Принципы разработки программного обеспечения являются основой чистых, масштабируемых и поддерживаемых программных систем. Но что именно эти принципы? Почему они имеют значение в разработке в реальном мире? И как они могут помочь вам написать лучший, готовый к будущему код? Этот блог о лучших принципах проектирования в разработке программного обеспечения разбивает все это на части.

Ты знал?

• 43% разработчиков тратят 10-25% своего времени на исправление ошибок
• 27% борются с системными взаимозависимостями
• 62% опрошенных заявили, что наиболее важные проблемы возникают только в производстве.
• 18% признают, что упущенные ошибки в разработке приводят к дорогостоящей переделке позже.

Вы могли бы подумать, что со всеми инструментами и фреймворками все будет проще. Но отличное понимание заключается в том, что эти ошибки создаются не из-за плохих навыков кодирования, а из-за отсутствия основных принципов разработки программного обеспечения.

Независимо от того, исправляете ли вы сломанные функции или очищаете грязный код наследия, пропуск основных принципов разработки программного обеспечения, таких как SOLID, DRY, YAGNI, KISS и многое другое, может привести к скрытому долгу, который быстро накапливается.

Этот блог расскажет вам о самых важных принципах проектирования в области разработки программного обеспечения, которые должен знать каждый разработчик, архитектор или технический руководитель.

К концу этого блога вы узнаете, что это такое, как они помогают, какой выбрать, и когда, чтобы вы могли создать программное обеспечение с надлежащим планированием, которое не только масштабируется, но и занимает меньше времени, фиксируя то, что должно было сработать в первую очередь.

Запутанные между принципами дизайна, архитектурными шаблонами и моделями SDLC? Они часто пересекаются в разговоре, но служат совершенно разным целям. Читайте наши блоги на программная архитектура шаблонов и Модели разработки программного обеспечения Для лучшего понимания.

Каковы принципы проектирования программного обеспечения?

Принципы разработки программного обеспечения проверены временем Лучшие практики разработки программного обеспечения Это поможет вам написать чистый, поддерживаемый и масштабируемый код.

Принципы разработки программного обеспечения направлены на то, чтобы помочь вам логически структурировать код, одновременно снижая сложность кода и избегая дублирования, тесной связи и хрупкой архитектуры.

Кроме того, принципы проектирования в области разработки программного обеспечения помогают командам двигаться быстрее, не жертвуя качеством и обеспечивая долгосрочную устойчивость.

Почему принципы проектирования программного обеспечения важны?

Принципы проектирования в области разработки программного обеспечения обеспечивают дорожную карту для написания кода, который является поддерживающим, масштабируемым, многоразовым и надежным, что приводит к более высокому качеству и более эффективным программным системам.

Ниже приведены другие причины, по которым эти принципы разработки программного обеспечения имеют больше смысла:

• Позволяет упростить модификации кода и обновления программного обеспечения по мере развития требований.
• Сделайте базу программного кода легкой для понимания и обслуживания.
• Способствует повторному использованию с модульной архитектурой
• Поддержка лучшего тестирования, запрашивая разработчиков писать более чистый, разъединенный код 
• Скальзирование систем легко, поощряя разработчиков писать простой и незапутанный код.
• Сокращение технического долга, останавливая разработчиков от использования ярлыков в разработке программного обеспечения
• Повышает надежность системы за счет более чистой, модульной и простой в понимании и тестировании кодовой базы.
• Экономьте время в долгосрочной перспективе, попросив разработчиков написать программный код в хорошо организованной манере с надлежащим распределением ролей и ответственности.
• Поощряет продуманный дизайн, переключая мышление разработчиков с написания кода для быстрых исправлений на написание управляемого кода.

Читайте также: Паттерны проектирования программного обеспечения.

6 основных принципов проектирования программного обеспечения, которые вы должны знать

Основные принципы разработки программного обеспечения включают SOLID, DRY, KISS, YAGNI, Закон Деметры и WET. Итак, давайте узнаем об этом подробно, чтобы лучше понять, что они собой представляют, зачем они нужны и как они помогают в разработке. Современная разработка программного обеспечения:

1. Солидный

SOLID — это аббревиатура для набора из пяти принципов проектирования, которые помогают сделать программную кодовую базу более понятной, гибкой и поддерживающей. Хотя по своей сути SOLID помогает в объектно-ориентированном дизайне, он также применяется к другим современным архитектурам программного обеспечения.

