功件與面向功件編程

      自從計算機出現(xiàn)以來，計算機硬件和軟件的發(fā)展軌跡完全不同，計算機硬件的發(fā)展可以用波瀾壯闊來形容，從電子管、晶體管發(fā)展到集成電路、大規(guī)模集成電路，CPU從單核發(fā)展到多核，顯示器從電子屏發(fā)展到液晶屏，硬件技術和產品不斷更新?lián)Q代，硬件生產力不斷出現(xiàn)飛躍式發(fā)展；而計算機軟件卻一直以一種緩慢的速度發(fā)展，雖然編程語言從二機制、匯編語言發(fā)展到了高級語言，各種軟件技術和框架不斷涌現(xiàn)，但軟件產品生產力的提升非常緩慢。回頭看近二十年計算機硬件生產力和軟件生產力的發(fā)展速度，我們會發(fā)現(xiàn)，軟件生產力的發(fā)展速度，遠遠低于硬件生產力的發(fā)展速度。

      分析這種巨大反差的根本原因，可以發(fā)現(xiàn)，計算機硬件的發(fā)展是站著工業(yè)化生產這個巨人的肩膀上的，而計算機軟件仍然處于低水平的手工業(yè)生產階段。不是嗎？一個軟件產品需求出來，需要建立一個團隊負責軟件需求、設計、開發(fā)、測試、安裝部署等軟件產品生產周期的各個階段，需要程序員一行行手工編寫代碼去實現(xiàn)軟件產品功能，下一個軟件產品的開發(fā)，重復上述過程，無一例外，社會化的分工與協(xié)作、標準化、模塊化、快速迭代與大規(guī)模生產等工業(yè)化概念，在軟件產品的生產過程中很難見到，現(xiàn)在的開發(fā)團隊、組織、公司，恰如古代的手工作坊。所以，目前的軟件開發(fā)還處于手工業(yè)生產階段。

      軟件的未來和發(fā)展趨勢就在于軟件生產的工業(yè)化。有人說軟件太復雜了，各種依賴包、版本控制、協(xié)議和編程語言不同等一系列問題，導致想要實現(xiàn)類似硬件的工業(yè)化生產幾乎不可能。但是，這種軟件的復雜性又來自哪里呢？對于全世界的軟件開發(fā)人員來說，從來沒有一個統(tǒng)一的規(guī)范來約束其開發(fā)過程，文件名稱、方法名稱、參數(shù)變量等等隨便定義，數(shù)據存儲與返回值沒有約束，這樣開發(fā)出來的軟件很難重用和互聯(lián)互通。各種編程語言有各自的編碼規(guī)范，而這些編碼規(guī)范在哪個軟件產品中起作用，要看開發(fā)團隊或開發(fā)人員的自覺。所以，軟件的復雜性在于沒有一個工業(yè)化規(guī)范來約束軟件產品的開發(fā)和生產。

      那么，軟件工業(yè)化實現(xiàn)起來真的很難嗎？我們摒棄軟件復雜性的說法，看看如何用功件和面向功件編程，實現(xiàn)軟件工業(yè)化生產。

      在闡述功件之前，我們先澄清一下功件和目前軟件開發(fā)中的組件（構件）的區(qū)別。

      首先看一個軟件產品中的組件，如下圖：

      從上圖可以看到，雖然“軟件1”中組件可以實現(xiàn)軟件產品中的部分功能，但上圖中的灰色區(qū)域，卻需要軟件開發(fā)人員一行行編寫代碼、文件配置等操作作為粘合劑，將這些組件粘合在一起才能生產出一個軟件產品。開發(fā)下一個產品“軟件2”呢，和“軟件1”的開發(fā)沒有區(qū)別，如下圖：

      假如開發(fā)一個“軟件3”，其包含了“軟件1”和“軟件2”中的部分組件，會是什么情況？看下圖：

      從上圖可以看出，即使前兩個產品中的部分組件可以直接應用到“軟件3”中，但是灰色區(qū)域部分的工作是必不可少的。

      下面，我們看看“軟件1”的理想構成是什么樣子的，看下圖：

      從上圖可以看到，“軟件1”由3個功件構成，沒有灰色區(qū)域；假如開發(fā)另外一個產品“軟件2”：

      從上圖可以看出，“軟件2”中的功件X不需要重新開發(fā)，這會節(jié)省很大一部分工作量。同樣，假如開發(fā)產品“軟件3”，包含了“軟件1”和“軟件2”中的部分功件，會是什么情況？看下圖：

