《编程技巧讲义》课件

《编程技巧讲义》欢迎来到《编程技巧讲义》！本课程旨在帮助您提高编程效率、代码质量和解决问题的能力，并深入了解一些重要的编程概念和实践课程简介目标与内容概览课程目标课程内容本课程旨在帮助您掌握编程技巧，提升代码质量，提高解本课程涵盖了编程技巧的方方面面，包括代码风格规范、决问题的能力通过学习课程内容，您将能够编写出更加变量声明、数据类型、运算符、控制流、函数设计、模块高效、可读、可维护的代码，并在编程过程中更加游刃有化编程、错误处理、性能优化、算法选择、数据结构、设余计模式、代码重构、测试驱动开发、版本控制、代码审查、安全编码、并发编程以及最佳实践等编程技巧的重要性提升效率、可读性与维护性提升效率提高可读性良好的编程技巧可以帮助您清晰、简洁的代码更容易被编写出更高效的代码，减少他人理解，方便团队协作和代码编写时间，提高程序执代码维护行速度增强可维护性结构合理、易于理解的代码更易于修改和扩展，降低代码维护成本风格规范统一代码风格的重要性一致性可读性统一的代码风格确保代码风良好的代码风格可以提高代格的一致性，方便团队成员码可读性，使代码更容易理阅读和理解代码解和维护可维护性一致的代码风格可以提高代码的可维护性，方便代码修改和扩展命名规范变量、函数、类的命名原则变量命名函数命名类命名使用有意义的名称，使用动词或动词短语使用名词或名词短语描述变量的用途，例，描述函数的功能，，描述类的类型，例如、例如如、`userName``User``Product`、`totalPrice``calculateTotal``saveFile`注释规范清晰、简洁、有效的注释记录代码修改记录代码修改的原因和时间，方便追溯2解释代码逻辑1解释代码的意图和实现细节提供代码示例3提供代码使用示例，帮助他人理解代码功能代码格式化缩进、空格、换行的使用缩进1使用一致的缩进，清晰地展示代码结构空格2在运算符、括号、逗号等位置使用空格，提高代码可读性换行3在适当的位置使用换行，避免代码过长，提高可读性变量声明明确变量的用途与生命周期声明变量在使用变量之前，必须先声明变量初始化变量声明变量的同时，可以初始化变量的值变量作用域明确变量的作用域，避免命名冲突变量生命周期了解变量的生命周期，避免内存泄漏数据类型选择合适的数据类型整数类型用于存储整数数据，例如、`int``long`浮点数类型用于存储小数数据，例如、`float``double`字符类型用于存储单个字符，例如`char`字符串类型用于存储字符串，例如`string`运算符合理使用运算符提高效率算术运算符比较运算符1用于进行数学运算，例如、、用于比较两个值，例如、、`+``-``==``!=`

2、、`*``/`````位运算符逻辑运算符4用于对二进制数据进行操作，例如用于组合逻辑表达式，例如、3``、、、```|``^``||``!`控制流优化条件判断与循环结构条件判断1使用、、语句进行条件判断`if``else``elseif`循环结构2使用、循环结构重复执行代码块`for``while`循环控制3使用、语句控制循环执行`break``continue`函数设计单一职责原则与代码复用单一职责原则1每个函数只负责一个功能，避免函数过于复杂代码复用2将常用的代码封装成函数，提高代码复用率参数传递3使用参数传递数据，提高函数的通用性返回值4使用返回值返回函数的结果，方便调用者使用模块化编程将代码分解成可管理的模块用户模块负责用户相关的操作商品模块负责商品相关的操作订单模块负责订单相关的操作错误处理异常处理机制与调试技巧123异常处理调试技巧日志记录使用、、语句捕获和使用调试器单步执行代码，查看变量使用日志记录重要信息，方便排查问`try``catch``finally`处理异常值，找出错误原因题代码调试使用调试器查找和修复错误单步执行断点调试查看变量值日志记录性能优化识别并优化性能瓶颈代码分析工具数据库优化算法优化使用代码分析工具识别性能瓶颈优化数据库查询语句，提高数据访问选择更合适的算法，提高代码执行效速度率内存管理避免内存泄漏与资源浪费算法选择根据问题选择合适的算法排序算法搜索算法图算法快速排序、归并排序、冒泡排序等二分查找、线性搜索、哈希表等深度优先搜索、广度优先搜索、最短路径算法等数据结构选择合适的数据结构提升效率数组链表12存储相同类型数据的集合，方便随机访问存储数据的线性结构，方便插入和删除节点栈队列34后进先出的数据结构，例如函数调用栈先进先出的数据结构，例如消息队列LIFO FIFO树图56层次化的数据结构，例如文件系统由节点和边组成的结构，例如社交网络常用算法排序、搜索、图算法等冒泡排序1简单易懂，但效率较低快速排序2效率较高，但递归可能会导致栈溢出归并排序3稳定排序算法，效率较高，但需要额外的空间设计模式介绍常见的设计模式创建型模式结构型模式用于创建对象的模式，例如用于组织类和对象的模式，单例模式、工厂模式例如代理模式、装饰器模式行为型模式用于描述类和对象之间交互的模式，例如观察者模式、策略模式单例模式确保类只有一个实例定义代码示例确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点class Singleton{private staticSingleton instance;private Singleton{}public staticSingleton getInstance{if