你好,我是七牛云许式伟。

到今天为止,我们第五章 “架构思维篇” 就要结束了。今天这篇文章我们对整章的内容做一个回顾与总结。

架构之道

架构思维篇的内容大体如下图所示。

在前面几个章节,我们已经陆续介绍了架构的全过程:

但架构师面临的问题往往是错综复杂的。

给你一个明确的需求说明文档,干干净净地从头开始做 “需求分析”,做 “概要设计”,做模块的 “详细设计”,最后编码实现,这是理想场景。

现实中,大多数情况并不是这样。而是:你拿到了一份长长的源代码,加上少得可怜的几份过时的文档。然后被安排做一个新功能,或者改一个顽固缺陷(Bug)。

我们应该怎么做架构设计?

架构设计架构设计,设计为先,架构为魂。用架构的系统化和全局性思维来做设计。

整体来说,我们这个架构课的知识密度比较高。这在某种程度来说,也是一种必然结果,这是因为架构师需要 “掌控全局” 带来的。

所以这个架构课对大多数人而言,多多少少都会有一些盲点。如果遇到不能理解的地方,从构建完整知识体系的角度,建议通过其他的相关资料补上。当然也欢迎在专栏中提问。

相比一般的架构书籍来说,我们这一章架构思维篇的内容写得并不长。原因是架构思维的本源比架构规则重要。规则可能会因为环境变化而发生变化,会过时。但是架构思维的内核不会过时。

所以我们把关注的焦点放到了不变的思维内核上。

架构之道,是虚实结合之道。

我们要理论与实践相结合。架构设计不可能只需要熟读某些架构思维的理论,否则架构师早就满天飞了。如果两者只能取其一,我选实践。

从实悟虚,从虚就实,运用得当方得升华。这其实是最朴素的虚实结合的道理。对学架构这件事来说尤其如此。架构思维的感悟并不能一步到位,永远有进步的空间,需要我们在不断实践中感悟,升华自己的认知。

这个架构课内容的前四章为 “基础平台”、“桌面开发”、“服务端开发”、“服务治理”。

从内容上来说,由 “基础平台(硬件架构 / 编程语言 / 操作系统)”,到 “业务开发(桌面开发 / 服务端开发)”,再到 “业务治理(服务治理 / 技术支持 / 用户增长)”,基本上覆盖了信息技术主体骨架的各个方面。

有了骨架,就有了全貌,有了全局的视角。

前面四章,我们内容体系的侧重点放在了架构演变的过程。我们研究什么东西在迭代。这样,我们就不是去学习一个 “静态的”、“不变的” 信息技术的骨架,更重要的是我们也在学信息技术的发展历史。

有了基础平台,有了前端与后端,有了过去与未来,我们就有了真真正正的全貌。

我们博览群书,为的就是不拘于一隅,串联我们自身的知识体系,形成我们的认知框架。

信息科技的整体架构,与我们的应用软件架构息息相关。架构分基础架构和应用架构。选择基础架构也是构建业务竞争优势的重要组成部分。

从技能来说,我们可能把架构师能力去归结为:

但架构师的成长之旅,首先是心性修炼之旅。这包括:

业务的正交分解

架构就是业务的正交分解。每个模块都有它自己的业务。

这里我们说的模块是一种泛指,它包括:函数、类、接口、包、子系统、网络服务程序、桌面程序等等。

这句话看似很简单,但是它太重要了,它是一切架构动作的基础。

架构行为的三步曲:“需求分析”、“概要设计”、模块的 “详细设计”,背后都直指业务的正交分解,只是逐步递进,一步步从模糊到越来越强的确定性,直至最终形成业务设计的完整的、精确无歧义的解决方案。

对业务进行分解得到的每一个模块来说,最重要的是模块边界,我们通常称之为 “接口”。

接口是业务的抽象,同时也是它与使用方的耦合方式。在业务分解的过程中,我们需要反复地审视模块的接口,发现其中 “过度的(或多余的)” 约束条件,把它提高到足够通用的、普适的场景来看。

在架构分解过程中有两大难题。

其一,需求的交织,不同需求混杂在一起。这是因为存在我们说的全局性功能。其二,需求的易变。不同客户,不同场景下需求看起来很不一样,场景呈发散趋势。

但无论如何,我们需要坚持作为一名架构师的信仰:

任何功能都是可以正交分解的,即使我目前还没有找到方法,那也是因为我还没有透彻理解需求。

怎么做业务分解?

