[设计模式] 前言——两种思维模型_底层思维和抽象思维

原文链接：https://www.yuque.com/cppdev/patterns/ldbxv9#KafDI
笔记整理于：《设计模式》李建忠老师

思维方式

程序员作为物理世界与现实世界的桥梁，要有两种思维方式：底层思维与抽象思维。

1. 底层思维：是一个向下的思维层次，决定了程序员与计算机的沟通能力，帮助程序员建立机器模型。
2. 抽象思维：是一个向上的思维层次，帮助程序员抽象纷繁复杂的世界，决定程序员的代码复杂度。

深入理解面向对象

你虽然使用了封装、继承、多态这些面向对象的机制，但你代码或你的设计不一定是面向对象的，也不一定是优秀的面向对象的设计。而评判的标准即是抽象思维。
「你只是用了面向对象的方法，而没有用面向对象的思维」

软件设计固有的复杂性

「建筑商从来不会去想给一栋已建好的100层高的楼房底下再新修一个小地下室——这样做花费极大而且注定要失败。然而令人惊奇的是，软件系统的用户在要求作出类似改变时却不会仔细考虑，而且他们认为这只是需要简单编程的事。」——《Object-Oriented Analysis and Designwith Applications》（Grady Booch）

「软件设计的复杂」建筑商从来不会这样做，但软件领域经常有这种冲动。因为每一个需求变更，都会冲击现有代码的体系结构，这个挑战会带来巨大的奉献。这个就是软件设计固有的复杂性。

「软件设计复杂的根本原因」变化。这些变化会摧毁之前的设计方案。

1. 客户需求的变化
2. 技术平台的变化
3. 开发团队的变化
4. 市场环境的变换
   

如何解决这种复杂性

人类面对复杂性问题时，有两种通用的思维模型：

接下来以一个画图工具为例，说明两种思维模型

1. 一开始的需求：需要实现画线、画矩形两个方法
2. 需求变更：需要在画线画矩阵的基础上，添加画圆

看两种思维模式在需求变更时，需要修改的地方。

第一种思维模型：分解（结构化）

分而治之，针对圆形怎么做、针对矩形怎么做，针对圆怎么做

1. MainForm.cpp

class MainForm : public Form {
private:
	Point p1;	//鼠标点的第一个点
	Point p2;	//鼠标点的第二个点
	//当下需求只有画线、画矩形
	vector<Line> lineVector;
	vector<Rect> rectVector;
	//需求变更后，新增画圆
	vector<Circle> circleVector;

public:
	MainForm(){
		//...
	}
protected:
	virtual void OnMouseDown(const MouseEventArgs& e);
	virtual void OnMouseUp(const MouseEventArgs& e);
	virtual void OnPaint(const PaintEventArgs& e);	//界面被刷新
};

//鼠标按下：取第一个点坐标
void MainForm::OnMouseDown(const MouseEventArgs& e){
	p1.x = e.X;
	p1.y = e.Y;

	//...
	Form::OnMouseDown(e);
}

//鼠标抬起：取第二个点坐标
void MainForm::OnMouseUp(const MouseEventArgs& e){
	p2.x = e.X;
	p2.y = e.Y;

	if (rdoLine.Checked){ //用户选择画线
		Line line(p1, p2);
		lineVector.push_back(line);
	}
	else if (rdoRect.Checked){	//用户选择画矩形
		int width = abs(p2.x - p1.x);
		int height = abs(p2.y - p1.y);
		Rect rect(p1, width, height);
		rectVector.push_back(rect);
	}
	//需求变更后，新增画圆
	else if (...){
		//...
		circleVector.push_back(circle);
	}

	//刷新则调用onPaint
	this->Refresh();

	Form::OnMouseUp(e);
}

void MainForm::OnPaint(const PaintEventArgs& e){
	//针对直线
	for (int i = 0; i < lineVector.size(); i++){
		e.Graphics.DrawLine(Pens.Red,
			lineVector[i].start.x, 
			lineVector[i].start.y,
			lineVector[i].end.x,
			lineVector[i].end.y);
	}

