學習物件導嚮係統開發的六門課 (電子書)

學習物件導嚮係統開發的六門課 (電子書) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

曹永忠
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具體描述

  係統分析是國內資管與資工科係在大學時,必修的課程,其目的是希望學生在修完課業後,能自行針對不同的係統需要,執行必要的分析與設計,並利用建立模型,跟客戶與接下來的程式師做進一步的分析確認,然後使用常見的架構來實作模型,以提高實作時成功的機會,同時在實作的過程中,因為有多位程式設計師的參與,所以如何使大傢寫程式的方式能有一緻性,以利往後的程式維護。最後當然要將程式好好的測試一番,如此纔能有成功上線的可能。

  成功上線是一個軟體在一開始開發時的唯一目標,可是卻是在係統分析的課程中最被忽略的目標。
 
  曹永忠博士在颱灣的軟體業服務多年,具有充足的軟體實務成功經驗,本書運用範例展現在這序列的發展中所會遇到的許多棘手的問題,並使用範例來說明解決這些棘手問題的原則,我們希望這個拋磚引玉的書本能夠給讀者許多啟發,並能夠使讀者對發展軟體係統的實務更快上手。

  如果你是自詡為資管或資訊專業的人,卻連一個頗具複雜度的軟體案例都沒做過,那麼讀完本書的例子,並動手畫書中的模型圖,至少就能獲得一個製作夠複雜軟體專案的經驗。
深入理解與實踐:現代軟件架構設計與演進 本書旨在為軟件工程師、架構師以及對高級軟件設計原理感興趣的讀者提供一套全麵、深入的視角,探討如何構建、維護和演進健壯、高效、可擴展的現代軟件係統。我們將超越基礎的編程範式,聚焦於係統層麵的思考、設計決策的權衡,以及在真實世界復雜性下確保軟件質量的關鍵技術和方法論。 第一部分:基石與範式轉換——超越傳統設計的限製 在係統的設計之初,選擇閤適的抽象層次和設計哲學至關重要。本部分將審視當前主流技術棧下,那些被反復驗證的、能夠提升係統韌性和可維護性的核心概念。 1. 復雜性管理與抽象的藝術: 軟件復雜性是不可避免的,關鍵在於如何有效地管理它。我們將深入探討如何構建清晰的邊界和層次結構。這不僅僅是分層(Layering)的概念,而是關於如何設計齣具有清晰責任劃分、低耦閤、高內聚的組件。重點分析“信息隱藏”原則在大型係統中的應用,以及如何通過領域驅動設計(DDD)中的限界上下文(Bounded Context)來精確地界定抽象範圍,避免“失控的全局狀態”。探討使用領域模型來映射現實世界的業務規則,並展示如何避免過度設計和不必要的抽象陷阱。 2. 函數式編程的實用主義視角: 盡管許多係統仍基於麵嚮對象範式,但函數式編程(FP)中的不可變性(Immutability)和純函數(Pure Functions)概念為解決並發和狀態管理問題提供瞭強大的工具。本章將不側重於純粹的函數式語言,而是探討如何在主流的命令式或麵嚮對象語言中引入和受益於FP的思維。我們將詳細分析如何利用不可變數據結構來簡化測試、消除競態條件,並使用高階函數來提升代碼的錶達力和可組閤性。特彆關注在處理副作用(Side Effects)時,如何使用Monads或其他受控機製(如Actor模型或響應式流)來隔離和管理這些不確定性,確保核心業務邏輯的純淨。 3. 響應式宣言與事件驅動架構(EDA): 在需要高吞吐量、低延遲和高彈性的現代應用中,傳統的請求/響應模式往往力不從心。本部分將深入講解響應式係統的四大支柱(響應性、彈性、可伸縮性、消息驅動),並詳細剖析事件驅動架構的設計模式。我們將對比傳統的消息隊列和現代的事件流平颱(如Kafka、Pulsar)在係統中的作用,探討如何設計事件的契約(Schema)、如何處理事件的重放和迴溯,以及如何構建可靠的事件消費者組,確保“恰好一次”或“至少一次”的語義在復雜的分布式環境中得到有效的控製。 第二部分:分布式係統的設計挑戰與策略 當係統規模超齣單機限製時,分布式係統帶來的挑戰是革命性的。本部分聚焦於如何處理網絡不可靠性、數據一緻性與服務間通信的復雜性。 4. 分布式事務與數據一緻性: 在微服務或分布式計算環境中,跨多個服務的事務管理是核心難題。本書將詳細對比和分析各種解決方案:從兩階段提交(2PC)的局限性,到Saga模式的實現細節(補償事務的設計與執行流程),再到TCC(Try-Confirm-Cancel)的模式應用。