軟件工程師必知的十個概念
出色的軟件工程師善用設(shè)計模式，勤于代碼重構(gòu)，編寫單元測試，并對簡單有宗教般的追求。除了這些，優(yōu)秀的軟件工程師還要通曉10個概念，這10個概念超越了編程語言與設(shè)計模式，軟件工程師應(yīng)當(dāng)從更廣的范圍內(nèi)明白這些道理。
1.接口（Interfaces）
軟件工程中最重要的概念是接口。任何軟件都是一個真實系統(tǒng)的模型。如何使用簡單的用戶接口進(jìn)行模型化至關(guān)重要。很多軟件系統(tǒng)走這樣的極端，缺乏抽象的冗長代碼，或者過分設(shè)計而導(dǎo)致無謂的復(fù)雜。
在眾多軟件工程師書籍中，RobertMartin寫的《敏捷編程》值得一讀。
關(guān)于模型化，以下方法對你會有幫助。首先，去掉那些只有在將來才可能用得著的方法，代碼越精練越好。第二，不要總認(rèn)為以前的東西是對的，要善于改變。第三，要有耐心并享受過程。
2.慣例與模板（ConventionsandTemplates）
命名慣例和基礎(chǔ)模板在編程模式中常被忽視，然而它可能是最強(qiáng)大的方法。命名慣例使軟件自動化成為可能，如，JavaBeans框架在getter和setter方法中，使用簡單的命名慣例。del.icio.us網(wǎng)站的URL命名也使用統(tǒng)一的格式，如http://del.icio.us/tag/software會將用戶帶到所有標(biāo)簽為software的頁。
很多社會網(wǎng)絡(luò)均使用簡單命名，如，你的名字是johnsmith，那你的頭像可能命名為johnsmith.jpg，而你的rss聚合文件的命名很可能是johnsmith.xml。
命名慣例還用于單元測試，如，JUnit單元測試工具會辨認(rèn)所有以test開頭的類。
我們這里說的模板（templates）指的并不是C++或Java語言中的constructs，我們說的是一些包含變量的模板文件，用戶可以替換變量并輸出最終結(jié)果。
ColdFusion是最先使用模板的程序之一，后來，Java使用JSP實現(xiàn)模板功能。Apache近來為Java開發(fā)了非常好用的通用模板,Velocity。PHP本身就是基于模板的，因為它支持eval函數(shù)。
3.分層（Layering）
用分層來討論軟件架構(gòu)是最容易的。JohnLakos曾出版過一本關(guān)于大型C++系統(tǒng)的書。Lakos認(rèn)為軟件包含了層，書中介紹了層的概念，方法是，對每個軟件組件，數(shù)一下它所依賴的組件數(shù)目就可以知道它的復(fù)雜程度。
Lakos認(rèn)為，一個好的軟件擁有金字塔結(jié)構(gòu)，就是說，軟件組件擁有層層積累的復(fù)雜度，但每個組件本身必須簡單，一個優(yōu)秀的軟件包含很多小的，可重復(fù)使用的模塊，每個模塊有自己的職責(zé)。一個好的系統(tǒng)中，組件之間的依賴性不可交叉，整個系統(tǒng)是各種各樣的組件堆積起來，形成一個金字塔。
Lakos在軟件工程師的很多方面都是先驅(qū)，最著名的是Refactoring（代碼重構(gòu)）。代碼重構(gòu)指的是，在編程過程中需要不斷地對代碼進(jìn)行改造以保證其結(jié)構(gòu)的健壯與靈活。
4.算法的復(fù)雜性（AlgorithmicComplexity）
關(guān)于算法的復(fù)雜性，軟件工程師需要理解這樣幾件事。第一，大O標(biāo)記法（bigOnotation）；第二，你永遠(yuǎn)都不應(yīng)該使用嵌套式循環(huán)（循環(huán)里面套循環(huán)），你應(yīng)該使用Hash表，數(shù)組或單一循環(huán)；第三，如今優(yōu)秀類庫比比皆是，我們不必過分糾纏于這些庫的效能的差別，我們以后還有機(jī)會進(jìn)行細(xì)調(diào)；最后，不要忽視算法的優(yōu)雅及性能，編寫緊湊的，可讀的代碼可以讓你的算法更簡單，更干凈。
5.散列法（Hashing）
Hashing的目的是加速訪問速度。如果數(shù)據(jù)是序列存儲的，從中查詢一個項的時間取決于數(shù)據(jù)列的大小。而散列法對每一個項計算一個數(shù)字作為索引，在一個好的Hashing算法下，數(shù)據(jù)查找的速度是一樣的。
除了存儲數(shù)據(jù)，散列法對分布式系統(tǒng)也很重要。統(tǒng)一散列法（uniformhash）用來在云數(shù)據(jù)庫環(huán)境下，在不同計算機(jī)之間分存數(shù)據(jù)。Google的索引服務(wù)就是這種方法的體現(xiàn)，每一個URL都被散列分布到特定計算機(jī)。
散列函數(shù)非常復(fù)雜，但現(xiàn)代類庫中都有現(xiàn)成的類，重要的是，如何對散列法進(jìn)行細(xì)調(diào)以獲得最好的性能。
6.緩存（Caching）
緩存對現(xiàn)代Web程序不可或缺，緩存是從數(shù)據(jù)庫取回，并存放在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。因為數(shù)據(jù)庫直接存取的代價非常高，將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫取回并放在緩存中訪問就變得十分必要。比如，你有一個網(wǎng)站，要顯示上周的暢銷書，你可以從數(shù)據(jù)將暢銷書榜一次性取回放在緩存中，而不必在每次訪問時都去數(shù)據(jù)庫讀數(shù)據(jù)。
