像搭积木一样写程序

这篇文章实际写于3年前,当时我在做一个棋牌游戏的项目,偶然的机会接触到scratch(那时少儿编程还没那么流行),给我写程序带来了一些灵感,于是写下了下面的文字。原文是这样的:

引子

我最近在做一个名叫牛牛的棋牌项目,首期包含六种玩法,而且客户要求交货的周期比较短,只有不到一个月的时间。由于每种玩法的逻辑和流程并不相同,所以按照常规的实施方法,可能需要创建六个代码工程,每个工程重复相同的基建,然后分别去实现各自的数据和算法。可想而知整个项目的工程总量是比较大的(全部代码可能有几万行,但实际差异化部分还不到1万行),代码的过度冗余也非常不便于项目后期的维护。

话又说回来,多个玩法多个工程,其实业内的外包和中小团队多这么干,因为可以并行开发,快速交付、收款。我也想这么弄啊,无耐团队就我一个后端人员,我必须在工程量、时间和可维护性方面综合做个权衡。我花了大半天的时间来思考,最终还是决定将所有玩法融合到一个工程中,这是个富有挑战性的事情(因为之前有做过四个玩法的牛牛,当时没想好,是按多工程来完现的)。

scratch积木式编程

为了培养儿子的编程兴趣,前不久我从朋友那了解到scratch,它是麻将理工学院开发的一款面向儿童和青少年的简易编程工具,有兴趣的朋友可以百度一下。

这个软件的特点是,学习者可以不需要认识英文,不需要使用键盘,只需要会用鼠标进行简单的电脑操作,会在电脑上画图形搭积木,就能制作出富有趣味的动画和小游戏。

麻省的工程师是牛B的,他们能想到将编程中的各种常用元素,如流程控制、事件检测、变量、链表等极度抽象的东西,用图形化积木块的方式表达出来,真佩服他们的创作能力。

下面简单认识下scratch的图形积木:

这些是流程控制的,当我第一眼看到时,反正我笑了。

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这个是控制事件的,其中的广播就是程序的同步机制。

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关于积木块的搭法,认清他们的用途之后,组装起来比较轻松。下图是我制做的一个简单的猫猫撞墙(控制猫猫在两个墙体之间来回奔跑)的小程序,图片右边就是积木块的组装效果。

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牛牛的积木式设计

牛牛面临的问题,就是玩法太多,每个玩法的流程又不大一样,导致程序非常不易组织。理论上,如果可以将每个玩法的代码解藕,切割成一块块的,用搭积木的方式重新组合,也许可以解决问题。

首先,让我们来设计积木块,如图:

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每个积木块具有两个指针:“下个积木块”和“兄弟积木块”。“兄弟积木块”指的是当某个操作执行不成功时,可由同级的积木块执行完成,相当于并联的概念,而“下个积木块”相当于串联的概念。

多个积木块如何组装呢?举个例子,有三个积木块,块1和块2并联,然后串联块3,预期的结果是块1和块2任一个执行成功后转到块3,实际有可能块1不成功,转到块2执行后再到块3,如下图所示:

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牛牛的积木式编程

按照积木块的设计方法,我对牛牛项目主要的玩法和流程分析后画了个图,如下:

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图中每一个方块代码一个步骤,表示一个积木块,积木块之间用线条相联。程序设计时,积木块之间应该解耦,每个积木块仅仅实现单纯的功能,如果某个积木块比较复杂,牵扯到多个流程,那么可能就必须切分。

下面我摘取牛牛项目的部分积木块定义和组装代码,如下:

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另外,考虑到服务器重启或者升级维护,牛牛的积木还支持断点恢复,实际运维时,玩家基本感觉不到任何异常。

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结语

搭积木是很简单的一件事情,是人类的启蒙教育方式之一,而写程序是很复杂很枯燥的一件事情,国外的教育专家用搭积木的方法,引导小学生自主编程,化复杂为简单,化枯燥为生动。同样的,由浅入深,举一反三,当我们在工作中、生活中遇到问题的时候,也可以想想积木,这个人类认知的起源,也许会再一次带给我们灵感。

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