Итак, давайте разберемся, что же означает этот SOLID:

• S Принцип единой ответственности (SRP)
• O Открытый/закрытый принцип (OCP)
• L Принцип замещения Лискова (LSP)
• Я Принцип сегрегации интерфейсов (Interface Segregation Principle, ISP)
• D Принцип инверсии зависимостей (DIP)

Давайте кратко рассмотрим все принципы разработки программного обеспечения SOLID:

Принцип единой ответственности (SRP):

Этот принцип говорит, что у класса должна быть одна и только одна причина для изменения. Проще говоря, SRP настаивает на том, чтобы сосредоточиться на одной вещи и делать это хорошо.

Существует необходимость в SRP, потому что, когда класс имеет несколько обязанностей, даже если вы делаете небольшие изменения в одной области, это может повлиять на другую. Есть одна вещь, которую вы должны знать: одна ответственность может иметь несколько небольших вещей, но наличие нескольких обязанностей, выполняющих множество разных вещей, может вызвать хаос.

Когда вы возлагаете одну ответственность на один класс, используя SRP, это облегчает тестирование, отладку и модификацию. 

Принцип единой ответственности работает хорошо, когда вы:

• Рефакторинг кода
• Проектирование новых классов
• Длинные классы со смешанной логикой
• Использование архитектуры микросервисов

Открытый/закрытый принцип (OCP):

Этот принцип гарантирует, что программные объекты (будь то классы, модули или функции) должны быть открыты для расширения, но закрыты для модификации.

Это важно, потому что нет необходимости изменять существующий код, чтобы добавить новые функции, в то время как вы можете управлять им через наследование, интерфейсы или конфигурацию. Но вы должны быть осторожны, чтобы в конечном итоге не перепроектировать объекты, чтобы «защищать будущее» все. Мудрое использование OCP, когда потребность в расширении реальна и очень нужна.

Этот принцип открытости/закрытости может работать лучше всего, если:

• Добавление новых моделей поведения или вариантов использования
• Масштабирование модульных систем

Принцип замещения Лискова (LSP)

Этот принцип гарантирует, что вы сможете заменить родительский класс одним из своих классов для детей, не нарушая программу.

Это LSP имеет значение, потому что, когда вы используете наследование, вы говорите: «Этот класс ребенка является типом родительского класса». Если ребенок, как часть наследования, не действует как родитель, это может привести к ошибкам, неожиданному поведению и нарушенному коду. В случае повторного использования класса позже это также может привести к этому. Однако не все классы детей должны вести себя точно так же, как родитель. Возможно, вам придется проверить поведение края для лучшего понимания.

Используя LSP, вы можете:

• Напишите более надежный и предсказуемый код
• Избегайте сюрпризов при обмене одного класса на другой
• Создание более чистых API и иерархий классов
• Сделайте ваш код проще для тестирования и обслуживания

Использование LSP имеет смысл, когда:

• Создание полиморфизма и наследственного дизайна
• Создание общих API или контрактов

Принцип сегрегации интерфейсов (ISP)

Этот принцип гарантирует, что пользователь не должен быть вынужден использовать интерфейсы, с которыми он не знаком или не использует.

Это важно, потому что, если вы разрабатываете большой монолитный интерфейс, он может создавать ненужные зависимости, что приводит к сложному коду, который сложнее поддерживать.

ISP помогает:

• Уменьшить ненужные зависимости от кода
• Сделайте код проще для изменения
• Улучшение ясности кода и читаемости
• Поддержка гибкого модульного дизайна

Использование принципа сегрегации интерфейса еще более важно, когда:

• Проектирование API или SDK
• Поддержка нескольких типов клиентов

Принцип инверсии зависимостей (DIP)

DIP гарантирует, что и высокоуровневые, и низкоуровневые модули зависят от абстракций, а не высокоуровневые от более низких. Этот принцип поддерживает слабосвязанную архитектуру из-за вовлечения абстракций.

Например, модуль высокого уровня с возможностью ведения журналов не должен использовать низкоуровневую библиотеку журналов, а использовать ее абстрактную службу регистрации. Это позволяет легко переключать библиотеку журналов в будущем без особых изменений.

Использование принципа инверсии зависимостей имеет больше смысла, когда:

• Интеграция внешних библиотек или служб
• Использование его для чистого, проверяемого кода и DI (инъекция зависимости)

2.СМЫШЛЕННО

DRY — это аббревиатура от «Don’t Repeat Yourself». Этот принцип направлен на сокращение повторения кода, логики или информации по всей кодовой базе. Важно иметь одно, однозначное и авторитетное представление каждой части знания.