instance==null{instance=new Singleton;}return instance;}}工厂模式创建对象的抽象方法代码示例interface Product{void create;}class ConcreteProductAimplements Product{@Overridepublic voidcreate{//创建产品A的逻辑}定义}12定义一个创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类class Factory{public ProductcreateProductString type{if type.equalsA{return newConcreteProductA;}else iftype.equalsB{return newConcreteProductB;}return null;}}观察者模式对象间的一对多依赖关系定义1定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知代码示例2interface Observer{void updateSubjectsubject;}class Subject{private Listobservers=new ArrayList;public voidattachObserver observer{observers.addobserver;}public voiddetachObserver observer{observers.removeobserver;}public voidnotifyObservers{for Observerobserver:observers{observer.updatethis;}}}策略模式定义算法族并可相互替换定义定义算法族，并封装每个算法，使它们可以相互替换代码示例interface Strategy{void execute;}class ConcreteStrategyAimplements Strategy{@Overridepublic void execute{//执行算法A的逻辑}}class Context{private Strategystrategy;public ContextStrategystrategy{this.strategy=strategy;}public voidexecuteStrategy{strategy.execute;}}模板方法模式定义算法骨架，子类实现细节代码示例abstract classAbstractClass{public finalvoidtemplateMethod{//算法骨架step1;定义1step2;定义一个算法的骨架，并将一些步骤延迟到step3;2子类中实现}protected abstractvoidstep1;protected abstractvoidstep2;protected voidstep3{//默认实现}}迭代器模式提供一种访问集合元素的方法定义提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而无需暴露该对象的内部表示1代码示例interface Iterator{boolean hasNext;Object next;}class ConcreteIteratorimplements2Iterator{//实现迭代逻辑}class Aggregate{public IteratorcreateIterator{return newConcreteIterator;}}代理模式为对象提供代理以控制访问定义1为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问代码示例interface Subject{void request;}class RealSubjectimplementsSubject{@Overridepublic voidrequest{//真实对象的逻辑}}2class Proxyimplements Subject{private RealSubjectrealSubject;public ProxyRealSubjectrealSubject{this.realSubject=realSubject;}@Overridepublic voidrequest{//代理对象的逻辑realSubject.request;}}装饰器模式动态地给对象添加职责日志装饰器记录方法调用日志缓存装饰器缓存方法调用结果权限装饰器检查方法调用权限外观模式为子系统提供统一接口1定义为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更容易使用Facade2代码示例class SubsystemA{public voidoperationA{//子系统A的操作}}class SubsystemB{public voidoperationB{//子系统B的操作}}class Facade{private SubsystemAsubsystemA=new SubsystemA;private SubsystemBsubsystemB=new SubsystemB;public