緩存需要代價，只有最常用的內(nèi)容才可以放入緩存。很多現(xiàn)代程序，包括Facebook，依靠一種叫做Memcached的分布式緩存系統(tǒng)，該系統(tǒng)是BradFirzpatrick在工作于LiveJournal項目時開發(fā)的，Memcached使用網(wǎng)絡(luò)中空閑的內(nèi)存資源建立緩存機(jī)制，Memcached類庫在很多流行編程語言，包括Java和PHP中都有。
7.并發(fā)（Concurrency）
并發(fā)是軟件工程師最容易犯錯的地方，這可以理解，因為我們一直遵從線形思維，然而并發(fā)在現(xiàn)代系統(tǒng)中非常重要。
并發(fā)是程序中的并行處理，多數(shù)現(xiàn)代編程語言包含內(nèi)置的并發(fā)能力，在Java，指的是線程。關(guān)于并發(fā)，最經(jīng)典的例子是“生產(chǎn)/消費”模式，生產(chǎn)方生產(chǎn)數(shù)據(jù)和任務(wù)，并放入工作線程消費或執(zhí)行。并發(fā)的復(fù)雜性在于，線程需要經(jīng)常訪問共同數(shù)據(jù)，每個線程都有自己的執(zhí)行順序，但需要訪問共同數(shù)據(jù)。DougLea曾寫過一個最復(fù)雜的并發(fā)類，現(xiàn)在是coreJava的一部分。
8.云計算（CloudComputing）
RWW最近的關(guān)于云計算的文章ReachingForTheSkyThroughComputeClouds講到了云計算如何改變大規(guī)模Web應(yīng)用的發(fā)布。大規(guī)模的并行，低成本，與快速投入市場。
并行算法發(fā)明以來，首先迎來的是網(wǎng)格計算，網(wǎng)格計算是借助空閑的桌面計算機(jī)資源進(jìn)行并行計算。最著名的例子是Berkley大學(xué)的SETI@home計劃，該計劃使用空閑的CPU資源分析太空數(shù)據(jù)。金融機(jī)構(gòu)也大規(guī)模實施網(wǎng)格計算進(jìn)行風(fēng)險分析?？臻e的資源，加上J2EE平臺的崛起，迎來了云計算的概念：應(yīng)用服務(wù)虛擬化。就是應(yīng)用按需運(yùn)行，并可以隨著時間和用戶規(guī)模而實時改變。
云計算最生動的例子是Amazon的Web服務(wù)，一組可以通過API進(jìn)行調(diào)用的應(yīng)用，如云服務(wù)（EC2），一個用來存儲大型媒體文件的數(shù)據(jù)庫（S3），索引服務(wù)（SimpleDB），序列服務(wù)（SQS）。
9.安全（Security）
隨著黑客的崛起與數(shù)據(jù)敏感性的上升，安全變得非常重要。安全是個廣義的概念，涉及驗證，授權(quán)與信息傳輸。
驗證是對用戶的身份進(jìn)行檢查，如要求用戶輸入密碼。驗證通常需要結(jié)合SSL（securesocketlayer）進(jìn)行；授權(quán)在公司業(yè)務(wù)系統(tǒng)中非常重要，尤其是一些工作流系統(tǒng)。最近開發(fā)的OAuth協(xié)議可以幫助Web服務(wù)將相應(yīng)信息向相應(yīng)用戶開放。Flickr便使用這種方式管理私人照片和數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限。
另外一個安全領(lǐng)域是網(wǎng)絡(luò)設(shè)防，這關(guān)系到操作系統(tǒng)，配置與監(jiān)控。不僅網(wǎng)絡(luò)危險重重，任何軟件都是。Firefox被稱為最安全的瀏覽器，仍然需要頻頻發(fā)布安全補(bǔ)丁。要為你的系統(tǒng)編寫安全代碼就需要明白各種潛在的問題。
10.關(guān)系數(shù)據(jù)庫(RelationalDatabases)
關(guān)系數(shù)據(jù)庫因為在大規(guī)模Web服務(wù)上缺乏可擴(kuò)充性而頗受微詞，然而，關(guān)系數(shù)據(jù)庫仍然是近20年來計算機(jī)技術(shù)中最偉大的成就。關(guān)系數(shù)據(jù)庫對處理訂單，公司數(shù)據(jù)方面有著出色的表現(xiàn)。
關(guān)系數(shù)據(jù)庫的核心是以記錄表示數(shù)據(jù)，記錄存放在數(shù)據(jù)庫表，數(shù)據(jù)庫使用查詢語言（SQL）對數(shù)據(jù)進(jìn)行搜索與查詢，同時，數(shù)據(jù)庫對各個數(shù)據(jù)表進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)（normalization）講的是使用正確的方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行分存以降低冗余，并加快存取速度，這也是軟件工程師必知的技術(shù)。
【編輯推薦】