Почему? Потому что, когда объекты повторяются, они могут увеличить риск несоответствий и затрат на обслуживание. Когда одна и та же логика применяется к более чем одной функции, если вы внесете изменения в логику для одной функции, другая становится склонной к ошибкам, технологический долги будущие неудачи.

Лучше всего применять принцип DRY:

• При написании полезных функций или бизнес-логики
• Во время проверки кода (дублирование логики флага)
• При реализации валидации формы, обработки данных или условных потоков
• При создании общих библиотек или API
• Когда нужно написать чистый код и модульный дизайн
• В монолитных приложениях для поддержания
• В микросервисыДля уменьшения дублирования логики в различных службах, особенно в распределенных системах.

В то время как DRY предлагает такие преимущества, как простое обслуживание и меньше ошибок, чрезмерное использование его может привести к преждевременным абстракциям, что делает код сложным для чтения и обслуживания.

Правило использования принципа DRY заключается в использовании абстракции только тогда, когда код повторяется три раза.

3. Ягни.

YAGNI расшифровывается как «You Aren’t Gonna Need It». Этот принцип призван напомнить разработчикам, что они не должны внедрять функциональность в программное обеспечение до тех пор, пока это не понадобится. YAGNI помогает избежать ненужной сложности и использования ресурсов при разработке преждевременных функций.

Усовершенствование принципов YAGNI имеет смысл, потому что, когда вы развиваете функции, думая «на всякий случай», это приводит к:

• Растраченное время на разработку
• Вздутые кодовые базы
• Более высокие затраты на техническое обслуживание
• Больше ошибок в неиспользованном или непроверенном коде

Зная это, можно сказать, что YAGNI поощряет минимализм и сосредоточенность, помогая поддерживать развитие и обеспечивать более быструю доставку с чистым дизайном.

Однако это не означает, что YAGNI не поддерживает «никогда не планировать»; он только просит «не строить заранее».

Поэтому следует использовать принцип Ягни:

• Во время планирования функций и спринт-скапинга
• При искушении «безопасного» кода или создания опций «на всякий случай»
• Рефакторинг или расширение существующих систем

4. Поцелуй.

KISS — это аббревиатура от «Keep It Simple, Stupid». Это вневременный принцип дизайна, который просит разработчиков отдавать предпочтение простым, простым решениям, а не сложным или умным. Идея, лежащая в основе этого стремления, актуальна, потому что простой код легче читать, тестировать, поддерживать и отлаживать.

Принцип KISS вступает в силу, потому что сложный код может выглядеть умным сегодня, но может стать кошмаром завтра, особенно для разработчиков, которые его не написали.

• Понять намерение
• Предсказывать крайние случаи
• Вопросы отладки
• На борту новые разработчики

KISS стремится к ясности в отношении умности в разработке программного обеспечения, и это тоже в масштабе.

Хотя в практике кодирования также приоритет отдается минимализму, это не означает, что вы должны «оглушить свой код», но он делает его максимально простым, но не проще.

Поэтому следует применять принцип KISS при разработке ПО, когда:

• Запись функций или модулей
• Наименование переменных или классов структурирования
• Проектирование API или пользовательских потоков
• Редактирование или рефакторинг устаревшего кода
• В любое время сложность кажется «крутой», но не оправданной.

5. Закон Деметры

Это не аббревиатура для любых сгруппированных слов, но может быть названа «LoD» вкратце и также известна как «принцип наименьшего знания». 

Этот принцип предполагает, что модуль/объект в сборке программного обеспечения должен общаться только со своими непосредственными «друзьями», а не с незнакомцами. В техническом плане он предлагает не делать цепных вызовов метода для достижения вглубь других объектов.

Класс в коде должен иметь право называть только свои собственные методы, где методы могут быть включены:

• Объекты, которые он непосредственно держит
• Пройденные параметры
• Объекты, которые он создает

Использование принципа LoD имеет больше смысла, потому что когда методы или объекты слишком глубоко вложены друг в друга, они создают зависимость и в конечном итоге создают тесно связанную систему. Вы знаете, тесно связанные системы создают хрупкий код, скрытые зависимости и трудно обслуживаемые системы.

