Linux调试私房菜（九）设计，软件质量之本

十八、设计，软件质量之本（上）

**1. **软件设计是什么？

• 一种创造性活动，力求以简单优雅的方式解决实际问题 - 软件设计是一门技术- 数据结构，组成原理，操作系统，编程语言，。。。- 软件设计是一门艺术- 并不是技术知识的简单堆砌- 分析，抽象，取舍，。。。

**2. **软件设计的意义（架构的意义）

**3. **软件设计的特点

• 软件设计是一个塑造模型（概念）的过程
• 软件设计是一个取舍的过程
• 软件设计是一个分而治之的过程
• 软件设计是一个在理性范围内追求完美的过程

**4. **什么是软件质量？

• 用户角度- defect 和 bug 的数量越少意味着质量越好
• 开发角度- 整体架构设计易于扩展- 模块之间耦合性低，易于复用- 代码简洁易懂，易于维护

**5. **实例分析：质量对团队的影响

**6. **如何提高软件质量？

• 编码前，架构设计质量必须得到保证
• 编码时，代码质量必须得到保证
• 编码后，测试质量必须得到保证

**7. ****架构设计 ****VS **软件质量

**8. ****开发流程 ****VS **软件质量

**9. ****软件测试 ****VS **软件质量

**10. **为测试正名

• 在需求分析结束后，测试人员就需要介入项目- 根据需求分析进行功能测试用例的设计- 根据架构设计进行模块测试用例的设计- 根据产品标准进行压力测试用例的设计

**11. **开发中的常见问题

• 测试是替罪羊或救命稻草- 但凡出现bug，就是测试不给力
• 资源永远不足- 现在没有时间和精力去做重构
• 不改变就可以规避风险- 虽然有缺陷，但是功能不受影响，不做改变

**12. **如何提高自身的软件设计能力？

• 对架构的完美性有精神上的追求，不满足功能正确 - 积极思考方案，不停反思是否能做得更好
• 勇于实践与模仿，进而形成自己的风格和思想 - 推敲前辈们的经典设计，尝试用于自己的项目
• 总结设计原则，体会各个设计原则的内涵- 软件设计不是原则的叠加，而是一个平衡利弊的过程

**13. **设计思想，设计原则，设计模式

**14. **小结

• 软件设计（架构）的质量决定了软件产品质量的基调
• 测试质量和代码质量直接夫定最产品的质量
• 正规开发流程中测试人员先于编码人员介入项目
• 软件架构设计能力需要通过实践提高，需要总结和体会

十九、设计，软件质量之本（中）

**1. ****设计原则 ****-1：以人为本**

• 核心：将现实世界直接映射到软件世界
• 意图：便于沟通和理解，降低复杂性，增加维护性
• 要点：使用现实世界中的概念

**2. **案例：任务与内存访问

**3. **架构设计图

**4. ***设计原则 - 2：简单即是美*

• 核心：用最简单的方法描述解决方案
• 意图：便于沟通和理解，降低复杂性，增加维护性
• 要点：使用团队熟悉的技术进行设计

**5. **案例：删除格式化字符串中的指定子串

方案2相对最好。

**6. ****简单性 ****VS **灵活性

• 简单性不等于灵活性
• 简单的设计易于催生灵活的设计
• 过于追求灵活的设计可能导致复杂性的增加

**7. ***设计原则 - 3：让模块善始善终*

• 核心：模块的初始化与模块的终止同等重要
• 意图：确保模块状态的恢复和保存
• 要点：对称式设计

**8. **案例：模块的动态加载（初始化）与卸载（终止）

**9. **设计方案

**10. ***设计原则 - 4：重视运行时数据的收集*

• 核心：考虑程序运行状态数据的收集模块
• 意图：监控程序运行状态，便于调式与测试

**11. **案例：统一日志模块的设计

**12. **案例：程序状态统计模块的设计

**13. **小结

• 架构设计时尽量将现实中的概念映射到程序中
• 开发过程中的任意阶段都提倡简单优美的设计方式
• 模块设计时需要同时考虑初始化过程与终止过程
• 架构设计时需要考虑保证产品质量的辅助手段