      從上圖可以看到，只要將“軟件1”和“軟件2”中的功件進行組合，就可以組成“軟件3”，沒有灰色區(qū)域，即可以在不需要開發(fā)人員一行行編寫代碼、文件配置的情況下，完成了“軟件3”的生產。假如，“軟件1”和“軟件2”由不同的團隊來實現(xiàn)，就更加能夠體現(xiàn)出功件技術相對于傳統(tǒng)組件（構件）技術的優(yōu)勢。

      下面看看什么是功件和面向功件編程：功件，簡稱Func，全稱為軟件功能件，即軟件功能模塊；面向功件編程，簡稱FOP，即Func Oriented Programming，其以“功件規(guī)范”為規(guī)約進行軟件產品的開發(fā)。在這里，拋開技術實現(xiàn)細節(jié)，從業(yè)務整體角度來看待一個軟件產品，這個軟件產品包含哪些功能模塊，這些功能模塊就可以定義為功件，也就是說，僅這些功能模塊組合一起，就能生成這個軟件產品。

      下面以Jamobo2項目為例來說明如何用功件技術開發(fā)一個軟件產品：

      從上圖可以看到，Jamobo2軟件項目的整個文件結構，根據“功件規(guī)范”要求，所有功件均位于f目錄下，而每個功件在一個軟件項目中，僅有一個，功件由一個功件主文件和一個功件主目錄組成。上述Jamobo2項目中有以下幾個功件，其中底層功件有：Authorization（授權）、Setup（安裝）、User（用戶）、X（公共類），顯示層功件有：AlertPage（提示頁）、SetupPage（安裝頁）、UserPage（用戶頁）、XPage（首頁）。由這些功件組成，可以看到Jamobo2這個Web項目或者這個軟件產品包含“安裝、首頁、用戶、授權、提示頁”這幾個主要功能。其內部具體實現(xiàn)細節(jié)不再贅述，請訪問Functree。

      根據上述內容，可以總結以下幾個面向功件編程的優(yōu)點：
      1. 開發(fā)周期短，因為不需要編寫一行行代碼作為粘合劑，也不需要很多的配置文件。
      2. 功件位于一個目錄（空間）下，這樣能夠讓開發(fā)者很快把握軟件項目的功能模塊組成，降低軟件產品升級、維護的復雜度。
      3. 當開發(fā)一個新項目的時候，完全可以直接把其他項目的功件直接搬過來使用，可能僅僅需要進行一些小小的改造或不需要任何改造，即可應用到新項目中。
      4. 這樣簡單的、規(guī)范的功件樹結構，會使得自動化開發(fā)、測試、部署、運維的難度大大降低，從而可以更容易的開發(fā)出一些自動化工具來輔助整個軟件產品生命周期的各個階段，進一步提高開發(fā)效率和縮短工期。
      5. 功件的開發(fā)，將開發(fā)人員從橫向（地域）、縱向（時間）兩個方面解放出來，從而使得不同地域、不同時間點、擅長不同專業(yè)領域的人員能夠配合起來，實現(xiàn)社會化的分工與協(xié)作。

      在面向功件編程過程中，需要注意以下幾個問題：
      1. 按照“功件規(guī)范”開發(fā)功件，會導致開發(fā)人員的開發(fā)自由度降低，這是標準化、工業(yè)化、模塊化生產軟件產品的必要條件。
      2. 某些軟件框架不能用了，或者需要進行改造才能符合“功件規(guī)范”要求，不可避免出現(xiàn)重新造輪子的疑問和爭論。
      3. 在一個軟件項目中，功件之間應盡量減少繼承關系，功件盡量做到功能和數(shù)據的自包含，減少對其他功件的依賴，這樣可能導致軟件產品的尺寸增大。