳
2.拋棄掉重新編寫
3.因擔(dān)心未來變化而做的過度設(shè)計(jì)
帶來的問題
1.團(tuán)隊(duì)成員越來越多但效率卻越來越低
2.測(cè)試變得越來越困難而任務(wù)繁重
3.軟件系統(tǒng)越來越笨重而不適應(yīng)未來變化
分析與反思
案例分析：一個(gè)遺留系統(tǒng)的演化過程
1.起初的設(shè)計(jì)
2.隨后的變更
3.質(zhì)量不斷下降的過程
軟件質(zhì)量下降的根源：
1.軟件總是因變更而變得越來越復(fù)雜
2.軟件結(jié)構(gòu)已經(jīng)不再適應(yīng)復(fù)雜的軟件需求
3.必須要調(diào)整軟件結(jié)構(gòu)以適應(yīng)新的軟件需求
軟件是因需求變更而質(zhì)量下降嗎？
案例分析：推演軟件變更的設(shè)計(jì)過程
應(yīng)對(duì)軟件變更的*方式：兩頂帽子
1.重構(gòu)原有代碼以適應(yīng)新的需求
2.實(shí)現(xiàn)新的需求
案例：演示兩頂帽子的設(shè)計(jì)過程
案例：財(cái)務(wù)憑證生成程序的設(shè)計(jì)過程
第二單元
高質(zhì)量的軟件設(shè)計(jì)過程 案例講解軟件設(shè)計(jì)原則
1.低耦合
1)依賴反轉(zhuǎn)原則（DIP）
案例：購票業(yè)務(wù)類與數(shù)據(jù)訪問類
2)開放-封閉原則（OCP）
案例：需求變更與可擴(kuò)展點(diǎn)設(shè)計(jì)
案例：Square/Circle的解決方案
3)里氏替換原則（LSP）
案例：Rectangle/Square的問題
案例：查詢參數(shù)傳遞類的問題
2.高內(nèi)聚
1)單一職責(zé)原則（SRP）
案例：財(cái)務(wù)憑證變更帶來的問題
案例：超級(jí)大函數(shù)與大對(duì)象的難題
案例：MySQL讀寫分離的改造過程
2)信息專家模式
3)不要重復(fù)自己原則（DRY）
4)典型的代碼重復(fù)案例
5)探討代碼復(fù)用的難題
以往軟件設(shè)計(jì)的過程：
3.演示以往軟件設(shè)計(jì)的過程
4.剖析以往軟件設(shè)計(jì)的問題與風(fēng)險(xiǎn)
小步快跑模式的開發(fā)過程：
1.用最快的速度開發(fā)一個(gè)最核心的功能
2.讓第一個(gè)版本運(yùn)行起來并可以驗(yàn)證
3.在第一個(gè)版本的基礎(chǔ)上不斷添加功能：
a.每次只添加一個(gè)很簡(jiǎn)單、很單一的功能
b.每次以兩頂帽子的方式添加新功能
c.運(yùn)行、調(diào)試與驗(yàn)證
d.重復(fù)這個(gè)過程添加下一個(gè)功能
4.復(fù)雜的系統(tǒng)就是由一次次正確開發(fā)的不斷積累而成
案例：演示小步快跑的開發(fā)過程
小步快跑解決的問題：
1.復(fù)雜功能有效地解耦
2.代碼編寫總是可測(cè)試與驗(yàn)證
3.簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)與思考的復(fù)雜度
4.適時(shí)重構(gòu)以避免軟件退化
案例：數(shù)據(jù)推送程序的設(shè)計(jì)過程