我們將重點探討在追求高可用性和最終一緻性(Eventual Consistency)之間進行權衡的方法,並介紹如何使用分布式鎖、租約機製以及基於日誌的復製來實現不同級彆的數據同步保障。此外,會引入CAP理論和PACELC定理,指導讀者根據業務場景做齣明確的技術選型。 5. 服務間通信的深度解析: 現代係統依賴多種通信協議。我們將對比同步通信(如RESTful API、gRPC)和異步通信(消息隊列、事件流)的優劣。在同步通信方麵,我們將深入探討gRPC的優勢,包括Protobuf的序列化效率、流式API的使用,以及如何設計健壯的客戶端負載均衡和重試機製。對於異步通信,除瞭事件驅動外,還將分析遠程過程調用(RPC)框架在解決服務版本兼容性、序列化協議升級等問題上的策略。特彆關注服務網格(Service Mesh)如Istio或Linkerd如何接管流量管理、安全和可觀察性,從而使應用代碼得以專注於業務邏輯。 6. 可靠性工程與故障注入: 軟件的可靠性不是偶然齣現的,而是精心設計和嚴格測試的結果。本章將轉嚮實踐,介紹如何構建具有“自愈能力”的係統。我們將探討優雅降級(Graceful Degradation)、熔斷器(Circuit Breaker)、限流(Rate Limiting)和超時機製的正確實現。核心內容是混沌工程(Chaos Engineering)的實踐,如何利用工具(如Chaos Monkey)在受控的環境中主動引入故障,以驗證係統的彈性和運維流程的有效性,確保係統在真實壓力下不會完全崩潰。 第三部分:可觀測性、演進與組織對齊 一個設計良好的係統必須是可理解、可調試和可持續演進的。最後一部分關注於“運行中”的係統,以及技術決策如何影響開發團隊的效率和組織結構。 7. 全麵可觀測性(Observability)的構建: 日誌(Logging)、指標(Metrics)和分布式追蹤(Tracing)是理解復雜係統行為的三大支柱。本書將超越簡單的日誌記錄,探討結構化日誌的最佳實踐,如何設計有意義的業務指標(而非僅僅是技術指標),以及如何使用OpenTelemetry等標準來統一采集和傳輸遙測數據。重點剖析分布式追蹤在性能瓶頸分析和錯誤根因定位中的關鍵作用,演示如何利用追蹤數據來可視化請求在服務間的完整路徑和延遲分布。 8. 架構的持續演進與治理: 架構不是一次性的活動,而是一個持續的過程。我們將討論如何管理技術債,以及如何識彆架構中的“腐化點”。內容包括如何有效地進行“架構評審”和“設計文檔”的撰寫,確保設計意圖的準確傳達。討論如何通過清晰的架構原則和持續的自動化測試來約束開發團隊,確保係統在迭代中不會偏離既定的設計目標。我們將探討從單體到微服務,或從微服務到更聚閤的上下文劃分的重構策略,強調漸進式而非“大爆炸式”的重構方法。 9. 組織結構與Conway定律的實踐反思: 最後,我們將討論技術架構與組織結構之間的深層關聯。Conway定律指齣,係統設計將反映溝通結構。本章將分析如何利用領域驅動設計和微服務理念來對齊開發團隊的組織邊界,實現“你構建什麼,就如何組織你的團隊”。探討DevOps文化如何促進技術決策的快速反饋和責任的明確劃分,最終目標是建立一個技術與組織結構相互促進、共同驅動業務成功的協作環境。 本書適閤具備一定軟件開發經驗,渴望從“實現功能”轉嚮“設計可靠係統”的專業人士閱讀和參考。

著者信息

作者簡介

曹永忠 (Yung-Chung Tsao)


  國立中央大學資訊管理學係博士,專研於軟體工程、軟體開發與設計、物件導嚮程式設計。現為自由作傢,長期投入資訊係統設計與開發、企業應用係統開發、軟體工程、新產品開發管理、商品及人像攝影等領域,並持續發錶作品及相關專業著作。

  Email:prgbruce@gmail.com
  網址:www.cs.pu.edu.tw/~yctsao/

許智誠 (Chih-Cheng Hsu)

  美國加州大學洛杉磯分校(UCLA) 資訊工程係博士,曾任職於美國IBM等軟體公司多年,現任教於中央大學資訊管理學係,主要研究為軟體工程、設計流程與自動化、數位教學、雲端裝置、多層式網頁係統、係統整閤。

  Email: khsu@mgt.ncu.edu.tw

圖書目錄

序    
  
故事源起    
故事的開始    
需求探勘    
專案的形成    
第一次需求訪問    
第二次需求訪問    
第三次需求訪問    
第四次新需求訪問    
章節小結    

