4.1.1 模块化设计概述

模块化设计的思想在许多行业中早已有之，并非计算机科学所独创。

例如，建筑行业很早就提出了模块化建筑概念，即在工厂里预制各种房屋模块构件，然 后运到项目现场组装成各种房屋。模块构件在工厂中预制，便于组织生产、提高效率、节省 材料、受环境影响小。模块组装时施工简便快速、灵活多样、清洁环保，盖房子就像儿童搭 建积木玩具一样。①

再如，船舶工业广泛采用模块化造船方法，即对最终产品（整艘船舶）进行层次化分解， 并以中间产品（部件、分段、总段等）作为生产单元，最后再逐级组装成为最终产品。模块 化设计和建造能够使问题简化、结构优化、功能单元化、目标多样化，能够降低成本、缩短 周期，使产品易于维护、更新和系列化。

又如，现代电子产品功能越来越复杂、规模越来越大，利用模块化设计的功能分解和组 合思想，可以选用模块化元件（如集成电路模块），利用其标准化的接口，搭建具有复杂功 能的电子系统。模块化设计不但能加快开发周期，而且经过测试的模块化元件也使得电子系 统的可靠性大大提高，标准化、通用化的元件使得系统易构建、易维护。

总之，模块化设计和建造就是在对产品进行功能分析的基础上，将产品分解成若干个功 能模块，预制好的模块再进行组装，形成最终产品。这里，模块（module）是指提供特定功 能的相对独立的单元。模块一般具有如下特征：

• 标准化：模块是具有标准尺寸和标准接口的预制功能单元，这是组装、互换等特征 的基础。

• 可组装：多个模块可以方便、灵活地组合、配置，以构造不同大小、不同形状、不 同功能的系统。

• 可替换：通过用一个模块去更换另一个模块，可以改变系统的局部功能而不影响系 统的其他部分。

• 可维护：可以对模块进行局部修改或设置，以满足用户的需求。另外可以在现有系 统中增加新模块，以扩展系统功能。

模块化概念最早应用于工程技术领域，针对的是物理产品，后来逐渐演变成更广义的概 念，并在许多非物理产品领域中得到应用。尤其是在本书讨论的程序设计领域，模块概念和 模块化设计方法已经成为广泛采用的方法。