业务分解就是最小化的核心系统,加上多个正交分解的周边系统。核心系统一定要最小化,要稳定。坚持不要往核心系统中增加新功能,这样你的业务架构就不可能有臭味。

所以业务做正交分解的第一件事情,就是要分出哪些是核心系统,哪些是周边子系统。核心系统构成了业务的最小功能集,而后通过不断增加新的周边功能,而演变成功能强大的复杂系统。

这里有一个周边功能对核心系统总伤害的经验公式:

$$ \sum_ {对每一处修改} log_2(修改行数+1)$$

同一个周边功能相邻的代码行算作一处修改。不同周边功能的修改哪怕相邻也算作多处。

这个公式核心想表达的含义是:修改处数越多,伤害越大。对于每一处修改,鼓励尽可能减少到只修改一行,更多代码放到周边模块自己那里去。

在 “62 | 重新认识开闭原则 (OCP)” 这一讲我们介绍了开闭原则。它非常非常重要,可以说是整个架构课的灵魂。总结来说,开闭原则包含以下两层含义:

第一,模块的业务要稳定。模块的业务遵循 “只读” 设计,如果需要变化不如把它归档,放弃掉。这种模块业务只读的思想,是很好的架构治理的基础哲学。

这告诉我们,软件是可以以 “搭积木” 的方式搭出来的。核心的一点是,我们如何形成更多的 “积木”,即一个个业务只读、接口稳定、易于组合的模块。

我平常和小伙伴们探讨架构时,也经常说这样一句话:

每一个模块都应该是可完成的。

这实际上是开闭原则业务范畴 “只读” 的架构治理思想的另一种表述方式。

要坚持不断地探索各类需求的架构分解方法。这样的思考多了,我们就逐步形成了各种各样的架构范式。这些架构范式,并不仅仅是一些架构思维,而是 “一个个业务只读、接口稳定、易于组合的模块 + 组合的方法论”,它们才是架构师真正的武器库。

第二,模块的业务变化点,简单一点的,通过回调函数或者接口开放出去,交给其他的业务模块。复杂一点的,通过引入插件机制把系统分解为 “最小化的核心系统+多个彼此正交的周边系统”。回调函数或者接口本质上就是一种事件监听机制,所以它是插件机制的特例。

领域理解

应对业务需求的变化,最好的结构就是: 最小化的核心系统+多个彼此正交的周边系统。

但是光理解了这一点,并不足以根本性地改变你的架构能力,因为这里面最难的是领域理解。所以需求分析很关键。怎么做需求分析?这一点要讲透真的很难。

我们用的是笨方法。把整个信息科技的演进史讲了一遍。

我们用穷举的方式来讲信息科技的半部演进史。为什么我说是半部?整个信息科技的发展,我们把它分为程序驱动和数据驱动两个阶段。

程序驱动的本质,是自动化的极致。以前,自动化是非常机械的,要完成自动化需要极大的难度。但是,软件的出现让自动化成为一种普惠价值,这是信息科技的上半部演进史带来的核心收益。

但到了数据驱动,事情就变了。我们甚至有了新的专有名词,比如 “智能时代”,或者 “DT 时代”。很多人想到智能,想到的是深度学习,想到的是机器视觉。但其实这非常片面。马云把上半场叫 IT,下半场叫 DT(数据科技),非常形象而且深刻。

我们的架构课,把话题收敛到了 “如何把软件跑起来,并保证它持续健康运行” 这件事情上。

但从企业的业务运营角度来说,这还远不是全部。“54 | 业务的可支持性与持续运营” 我们稍稍展开了一下这个话题。但要谈透这个话题,它会是另一本书,内容主题将会是 “数据治理与业务运营体系构建”。

我希望有一天能够完成它,但这可能要很久之后的事情了。

结语

今天我们对本章内容做了概要的回顾,“架构思维篇” 到此就结束了。理解了本章的内容,对于如何构建一个高度可扩展的软件架构你就有了基本的认知。

但不要让自己仅仅停留在认知上,需要多多实践。

架构的功夫全在平常。

无论是在我们架构范式的不断完善上,还是应对架构老化的经验积累上,都是在日常工作过程中见功夫。我们不能指望有一天架构水平会突飞猛进。架构能力提升全靠平常一点一滴地不断反思与打磨得来。

在应对架构老化这件事情上,不要轻率地选择进行全局性的重构。要把功夫花在平常,让重构在润物细无声中发生。

从难度来说,全局性的重构比一个全新业务的架构过程要难得多。重构,不只是一个架构的合理性问题。它包含了架构合理性的考量,因为我们需要知道未来在哪里,我们迭代方向在哪里。

但重构的挑战远不只是这些。这是一个集架构设计(未来架构应该是什么样的)、资源规划与调度(与新功能开发的优先级怎么排)、阶段规划(如何把大任务变小,降低内部的抵触情绪和项目风险)以及持久战所需的韧性与毅力的庞大工程。

如果你对今天的内容有什么思考与解读,欢迎给我留言,我们一起讨论。下一讲我们正式开始进入第六章:软件工程篇。

如果你觉得有所收获,也欢迎把文章分享给你的朋友。感谢你的收听,我们下期再见。

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