### 4.1.1 模塊化設計概述 模塊化設計的思想在許多行業中早已有之，并非計算機科學所獨創。 例如，建筑行業很早就提出了模塊化建筑概念，即在工廠里預制各種房屋模塊構件，然 后運到項目現場組裝成各種房屋。模塊構件在工廠中預制，便于組織生產、提高效率、節省 材料、受環境影響小。模塊組裝時施工簡便快速、靈活多樣、清潔環保，蓋房子就像兒童搭 建積木玩具一樣。① 再如，船舶工業廣泛采用模塊化造船方法，即對最終產品（整艘船舶）進行層次化分解， 并以中間產品（部件、分段、總段等）作為生產單元，最后再逐級組裝成為最終產品。模塊 化設計和建造能夠使問題簡化、結構優化、功能單元化、目標多樣化，能夠降低成本、縮短 周期，使產品易于維護、更新和系列化。 又如，現代電子產品功能越來越復雜、規模越來越大，利用模塊化設計的功能分解和組 合思想，可以選用模塊化元件（如集成電路模塊），利用其標準化的接口，搭建具有復雜功 能的電子系統。模塊化設計不但能加快開發周期，而且經過測試的模塊化元件也使得電子系 統的可靠性大大提高，標準化、通用化的元件使得系統易構建、易維護。 總之，模塊化設計和建造就是在對產品進行功能分析的基礎上，將產品分解成若干個功 能模塊，預制好的模塊再進行組裝，形成最終產品。這里，模塊（module）是指提供特定功 能的相對獨立的單元。模塊一般具有如下特征： + 標準化：模塊是具有標準尺寸和標準接口的預制功能單元，這是組裝、互換等特征 的基礎。 + 可組裝：多個模塊可以方便、靈活地組合、配置，以構造不同大小、不同形狀、不 同功能的系統。 + 可替換：通過用一個模塊去更換另一個模塊，可以改變系統的局部功能而不影響系 統的其他部分。 + 可維護：可以對模塊進行局部修改或設置，以滿足用戶的需求。另外可以在現有系 統中增加新模塊，以擴展系統功能。 模塊化概念最早應用于工程技術領域，針對的是物理產品，后來逐漸演變成更廣義的概 念，并在許多非物理產品領域中得到應用。尤其是在本書討論的程序設計領域，模塊概念和 模塊化設計方法已經成為廣泛采用的方法。