Таким образом, Закон Деметры способствует:

• Низкая сцепка
• Более высокая инкапсуляция
• Более удобный и тестируемый код

Но это не значит, что вы должны писать меньше строк, это больше о том, чтобы обеспечить меньше зависимостей.

Поэтому вы должны использовать закон деметры, когда:

• Проектирование API, классов или интерфейсов служб
• Проведение обзоров кода длинных цепочек методов
• Рефакторинг сильно связанных систем
• Реализация дизайна, управляемого доменом, или чистой архитектуры

6.Возвращайся.

В этом случае WET означает «написать все дважды». Вопреки принципу DRY, WET настаивает на том, чтобы разработчики писали повторяющийся, многословный или дублированный код.

Возможно, вы чувствуете, что WET кажется плохой практикой, но это может быть хорошо для проектов на ранней стадии или там, где требуются простые кодовые базы.

Многие разработчики предпочитают использовать эту практику кодирования для:

• Разработка MVP Прототипы, где скорость превосходит структуру
• Написание кода, который намеренно изолирован для уменьшения связи
• Создание приложения, в котором абстрагирование может добавить больше сложности, чем ценности.
• Ясность и читаемость в простых, независимых функциях

Другие важные принципы проектирования в программной инженерии

В то время как принципы проектирования ПО DRY, KISS, YAGNI и SOLID получают большую часть внимания, вы не должны ограничивать свои знания ими. Современная разработка программного обеспечения требует ясности, ремонтопригодности и адаптируемости для будущей защищенности. Это требует правильного сочетания основополагающих и взаимодополняющих концепций и принципов проектирования в области разработки программного обеспечения.

Ниже мы упомянули те дополнительные принципы разработки программного обеспечения, которые могут помочь вам писать более чистые, умные и масштабируемые кодовые базы.

Состав по наследству (CoI)

Этот принцип побуждает разработчиков создавать программное обеспечение, объединяя меньшее, независимое поведение поверх иерархий классов.Многие разработчики находят CoI лучшей альтернативой наследованию, которое создает плотную связь и глубокие, хрупкие деревья классов.

Его метод композиции позволяет подключать и воспроизводить различные возможности, такие как предоставление объекту возможности регистрации, уведомления или рендеринга, и это тоже в свободно связанном виде. Эта природа приводит к большей гибкости, лучшему повторному использованию и коду, который легче эволюционировать с течением времени.

модульность

Как следует из названия, этот принцип требует от разработчиков разделить программный код на более мелкие, управляемые, ориентированные на ответственность части, известные как «модули».

Использование принципа модульности помогает упростить понимание, обслуживание и тестирование программного обеспечения.Лучшим преимуществом модульной структуры является то, что если вы вносите изменения в одну область (модуль), это не влияет на другую. Кроме того, это позволяет параллельно разрабатывать при регистрации нескольких команд, что не только способствует повторному использованию модулей, но и ускоряет время разработки.

Абстракция

В разработке программного обеспечения использование абстракции является важным принципом, поскольку помогает скрыть ненужные детали и раскрыть то, что актуально и важно. Это позволяет разработчикам работать над кодом более высокого уровня, не понимая работу на низком уровне.

Использование этого принципа абстракции в разработке программного обеспечения снижает когнитивную нагрузку разработчиков, помогая им легко взаимодействовать с кодом и стандартизировать взаимодействия в разных частях приложения.

инкапсуляция

Принцип инкапсуляции при разработке программного обеспечения просит разработчиков реализовать критические объекты таким образом, чтобы их внутреннее состояние оставалось скрытым от модулей и объектов, реализованных вне их среды.В этом внутреннем состоянии объекта разрешено изменяться только через заданные интерфейсы.

Этот принцип не только помогает сохранить данные в безопасности и защищен от непреднамеренных помех, но и обеспечивает согласованность и позволяет экспериментировать с внутренней логикой, не затрагивая весь код.Короче говоря, инкапсуляция обеспечивает границы, которые помогают сохранить код безопасным, предсказуемым и простым в отладке.

Разделение проблем (SoC)

Этот принцип требует от разработчиков, чтобы их код был организован таким образом, чтобы каждая часть кода могла играть свою роль отчетливо. Это похоже на наличие различной кодовой базы для интерфейса приложения, бэкэнда и слоев базы данных. Это разделение кода приложения делает его модульным, масштабируемым и тестируемым.

Разделение проблем имеет смысл, потому что каждый написанный с его помощью код четко определен с обязанностями, которые не перекрываются.Эти кодовые базы снижают риск ошибок при внесении в них изменений.

