盤點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的開發(fā)模式

什么是設(shè)計(jì)模式?

設(shè)計(jì)模式是代表了開發(fā)人員不斷積累的最佳的實(shí)踐，是軟件開發(fā)人員在軟件開發(fā)過(guò)程中面臨的一般問(wèn)題的最優(yōu)解決方案。

也就是說(shuō)，經(jīng)過(guò)了不斷的發(fā)展，不同的問(wèn)題或者方案有對(duì)應(yīng)的一套法子，而這個(gè)法子被總結(jié)成了這么幾十種通用模式，我們?nèi)绻龅搅司蛯?duì)應(yīng)著去套用就可以了。

當(dāng)然那幾大開發(fā)原則和二十幾種設(shè)計(jì)模式大家還是隨便去找都可以找到說(shuō)明的，筆者就不多說(shuō)了(我也只用到了其中幾種)，大家自行學(xué)習(xí)為好。

開發(fā)中為什么很少用設(shè)計(jì)模式?

在平時(shí)項(xiàng)目開發(fā)中，我們很少使用設(shè)計(jì)模式，我感覺這個(gè)現(xiàn)象還是很正常的，不是說(shuō)工作中沒用到設(shè)計(jì)模式，而是大多數(shù)情況下我們項(xiàng)目中沒想那么多，更多的是做一些需求更改，而忽略本質(zhì)。

設(shè)計(jì)模式的目的是提供可拓展性和可維護(hù)性，但是我們開發(fā)的項(xiàng)目本身，大部分都是固定寫死的，邏輯單一，我們開發(fā)的模塊也并不在其他的位置或項(xiàng)目中復(fù)用，目的很明確就是做當(dāng)前的業(yè)務(wù)。

平時(shí)開發(fā)中用到設(shè)計(jì)模式的地方很少，但是框架就不同的了，框架必須適應(yīng)不同的項(xiàng)目，具備高彈性和拓展性。他們要能適應(yīng)各種不同的環(huán)境，所以，設(shè)計(jì)模式在框架設(shè)計(jì)中處處可見。

假如一開始在大公司或者接手一個(gè)接近成熟的項(xiàng)目時(shí)，那大概率會(huì)負(fù)責(zé)一些小模塊或者細(xì)分領(lǐng)域的開發(fā);而在小公司或者是幾乎從零開始做項(xiàng)目的時(shí)候，可能我們本身還不夠去設(shè)計(jì)一個(gè)符合項(xiàng)目長(zhǎng)期規(guī)劃的架構(gòu)，最終導(dǎo)致寫的代碼比較亂，維護(hù)性差。

所以在嵌入式開發(fā)中，當(dāng)我們有了一定的基礎(chǔ)和項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的時(shí)候，我們就會(huì)想著，嗯，一個(gè)好的架構(gòu)多么重要啊，或者我需要去好好學(xué)一下設(shè)計(jì)模式了。

嵌入式開發(fā)一定要學(xué)設(shè)計(jì)模式嗎 ?

可以這么說(shuō)，設(shè)計(jì)模式為拓展而生。

平時(shí)項(xiàng)目中的業(yè)務(wù)邏輯代碼，大部分功能是死的，是專為這個(gè)場(chǎng)景而生的，不會(huì)在另外的場(chǎng)景中出現(xiàn)，這種業(yè)務(wù)的開發(fā)，是不需要設(shè)計(jì)模式的。

但是如果需求有變化，我們一般可能就直接修改源代碼了，這樣實(shí)際上帶來(lái)了一定的修改成本，而為了一個(gè)項(xiàng)目中可能不明確的未來(lái)變化，而精心設(shè)計(jì)擴(kuò)展性很高的架構(gòu)，成本也是顯而易見的，所以，這是一個(gè)取舍。

當(dāng)然，從長(zhǎng)期來(lái)看，一個(gè)好的設(shè)計(jì)是值得的，畢竟與其不斷的修改新的需求，還不如一勞永逸，這樣開發(fā)人員才能從各個(gè)方面高效去開發(fā)了。

在嵌入式軟件開發(fā)中，當(dāng)軟件系統(tǒng)到達(dá)一定的復(fù)雜程度時(shí)，設(shè)計(jì)模式就顯得尤為重要。雖然搞嵌入式的常常是基于一些16位/32位/64位單片機(jī)開發(fā)，而且這些可能受一些硬件方面的限制，但是單片機(jī)軟件也是可以遵循軟件工程的基本原則來(lái)進(jìn)行架構(gòu)的。

從代碼組織的角度比如組件化、分層、去耦等等，或者從設(shè)計(jì)角度比如基于消息隊(duì)列、事件驅(qū)動(dòng)等等，都是有因可循的。

所以對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，嵌入式開發(fā)最好是要學(xué)設(shè)計(jì)模式，這里鼓勵(lì)大家多看看重構(gòu)、設(shè)計(jì)模式、面向?qū)ο蟮腃等方面的書籍。

設(shè)計(jì)模式該怎么學(xué)?

前面說(shuō)了那么多，設(shè)計(jì)模式是什么，嵌入式中哪里用到了設(shè)計(jì)模式，設(shè)計(jì)模式到底需不需要學(xué)等等，好，那你告訴我到底怎么學(xué)!