	//针对矩形
	for (int i = 0; i < rectVector.size(); i++){
		e.Graphics.DrawRectangle(Pens.Red,
			rectVector[i].leftUp,
			rectVector[i].width,
			rectVector[i].height);
	}

	//需求变更：添加针对圆形
	for (int i = 0; i < circleVector.size(); i++){
		e.Graphics.DrawCircle(Pens.Red, circleVector[i]);
	}

	//...
	Form::OnPaint(e);
}
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2. shape.h

class Point{
public:
	int x;
	int y;
};

class Line{
public:
	Point start;
    Point end;

	Line(const Point& start, const Point& end){
        this->start = start;
        this->end = end;
    }

};

class Rect{
public:
	Point leftUp;
    int width;
	int height;

	Rect(const Point& leftUp, int width, int height){
        this->leftUp = leftUp;
        this->width = width;
		this->height = height;
    }

};

//需求变更，增加代码：添加圆类
class Circle{
};
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第二种思维模型：抽象（面向对象）

1. MainFrom.cpp

class MainForm : public Form {
private:
	Point p1;
	Point p2;

	//不需要一个类型一个数组，只需要一个父类指针就可对所有形状的描述
	vector<Shape*> shapeVector;
    //说明：这里不能是vector<Shape>，如果LineString赋值给Shape，会变成Shape结构空间
    //这样就不能有多态性，Shape只能表示它自己，而不能表示子类

public:
	MainForm(){
		//...
	}
protected:

	virtual void OnMouseDown(const MouseEventArgs& e);
	virtual void OnMouseUp(const MouseEventArgs& e);
	virtual void OnPaint(const PaintEventArgs& e);
};


void MainForm::OnMouseDown(const MouseEventArgs& e){
	p1.x = e.X;
	p1.y = e.Y;

	//...
	Form::OnMouseDown(e);
}

void MainForm::OnMouseUp(const MouseEventArgs& e){
	p2.x = e.X;
	p2.y = e.Y;

	if (rdoLine.Checked){ //画线开关
		shapeVector.push_back(new Line(p1,p2));
	}
	else if (rdoRect.Checked){ //画矩形开关
		int width = abs(p2.x - p1.x);
		int height = abs(p2.y - p1.y);
		shapeVector.push_back(new Rect(p1, width, height));
	}
	//需求变更：添加画圆
	else if (...){
		//...
		shapeVector.push_back(circle);
	}

	//...
	this->Refresh();

	Form::OnMouseUp(e);
}

void MainForm::OnPaint(const PaintEventArgs& e){
	//针对所有形状
	for (int i = 0; i < shapeVector.size(); i++){
		shapeVector[i]->Draw(e.Graphics); //多态调用，各负其责
	}

	//...
	Form::OnPaint(e);
}
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2. shape.h

class Shape{
public:
	virtual void Draw(const Graphics& g)=0;	//绘制
	virtual ~Shape() { }	//析构
};


class Point{
public:
	int x;
	int y;
};

class Line: public Shape{
public:
	Point start;
	Point end;

	Line(const Point& start, const Point& end){
		this->start = start;
		this->end = end;
	}

	//实现自己的Draw，负责画自己
	virtual void Draw(const Graphics& g){
		g.DrawLine(Pens.Red, 
			start.x, start.y,end.x, end.y);
	}

};

class Rect: public Shape{
public:
	Point leftUp;
	int width;
	int height;

	Rect(const Point& leftUp, int width, int height){
		this->leftUp = leftUp;
		this->width = width;
		this->height = height;
	}

	//实现自己的Draw，负责画自己
	virtual void Draw(const Graphics& g){
		g.DrawRectangle(Pens.Red,
			leftUp,width,height);
	}

};

//需求变更所添加的代码
class Circle : public Shape{
public:
	//实现自己的Draw，负责画自己
	virtual void Draw(const Graphics& g){
		g.DrawCircle(Pens.Red,
			...);
	}
};
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两者思维模型的对比

抽象的扩展性更高，复用性强。