第二部分 如何進(jìn)行軟件重構(gòu)
第三單元
何為重構(gòu) 軟件重構(gòu)的概念
1.重構(gòu)是一系列代碼的等量變換
案例：一個(gè)Hello World重構(gòu)過程
2.重構(gòu)的保險(xiǎn)索：自動(dòng)化測(cè)試
案例：Hello World的自動(dòng)化測(cè)試過程
3.軟件修改的四種動(dòng)機(jī)——重構(gòu)的價(jià)值
4.一個(gè)真實(shí)的謊言——重構(gòu)的誤區(qū)
5.重構(gòu)的主要方法與技巧
案例分析：重構(gòu)一個(gè)大型遺留系統(tǒng)
1.重構(gòu)第一步：分解大函數(shù)
超級(jí)大函數(shù)及其危害
案例：演示大函數(shù)產(chǎn)生的過程
案例：演示抽取方法操作步驟
實(shí)踐抽取方法會(huì)遇到的問題和解決方案
2.重構(gòu)第二步：拆分大對(duì)象
超級(jí)大對(duì)象及其危害
案例：演示超級(jí)大對(duì)象的產(chǎn)生過程
案例：演示抽取類的操作步驟
講解單一職責(zé)設(shè)計(jì)原則
案例：演示“分久必合，合久必分”的重構(gòu)過程
3.重構(gòu)第三步：提高復(fù)用率
講解順序編程及其危害
“不要重復(fù)代碼”原則
案例：提高代碼復(fù)用的6個(gè)方法
案例：演示新增代碼時(shí)的代碼復(fù)用過程
用靜態(tài)檢查工具檢查重復(fù)代碼
4.重構(gòu)第四步：可擴(kuò)展設(shè)計(jì)
過度設(shè)計(jì) vs. 恰如其分的設(shè)計(jì)
講解“開放-封閉”的設(shè)計(jì)原則
案例：講解可擴(kuò)展設(shè)計(jì)的4個(gè)方法
案例：講解新增代碼的可擴(kuò)展設(shè)計(jì)過程
5.重構(gòu)第五步：降低耦合度
案例：講解接口、實(shí)現(xiàn)與工廠模式
案例：講解外部接口解耦與適配器模式
6.重構(gòu)第六步：系統(tǒng)分層
反思軟件架構(gòu)需要怎樣的分層結(jié)構(gòu)
遺留系統(tǒng)如何擁抱需求變化
遺留系統(tǒng)如何應(yīng)對(duì)技術(shù)變革
7.重構(gòu)第七步：領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)
領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的概念
講解領(lǐng)域模型分析方法
案例：智能溫控器分析設(shè)計(jì)過程（嵌入式+物聯(lián)網(wǎng)）
1）最初的領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)過程
2）需求變更的領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)
3）面向物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)演進(jìn)
練習(xí)：重構(gòu)一個(gè)小程序并編寫測(cè)試腳本
第四單元
關(guān)于重構(gòu)的討論 什么時(shí)候重構(gòu)
1.重構(gòu)是一種習(xí)慣
2.重構(gòu)讓程序可讀
3.重構(gòu)，才好復(fù)用
4.先重構(gòu)，再擴(kuò)展
5.緊急任務(wù)時(shí)的重構(gòu)
測(cè)試的困境
1.重構(gòu)初期的困局
2.解耦與自動(dòng)化測(cè)試
3.建立自動(dòng)化測(cè)試體系
重構(gòu)的評(píng)價(jià)
1.評(píng)價(jià)軟件質(zhì)量的指標(biāo)
2.評(píng)價(jià)軟件質(zhì)量的工具

講師介紹：
范老師 獨(dú)立咨詢顧問，暢銷書籍《架構(gòu)真意》與《大話重構(gòu)》的作者，規(guī)?；艚軸PC。曾任航天信息首席架構(gòu)師，哈工大軟件工程碩士，軟件架構(gòu)及重構(gòu)的客座講師。從事軟件研發(fā)工作近二十年，并且現(xiàn)在一直堅(jiān)守在大型軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)一線工作。從需求分析、軟件開發(fā)到項(xiàng)目管理、架構(gòu)設(shè)計(jì)都有豐富的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)。先后參與了數(shù)十個(gè)國(guó)內(nèi)大型軟件項(xiàng)目，涉及國(guó)家財(cái)政、軍工、稅務(wù)、醫(yī)療等領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)中臺(tái)建設(shè)、風(fēng)險(xiǎn)防控與人工智能研究。互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型、微服務(wù)轉(zhuǎn)型及大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)型的實(shí)踐者與倡導(dǎo)者。同時(shí)，還是大型遺留系統(tǒng)改造專業(yè)戶，多次參與大型遺留系統(tǒng)改造、軟件系統(tǒng)重構(gòu)等重大項(xiàng)目，長(zhǎng)期關(guān)注大型業(yè)務(wù)系統(tǒng)的品質(zhì)保證、防止腐化以及技術(shù)改造等困擾軟件企業(yè)的問題，在遺留系統(tǒng)優(yōu)化與改造方面有豐富的經(jīng)驗(yàn)。

軟件設(shè)計(jì)模式公開課