第 5 章 设计分解和责任分配
张刚
软件设计的本质是设计分解和责任分配，也就是通常所说的模块化。我们已经在 2.4 节介绍了模块化设计最重要的原则：高内聚和低耦合。但是，仅仅知道原则是不够的。高质量的软件设计，源于可实际落地的、逻辑清晰的设计方法。
本章聚焦如何通过有效和高效的思考，设计出高内聚和低耦合的软件。具体而言，它包含三个层次的内容。
设计的基本概念。元素、责任和协作是最基本的设计语言，分形是最基本的设计策略，UML 有助于清晰地表达设计。
设计的基本原则。好的设计有规律可循。人们已经总结了一系列使软件设计达到高内聚和低耦合的有效策略。例如，软件设计的单一职责原则、开放 - 封闭原则都是在实践中行之有效的提升设计质量的策略。
设计模式和范本。在软件设计中遇到的问题大多数会反复出现，没有必要每一次都从零开始思考。基于已有的经验（架构模式、设计模式），可以有效提高思考的层次和效率。
5.1 通过分而治之管理复杂性
在软件开发中，现实世界的复杂性和人类有限的认知能力是一组基本矛盾。为了能管理和控制复杂性，我们需要把“大”的事物划分为“小”的事物，这就是分而治之。
分而治之是控制复杂性的有效手段。
5.1.1 组织的复杂性类比
假如你空降到一家规模 500 人的企业担任总经理，此时面对一个新组织，你要怎么做，才能快速了解这个组织的各项情况呢？或许最快捷的办法，就是找来企业的组织结构图，并且请相关的同事结合业务流程讲如下三个问题。
包含哪些部门？
这些部门的职责分别是什么？
部门之间在某个业务上如何协作？
这是在组织管理中，面对复杂问题时，基于分而治之的一种思考模式。在软件设计和一切复杂的场景中，“元素”“责任”和“协作”都是非常有效的思考策略和组织策略。这里以 ISO/IEC/IEEE 42010《系统和软件工程 - 架构描述》[24]中关于架构的定义为例。
架构是系统在其环境中的基本概念或属性，体现为元素、关系以及设计和演进的原则。
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本文深入探讨了软件设计中的设计分解和责任分配的重要性，以及如何通过分而治之的管理复杂性。文章首先介绍了设计的基本概念，包括元素、责任和协作，以及设计的基本原则和设计模式和范本的应用。接着，详细讨论了分而治之的思考模式在软件设计中的应用，以及软件设计的自相似性和分形结构。最后，介绍了使用 UML 表达软件设计的分解结果的方法。通过分析组织的复杂性类比和软件设计的自相似性，读者可以更好地理解软件设计中的分解和责任分配的重要性，以及如何通过分而治之的管理复杂性。文章内容深入浅出，逻辑清晰，对软件设计的重要概念和方法进行了全面而深入的介绍，适合软件开发人员和相关领域的技术人员阅读。文章还讨论了质量属性模型和架构风格与模式的应用，强调了正确使用语言特性的重要性，为读者提供了丰富的设计经验和指导。文章通过具体的案例和代码示例，阐述了用委托的方式实现复用和面向对象的职责视角，以及关注点分离的原则和判断标准，为读者提供了实用的软件设计思路和方法。文章还介绍了开放 - 封闭原则和设计模式的价值，以及如何用设计模式指导软件设计，强调了关注点分离和抽象的重要性。总之，本文为读者提供了全面而深入的软件设计理念和方法，有助于读者更好地理解和应用于实际工作中。
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