分析與設計    
眾多的需求    
利用個案圖抽象化作業流程    
相同的個案圖閤併方法    
使用個案圖把整個係統建立齣來    
使用作業流程圖勾畫齣整個係統架構    
章節小結    

資料塑模    
需求和資料的差異    
係統化原有的使用個案案例書    
資料的形成過程-資料概念設計    
一對多主檔產生過程    
儲存的行為與衍生行為之資料塑模    
儲存資料同步與被驅動行為    
章節小結    

資料流程    
軟體的核心    
透過係統化使用個案案例書找齣作業清單    
資料流程圖形成過程    
活動圖形成過程    
資料類別建構一般法則    
資料類別圖形成過程    
透過作業流程分析產生資料類別圖    
章節小結    

程式設計規格書    
程式規格書需求的關鍵原因    
程式設計規格書的與係統分析文件的分野    
程式設計規格書的分類    
類別/模組之程式設計規格書    
共用介麵模組程式設計規格書    
人機互動係統介麵之程式設計規格書    
章節小結    

軟體測試    
什麼是測試?測試的目標是什麼?    
軟體測試的目標    
測試的種類    
軟體測試案例書的設計    
人機互動係統畫麵型測試    
整閤測試的軟體測試案例書的設計    
章節小結    

作者介紹    
參考文獻

 

圖書序言

  • ISBN:9786263320987
  • EISBN:9786263321953
  • 規格:普通級 / 初版
  • 齣版地:颱灣
  • 檔案格式:EPUB固定版型
  • 建議閱讀裝置:平闆
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:24.0MB

圖書試讀



  係統分析是國內資管與資工科係在大學時,必修的課程,其目的是希望學生在修完課業後,能自行針對不同的係統需要,執行必要的分析與設計,並利用建立模型,跟客戶與接下來的程式師做進一步的分析確認。然後使用常見的架構來實作模型,以提高實作時成功的機會,同時在實作的過程中,因為有多位程式師的參與,所以如何使大傢寫程式的方式能有一緻性,以利往後的程式維護。最後當然要將程式好好的測試一番,如此纔能有成功上線的可能。成功上線是一個軟體在一開始開發時的唯一目標,可是卻是在係統分析的課程中最被忽略的目標。

  以上所描述的是真實在軟體業界的人,每天都在麵對與奮戰的實務情境,但是將這樣一連串的實務內容實際放到國內的係統分析或甚至軟體工程的教科書來看,我們幾乎很難看到有任何一本教科書能運用足夠複雜度的範例,來探討這樣一連串的實務發展。這實在是颱灣軟體教育的一個大遺憾。

  本人自1998年UCLA資工所博士畢業後,在美國的軟體業從事實務發展工作約七年,然後2004年迴到颱灣的中央大學資管係任教,到今天已經八年多瞭。本人執教的科目主要是研究所的軟體工程,中央資管研究所的學生很多都已經是國內大學所訓練齣來的菁英瞭,可是在上軟體工程時,還是常常覺得同學們在大學時係統分析的基本功頗為不足。

  曹永忠博士曾經是本人的博士生,他在颱灣的軟體業服務多年,具有充足的軟體實務成功經驗,當他在博士班修習本人的軟體工程課程時,即嶄露其充足的軟體實務經驗,同時在討論中,我們也都感覺到颱灣國內軟體教育在係統分析實務上的不足。

  當時我們的結論是至少要先有一個運用足夠複雜度的範例,來探討軟體發展中,由係統需求到測試這一連串的實務發展。這個範例要能夠展現在這序列的發展中所會遇到的許多棘手的問題,並使用範例來說明解決這些棘手問題的原則。

  各位讀者現在所看到的這本書就是曹永忠博士與本人在這個實務方嚮的努力成果,我們希望這個拋磚引玉的書本能夠給讀者許多啟發,並能夠使讀者對發展軟體係統的實務更快上手,不要大學或研究所讀完瞭,居然連一個頗具複雜度的軟體案例都沒做過。

  各位讀者,如果你是自詡為資管或資訊專業的人,而連一個頗具複雜度的軟體案例都沒做過,那我會推薦您好好地讀完本書的這些例子,把書中的模型圖自己好好畫一畫,體會一下,這樣至少您可以跟別人講,您有做過一個夠複雜的軟體專案瞭。而如果您是奮力瞭許久,跌跌撞撞纔學會軟體分析與發展實務的,也請您花些時間,看看這本書的案例分析,看看是否您如果早點看到這本書,就可以省下許多寶貴的青春瞭,如果是,還請您多多推薦本書給需要的人。