這里我想分一些情況來(lái)說(shuō)，關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)模式怎么學(xué)習(xí)，得看你的程度、你主要解決什么問(wèn)題、你負(fù)責(zé)的部分而定。

若你的編程水平或者學(xué)習(xí)的程度還沒到那(還在學(xué)習(xí)怎么編程階段)，看了自然是懵逼的，這個(gè)時(shí)候還是好好補(bǔ)補(bǔ)基礎(chǔ)知識(shí)，這些還用不到。

若在項(xiàng)目當(dāng)中，你解決的大部分是一些業(yè)務(wù)邏輯，這種情況能用的設(shè)計(jì)模式不多，因?yàn)樾枰氖菢I(yè)務(wù)模式，也就是參考設(shè)計(jì)模式原理，自己設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)模式改改需求啥的，就沒必要了。

若你負(fù)責(zé)或參與應(yīng)用框架或與其相關(guān)，那幫助就大了，這個(gè)時(shí)候用什么設(shè)計(jì)模式，怎么去設(shè)計(jì)就要考驗(yàn)功底了。

當(dāng)然，不管怎么說(shuō)，只要有時(shí)間即使是你目前程度還不到，你也可以學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模式使自己提升程度，但得一步一步來(lái)，穩(wěn)中進(jìn)步。

這個(gè)學(xué)習(xí)也不是一次性把所有的都學(xué)習(xí)了，這樣其實(shí)也很難掌握，可能只是知其表而已，一般先從某個(gè)與你要處理的問(wèn)題相關(guān)或者常會(huì)遇到的模式開始學(xué)起，一次學(xué)一個(gè)，學(xué)的深一些。

大部分人最常提的是單例、工廠、策略這幾個(gè)，比如一個(gè)功能，要求既要支持串口通信，又要支持TCP通信，而對(duì)調(diào)用方來(lái)說(shuō)最好不要知道它們的區(qū)別，這就是典型的策略模式場(chǎng)景。

這種比較常見的情況，很多項(xiàng)目中都可能遇到，因此不可能不學(xué)，網(wǎng)上也有很多經(jīng)驗(yàn)分享，還有很多教程例子，這個(gè)時(shí)候也不可能學(xué)不會(huì)。

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的開發(fā)模式可以有多種選擇，以下是一些常見的開發(fā)模式：

1. 瀑布模型(Waterfall Model)：瀑布模型是一種線性順序的開發(fā)模型，按照階段順序進(jìn)行，包括需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試和維護(hù)等階段。每個(gè)階段在前一個(gè)階段完成后開始，并且每個(gè)階段的結(jié)果作為下一個(gè)階段的輸入。瀑布模型適用于需求穩(wěn)定且明確的項(xiàng)目，但不適合對(duì)需求變更敏感或需要快速迭代的項(xiàng)目。

2. 原型模型(Prototyping Model)：原型模型采用迭代和增量的方式進(jìn)行開發(fā)，通過(guò)快速創(chuàng)建原型來(lái)驗(yàn)證和改進(jìn)系統(tǒng)的需求和設(shè)計(jì)。原型模型適用于需求不明確或經(jīng)常變化的項(xiàng)目，能夠更好地與用戶交互和調(diào)整。

3. 迭代模型(Iterative Model)：迭代模型將開發(fā)過(guò)程劃分為多個(gè)迭代周期，每個(gè)迭代周期包括需求分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)和測(cè)試等階段。每個(gè)迭代周期的結(jié)果可以作為下一個(gè)迭代的輸入，并逐步完善系統(tǒng)。迭代模型適用于需要快速響應(yīng)變化和快速交付可用產(chǎn)品的項(xiàng)目。

4. 敏捷開發(fā)(Agile Development)：敏捷開發(fā)是一種迭代、協(xié)作和快速響應(yīng)變化的開發(fā)方法。敏捷開發(fā)強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作、用戶參與、快速迭代和持續(xù)交付。常見的敏捷開發(fā)方法包括Scrum、Kanban和Extreme Programming(XP)等。敏捷開發(fā)適用于需要靈活性和創(chuàng)新性的項(xiàng)目。

5. 模型驅(qū)動(dòng)開發(fā)(Model-Driven Development)：模型驅(qū)動(dòng)開發(fā)是通過(guò)使用可視化建模工具和領(lǐng)域特定語(yǔ)言(DSL)來(lái)進(jìn)行開發(fā)。開發(fā)者可以通過(guò)建模工具創(chuàng)建模型，然后利用模型轉(zhuǎn)換和代碼生成技術(shù)自動(dòng)生成代碼。模型驅(qū)動(dòng)開發(fā)可以提高開發(fā)效率和系統(tǒng)的可維護(hù)性。

6. 基于組件的開發(fā)(Component-Based Development)：基于組件的開發(fā)將系統(tǒng)劃分為獨(dú)立的組件，每個(gè)組件負(fù)責(zé)特定的功能或服務(wù)。組件可以獨(dú)立開發(fā)、測(cè)試和部署，并可以在系統(tǒng)中重復(fù)使用?；诮M件的開發(fā)可以提高代碼復(fù)用性和系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

以上是一些常見的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的開發(fā)模式。根據(jù)項(xiàng)目的需求和開發(fā)團(tuán)隊(duì)的情況，可以選擇適合的開發(fā)模式或結(jié)合多

種模式進(jìn)行定制化的開發(fā)流程。