voidoperation{subsystemA.operationA;subsystemB.operationB;}}桥接模式将抽象部分与实现部分分离抽象部分实现部分定义抽象接口，与实现部分分离定义具体实现，提供不同的实现方式组合模式将对象组合成树形结构享元模式共享细粒度对象以减少内存占用定义代码示例运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象class FlyweightFactory{private Mapflyweights=new HashMap;public FlyweightgetFlyweightString key{Flyweight flyweight=flyweights.getkey;if flyweight==null{flyweight=new ConcreteFlyweightkey;flyweights.putkey,flyweight;}return flyweight;}}中介者模式定义对象间的通信方式定义1用一个中介对象封装一系列的对象交互代码示例2interface Colleague{void setMediatorMediatormediator;void sendString message;void receiveString message;}interface Mediator{void sendMessageColleague colleague,Stringmessage;}class ConcreteMediatorimplements Mediator{private ColleaguecolleagueA;private ColleaguecolleagueB;public voidsetColleagueAColleague colleagueA{this.colleagueA=colleagueA;}public voidsetColleagueBColleague colleagueB{this.colleagueB=colleagueB;}@Overridepublic voidsendMessageColleaguecolleague,Stringmessage{if colleague==colleagueA{colleagueB.receivemessage;}else{colleagueA.receivemessage;}}}备忘录模式保存对象的状态以便恢复定义1在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态代码示例2class Originator{private Stringstate;public MementocreateMemento{return newMementostate;}public voidsetMementoMemento memento{this.state=memento.getState;}public StringgetState{return state;}public voidsetStateString state{this.state=state;}}class Memento{private Stringstate;public MementoStringstate{this.state=state;}public StringgetState{return state;}}命令模式将请求封装成对象定义将一个请求封装成一个对象，从而使您可以参数化客户端、排队或记录请求，以及支持可撤销的操作代码示例interface Command{voidexecute;}class ConcreteCommandimplements Command{private Receiverreceiver;public ConcreteCommandReceiverreceiver{this.receiver=receiver;}@Overridepublic voidexecute{receiver.action;}}class Receiver{public voidaction{//接收者执行的动作}}状态模式允许对象在内部状态改变时改变行为代码示例interface State{void handleContext context;}class ConcreteStateAimplements State{@Overridepublic voidhandleContextcontext{//状态A的逻辑context.setStatenew ConcreteStateB;}}定义1class Context{允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为2private Statestate;public ContextStatestate{this.state=state;}public voidrequest{state.handlethis;}public voidsetStateState state{this.state=state;}}访问者模式在不修改对象结构的前提下添加操作定义表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作它使您可以在不改变该对象结构的情况下定义作用于这些元素的新操作1代码示例interface