Принцип наименьшего удивления (PoLA)

Этот принцип гарантирует, что кодирование программного обеспечения должно быть сделано таким образом, как ожидают его пользователи и разработчики. Например, если ваше программное обеспечение имеет функцию под названием «отправить сообщение», оно не должно приводить их к чему-то неожиданному, например, к функциональности «вызова».

Принцип наименьшего удивления способствует предсказуемому поведению, которое уменьшает путаницу, улучшает читаемость и снижает кривую обучения для новых членов команды. Проще говоря, этот принцип POLA просит разработчиков кодировать «делает то, что он говорит», что больше связано с созданием интуитивно понятных интерфейсов. Это облегчает работу, отладку и расширение.

Распространенные подводные камни в дизайне программного обеспечения и как их избежать

Когда программное обеспечение находится в стадии разработки, сознательно или неосознанно, многие разработчики программного обеспечения в конечном итоге совершают ошибки, которые саботируют масштабируемость, ремонтопригодность и производительность сборки.Некоторые из популярных включают в себя перепроектирование, плотное соединение, игнорирование многоразового использования и недостаточную абстракцию. 

Давайте узнаем некоторые из распространенных проблем / ошибок разработки программного обеспечения, которые разработчики могут сделать с помощью соответствующих решений:

Чрезмерная инженерия

При разработке программного обеспечения многие разработчики в конечном итоге чрезмерно разрабатывают продукт, думая «на всякий случай». Это происходит по многим причинам. Некоторые в конечном итоге с этим, потому что они хотят «защищать будущее» сборку с самого начала, некоторые потому, что они переосмысливают крайние случаи, а некоторые потому, что они неправильно интерпретируют потребности заинтересованных сторон.

Эта чрезмерная инженерия не только замедляет доставку программного обеспечения, но и сбивает с толку товарищей по команде и создает кошмары обслуживания.

Решение: Следуйте программному принципу YAGNI или KISS

Сплочение

При написании быстрых исправлений без архитектурного мышления, копирования кода между компонентами или без использования интерфейсов или API разработчики часто в конечном итоге создают модули, классы или функции, которые чрезмерно зависят друг от друга.

Эта зависимость создает тесную связь, которая может нарушить код или замедлить прогресс, если вы внесете много изменений в один из этих фрагментов кода.

Решение: Используйте принцип инверсии зависимостей (DIP) или закон деметры для содействия свободному соединению.

Игнорирование повторной

Часто повторяемость программных модулей неправильно понимается как дублирование. Под давлением быстрого обеспечения, когда отсутствует общая библиотека или руководство, или рефакторинг кода на ранней стадии, многие разработчики в конечном итоге дублируют логику. Эта дубликатность кода делает работу более сложной, запутанной и непоследовательной по мере ее роста.

Решение: Используйте принцип проектирования программного обеспечения DRY

Недостаточная абстракция

Это означает смешивание обязанностей в одном модуле или раскрытие слишком большого количества внутренних деталей.Когда разработчики неопытны с многоуровневой архитектурой, спешат с кодом без предусмотрительности дизайна или считают, что абстракция добавляет «ненужную» сложность, они в конечном итоге допускают эту ошибку.

Эта ошибка приводит их к жесткому, тесно связанному коду, который трудно проверить или масштабировать.

Решение: Использование разделения проблем

Завернуть

Независимо от того, создаете ли вы простое приложение или создаете платформу корпоративного уровня, принципы разработки программного обеспечения — это то, что поддерживает вашу кодовую базу чистой, масштабируемой и устойчивой. Они помогают вам писать меньше кода, избегать дорогостоящих переделок и лучше сотрудничать с вашей командой.

Вам нужен правильный опыт, чтобы выбрать правильный и использовать опыт, который заполняет MindInventory.

Создайте лучшее программное обеспечение с помощью MindInventory

Инвентаризация, как лучшая Компания Software DevelopmentМы разрабатываем масштабируемые, готовые к будущему программные решения, умело используя принципы проектирования. Они делают это, понимая требования и зная цели клиентов.

Независимо от того, модернизируете ли вы устаревшие системы, создаете облачные приложения или запускаете какие-либо другие. Разработка программного продукта С нуля, следуя лучшим практикам, мы предоставляем вам решение с меньшим количеством ошибок, лучшей производительностью и программным обеспечением, которое развивается с вашим бизнесом.

FAQ о принципах проектирования программного обеспечения