二十、设计，软件质量之本（下）

**1. ***设计原则 - 5：代码自注释*

• 核心：代码自身就能够很好的进行功能性说明
• 意图：便于沟通和理解，增加维护性

**2. **案例分析

**3. **代码质量

• 最终的产品代码应该 “非常容易” 读懂
• 注释作为补充说明必不可少，但不是越多越好

注释应该起到画龙点睛的作用，用于简要的描述代码意图；避免使用注释描述程序的运行流程。

**4. ***设计原则 - 6：通过机制解决问题*

• 核心：考虑当前设计是否存在 “漏洞”
• 意图：杜绝类似问题的再次发生

**5. **案例：消息传递

**6. **问题

• 当A设备无法收到B设备的RSP消息时，会发生什么？ - 相互等待

**7. **设备状态

**8. **解决方案一

让设备B定时重发RSP消息

**9. **解决方案二

• 加消息中转层 - 功能定义： - 负责所有设备间通信消息的发送和接收- 处理所有通信异常的处理（阻塞重发，报告错误，etc.）

**10. **正常消息交互

**11. **异常消息交互

**12. **架构经验

• 设计不是一次性完成的，需要根据实际问题进行重构。

**13. ***设计原则 - 7：防御性程序设计*

• 核心：防止他人的“意外”错误
• 意图：提高代码鲁棒性

**14. **案例：定时器模块的设计与实现

• 创建定时器后每隔指定的时间能够触发事件
• 事件的具体表现为关联的回调函数被调用

**15. **设计草图

**16. **实例分析定时器的设计与实现

#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include "timer.h"

#define MAX 32
#define GAP 10

struct STimer
{
    int id;
    int interval;
    int current;
    int in_callback;
    int to_delete;
    TimerCallback* callback;
    void* data;
};

static struct STimer* g_timers[MAX];
static volatile int g_run;
static pthread_mutex_t mutex;

static void* Runtime(void* args)
{
    int i = 0;
    
    while( g_run )
    {     
        pthread_mutex_lock(&mutex); 
        
        for(i=0; (i<MAX) && g_run; i++)
        {
            struct STimer* st = g_timers[i];
            
            if( (st != NULL) && (st->callback != NULL) )
            {
                st->current += GAP;
            
                if( st->current >= st->interval )
                {
                    st->in_callback = 1;
                    st->callback(st, st->data);
                    st->in_callback = 0;
                    
                    st->current = 0;
                    
                    if( st->to_delete )
                    {
                        g_timers[st->id] = NULL;
            
                        free(st);
                    }
                }
            }
        }
        
        pthread_mutex_unlock(&mutex);  
        
        usleep(GAP * 1000);
    }
    
    for(i=0; i<MAX; i++)
    {
        free(g_timers[i]);
    }
}

void TimerInitialize()
{
    if( !g_run )
    {
        pthread_t tid = 0;
        
        g_run = 1;

        pthread_create(&tid, NULL, Runtime, NULL);
    }
}

void TimerFinalize()
{
    g_run = 0;
}

Timer* CreateTimer(int interval, TimerCallback* callback, void* data)
{
    int id = 0;
    struct STimer* ret = (struct STimer*)malloc(sizeof(struct STimer));
    
    if( ret != NULL )
    { 
        pthread_mutex_lock(&mutex);   
        
        for(id=0; id<MAX; id++)
        {
            if( g_timers[id] == NULL )
            {
                g_timers[id] = ret;
                break;
            }
        }
        
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        
        if( id < MAX )
        {
            ret->id = id;
            ret->interval = interval;
            ret->current = 0;
            ret->to_delete = 0;
            ret->in_callback = 0;
            ret->callback = callback;
            ret->data = data;
        }
        else
        {
            free(ret);
            ret = NULL;
        }
    }
    
    return ret;
}

void DestroyTimer(Timer* timer)
{
    if( timer != NULL )
    {
        struct STimer* st = (struct STimer*)timer;
        
        if( st->in_callback )
        {
            st->to_delete = 1;
        }
        else
        {
            pthread_mutex_lock(&mutex);   
        
            g_timers[st->id] = NULL;
            
            pthread_mutex_unlock(&mutex);   
            
            free(st);
        }
    }
}

#ifndef _TIMER_H_
#define _TIMER_H_

typedef void Timer;
typedef void(TimerCallback)(Timer*, void*);

void TimerInitialize();
void TimerFinalize();
Timer* CreateTimer(int interval, TimerCallback* callback, void* data);
void DestroyTimer(Timer* timer);

#endif

**17. **小结

• 尽量使用代码自注释的方式编写代码，便于沟通维护
• 注释作为补充说明必不可少，但不是越多越好
• 思考bug是否因为设计不当造成，通过机制解决问题
• 通过防御性程序设计提高代码鲁棒性