許誌誠 於中壢雙連坡中央大學

用戶評價

评分

這本書的排版和字體選擇,對我這種長時間盯著螢幕閱讀的人來說,是個很關鍵的考量點。如果內容再好,但排版混亂、行距過窄、程式碼區塊沒有明顯標註差異,光是閱讀體驗就會大打摺扣,很容易讓人產生閱讀疲勞,進而影響學習效率。對於物件導嚮這類需要反覆對照程式碼和理論的書籍來說,清晰的程式碼區塊高亮和良好的註釋是基本要求。我個人非常看重章節之間的邏輯銜接,是不是能夠做到「承上啟下」,讓讀者在學習完某一門課後,能自然而然地銜接到下一門更進階的議題,而不是感覺每一課都是獨立的、缺乏整體性的知識體係。總而言之,我期望這是一套能讓人紮穩馬步,並且一步步建立起宏觀係統設計視野的學習路線圖。

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坦白講,我對這類型的技術書籍一開始都會抱持著一份懷疑的態度,畢竟坊間太多號稱「從入門到精通」的書,結果翻開前三章都在解釋什麼是變數跟迴圈,根本是浪費時間。我希望這本《學習物件導嚮係統開發的六門課》能夠直接切入核心,將物件導嚮設計(OOD)的精神,例如繼承、多型、封裝這些老生常談的概念,用一種能讓人「心領神會」的方式錶達齣來,而不是單純的術語堆砌。我個人比較偏好那種會透過大量的程式碼範例,而且範例本身具備足夠的複雜度和真實性,能讓我感受到物件在不同情境下是如何協同作用的。如果作者能把抽象的概念,例如「依賴反轉原則」(DIP)這類的設計原則,用清晰的架構圖或類別圖輔助說明,那就太棒瞭。畢竟,視覺化的輔助對於理解複雜的係統架構,有時候比純文字敘述有效率得多。總之,我對它的期待就是:不要囉嗦,直接給料,而且給的料要有深度。

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閱讀技術書籍最怕的就是作者的「思維定勢」,也就是說,作者用自己最習慣的那套思維框架來建構整本書的邏輯,導緻讀者如果不是用同樣的思維去解讀,就會感到格格不入。針對「係統開發」這個主題,我特別關注它在架構層次的討論是否足夠。物件導嚮不隻是寫好單一 Class 這麼簡單,它關乎到整個應用程式的層次劃分、模組間的介麵設計。我比較好奇,這六門課會不會涵蓋到領域驅動設計(DDD)的一些基本概念,或者至少在係統模組化、高內聚低耦閤的實踐層麵,有沒有提供具體的「檢查清單」或「重構步驟」。如果它能讓我意識到自己過去在設計大型專案時遺漏瞭哪些關鍵的架構決策點,那這本書的CP值就會大大提升。畢竟,係統一旦開始擴大,物件設計的缺陷就會被無情地放大檢視。

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老實說,我對颱灣本土齣版的技術書籍,有時候會有點矛盾的情感。一方麵,本土作者在語言和文化背景的貼近性上絕對有優勢,閱讀起來非常順暢,不會有翻譯腔的睏擾。但另一方麵,有時候會覺得在接軌國際最新技術標準或框架的更新速度上,可能會稍微慢半拍。我會很在意這本《學習物件導嚮係統開發的六門課》在引用或討論的物件導嚮範式時,是基於哪一個主流的程式語言生態係作為基底?如果它能涵蓋到現代開發中常用的一些設計模式,例如工廠、策略、觀察者等,並且能夠針對不同情境比較它們的優劣,那會非常加分。我特別希望看到作者能深入探討「如何從零開始設計一個穩健的物件模型」,而不是隻會套用現成的設計模式。畢竟,模式隻是工具,理解其背後的原理纔能靈活運用。

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這本書的封麵設計挺吸引人的,簡約中帶著一點點科技感,給人一種「這本不好好啃一下可不行」的感覺。我記得當初在找進階程式設計的書時,看到這個書名就覺得很有意思。「六門課」這個概念很明確,讓人一眼就知道作者是想用一種結構化的方式來帶領讀者深入物件導嚮的世界。不過,我得說,光看書名和封麵是絕對無法瞭解內容深度的,畢竟物件導嚮這塊水很深,光是名詞解釋就夠讓人頭痛瞭。我比較好奇的是,它在實務應用上會著墨多少,畢竟很多理論書讀完後,一到實際寫 Code 的時候就卡住瞭,理論跟實務之間的鴻溝,是很多工程師的痛點。如果這本書能在設計模式和實際專案的對應上多花點筆墨,那對我來說價值就非常高瞭。畢竟,學程式語言隻是基礎,如何運用這些觀念去建構齣可維護、可擴展的係統,纔是真正考驗功力的。我期待它能提供一些不同於坊間常見範例的獨到見解,或許是針對特定語言特性(例如 C# 還是 Java,這點很重要)的深度探討,纔能真正幫我突破瓶頸。

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