Element{void acceptVisitor visitor;}interface Visitor{void visitConcreteElementAConcreteElementAelement;void visitConcreteElementBConcreteElementBelement;}class ConcreteElementAimplements Element{@Overridepublic voidacceptVisitorvisitor{visitor.visitConcreteElementAthis;}}class ConcreteVisitorimplements Visitor{@Overridepublic voidvisitConcreteElementAConcreteElementAelement{//对ConcreteElementA的操作}@Overridepublic voidvisitConcreteElementBConcreteElementBelement{//对ConcreteElementB的操作}}原则单一职责、开闭原则等SOLID单一职责原则SRP1一个类或模块应该只有一个改变的原因开闭原则OCP2软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改关闭里氏替换原则LSP3子类型必须能够替换掉它们的基类型接口隔离原则ISP4客户端不应该依赖它不需要的接口依赖倒置原则DIP5高层模块不应该依赖于低层模块，它们都应该依赖于抽象代码重构改进代码结构而不改变功能提取方法将代码块提取成一个独立的函数重命名变量将变量名改为更清晰、更有意义的名称提取类将代码中的部分代码提取成一个新的类测试驱动开发先写测试用例再实现代码1编写测试用例针对要实现的功能编写测试用例2运行测试用例运行测试用例，确保测试用例失败3编写代码编写代码，使测试用例通过4重构代码优化代码结构，保持代码质量版本控制使用管理代码Git添加提交拉取推送分支合并代码审查团队合作与代码质量保证代码审查工具团队合作使用代码审查工具，方便进行代码审查团队成员之间互相审查代码，提高代码质量单元测试测试代码的最小单元目标方法测试代码的最小单元，例如函数、类针对每个单元编写测试用例，验证代码的正确性集成测试测试不同模块之间的交互目标测试不同模块之间的交互，确保模块之间能够正常协作方法将多个模块组合在一起进行测试，模拟真实使用场景性能测试测试代码的性能指标吞吐量测试代码在单位时间内处理请求的数量，例如每秒处理的请求数响应时间资源占用测试代码的响应速度，例如页面加测试代码对内存、等资源的占用CPU载时间情况213安全编码避免常见的安全漏洞输入验证1验证用户输入，防止恶意输入身份验证与授权2保护敏感数据，防止未授权访问加密算法3使用加密算法保护数据的机密性输入验证防止恶意输入数据类型验证验证输入数据是否符合预期的数据类型长度验证验证输入数据的长度是否符合要求格式验证验证输入数据的格式是否符合要求特殊字符验证验证输入数据是否包含特殊字符身份验证与授权保护敏感数据身份验证验证用户身份，例如用户名、密码验证授权授权用户访问特定资源，例如根据角色分配权限加密算法保护数据的机密性对称加密非对称加密哈希函数使用相同的密钥进行使用不同的密钥进行将任意长度的数据转加密和解密，例如加密和解密，例如换为固定长度的哈希算法算法值，例如、AES RSAMD5算法SHA安全防止、注Web XSSSQL入等攻击跨站脚本攻击XSS通过在网页中插入恶意脚本，窃取用户信息或控制用户行为注入攻击SQL通过在语句中插入恶意代码，获取数据库中的敏感信息SQL或修改数据库数据防御措施使用安全编码规范、输入验证、输出编码等方法防御攻击并发编程多线程与多进程编程线程安全避免竞态条件与死锁死锁多个线程互相等待对方释放资源，导致程序无法继续执行竞态条件解决方法多个线程同时访问共享资源，导致数使用锁机制、同步机制等方法避免竞据不一致态条件和死锁213锁机制保护共享资源互斥锁1一次只允许一个线程访问共享资源读写锁2允许多个线程同时读取共享资源，但只能一个线程写入信号量3控制对有限资源的访问并发容器使用线程安全的容器ConcurrentHashMap线程安全的哈希表，可以并行访问ConcurrentLinkedQueue线程安全的链表队列，可以并行插入和删除元素CopyOnWriteArrayList线程安全的数组列表，可以并行读取，但写入效率较低异步编程提高程序响应速度定义允许程序在等待某个操作完成时，继续执行其他任务，提高程序响应速度方法使用异步方法、回调函数、事件驱动等技术实现异步编程最佳实践总结常用的编程技巧代码风格规范1遵循统一的代码风格，提高代码可读性和可维护性模块化编程2将代码分解成可管理的模块，提高代码复用率测试驱动开发3先写测试用例再实现代码，提高代码质量版本控制4使用版本控制工具管理代码，方便代码回溯和协作持续学习关注新的编程技术与趋势阅读技术博客参加技术会议学习在线课程了解最新的编程技术与业界专家交流，学系统地学习新的编程和行业动态习前沿技术技术提问与讨论提问讨论如有任何问题，请随时提问欢迎大家积极讨论，分享经验和见解练习与作业练习课后练习巩固所学知识作业完成作业，检验学习成果。