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《架构整洁之道》用最少的人力成本满足构建和维护该系统的需求

《架构整洁之道》用最少的人力成本满足构建和维护该系统的需求

目标

用最少的人力成本满足构建和维护该系统的需求

衡量指标

  • 版本迭代——工程师团队规模

  • 版本迭代——代码总行数

  • 版本迭代——代码变更行数

软件系统的价值

行为价值

  • 按需求文档编写代码

  • 可用性

    • 功能性bug

    • 性能

    • 稳定性

  • 紧急,但是并不总是重要,在紧急重要矩阵中占据A、C位置

架构价值

  • Soft: 当需求变更时,所需的软件变更必须简单方便

  • 变更实施的难度应该和变更的范畴(scope)成等比,而与变更的具体形状(shape)无关

  • 不紧急,占据B、D,D的工作就是过度设计,过度设计会提升开发和维护成本

编程范式

目的:设置限制,告诉我们不可以做什么

现有范式

  • 结构化编程

    • 目的:对控制权的直接转移进行了限制和规范

    • 内容:可以用顺序接口、分支结构、循环结构这三种结构构造出任何结构。限制goto的使用

    • 意义:用代码把一些已证明的结构串联起来,就可以推导出整个程序的正确性。实际上没有办法证明每个程序段是正确的,只能证伪,如果所有的基本单原都无法证伪,那么整个就是无法证伪的,那目前就是正确的。

    • 延伸:物理学与数学的区别,物理学的基本公式都是没有办法证明的,只能证伪,所以物理是实验科学,没有一个公式是完全靠得住的,只是目前靠得住。数据的基本公式都是可以证明的。

  • 面向对象编程

    • 封装:只暴露部分函数,数据则完全不暴露

    • 继承

    • 多态:其实只是函数指针的一种应用,通过接口和实现,抽象类和继承,替代了函数指针的使用

    • 目的:对程序控制权的间接转移进行了限制和规范

    • 定义

    • 意义:函数指针,是跨越组件边界的方法,是组件独立部署的基础,依赖反转的基础。依赖反转指的是让依赖与控制流向相反。

  • 函数式编程

    • 现有的应用是什么?区块链吗?

    • 目的:对赋值进行了限制和规范

    • 趋势:如果有足够大的存储量和计算量,应用程序可以用事件溯源的方式,用完全不可变的函数式编程,只通过事务记录,从头计算状态

    • 意义:所有的竞争问题、死锁问题、并发问题都是由可变变量导致的。

    • 应用:通过将状态修改的部分和不需要修改的部分分隔成单独的组件,提高系统的稳定性和效率

设计原则:SOLID

意义

  • 如何将数据和函数组织成类

  • 如何将类链接起来成为组件和程序

内容

  • OCP:开闭原则

    • 目标:让系统易于扩展,同时限制每次修改所影响的范围

    • 实现:划分组件,并将组件间依赖关系按层次结构进行组织

    • 本原则是我们进行架构设计的主导原则

  • SRP:单一职责原则

    • 同样的一块逻辑,如果服务于两个价值主体:因为一个价值主体而修改,那么第二个价值主体期望的功能将被影响。比如CTO和COO都要员工的工时,分别用于计算薪资和汇报,两者的计算方式可能目前是相同的,一方有了更改,另一方就bug了

    • 如果一块代码,归属于两个团队共同维护:就会有代码合并问题

    • 任何一个软件模块,都应该有且只有一个被修改的原因

    • ”被修改的原因“指系统的用户或所有者

    • 目标:指导类、组件拆分【拆分】

    • 定义

    • 痛点

  • LSP:里氏替换原则

    • 不是实现了同一个接口,它们的行为就一致并可以互相替换,长方形正方形是典型的案例

    • 如果两个组件,替换之后需要分别做特别的设置,那就说明抽象的还不足够,会引入许多if-else,可以同配置清单等方式消除

    • 目标:指导接口与实现方式【边界处理】

    • 内容

  • ISP:接口隔离原则

    • 不依赖任何不需要的组件、类、方法

    • 如果不同的用户分别使用一个大接口的几个不同的方法,那么应该把这个大接口拆分为针对这些用户的小接口

    • 目标:指导接口的定义【边界处理】

    • 内容

  • DIP:依赖反转原则

    • 目标:指导依赖方向【依赖】

    • 内容:组建间跨越边界的源码依赖的方向永远与控制流的方向相反

组件

定义:是软件的部署单元,是整个软件系统可以独立完成部署的最小实体

拆分三原则

  • REP:复用、发布等同原则

    • 内容:软件复用的最小粒度应等同于其发布的最小粒度

  • CCP:共同闭包原则

    • 对大部分应用程序而言,可维护性的重要性远远大于可复用性

    • 因为一个原因需要做修改,这个修改最好在同一个组件中,如果分散在多个组件中,那么开发、提交、部署的成本都会上升

    • 内容:将为了相同目的而同时修改的类放在同一个组件中,是SRP原则在组件层面的描述

    • 执行

  • CRP:共同复用原则

    • 内容:不要强迫一个组件依赖它不需要的东西,是ISP原则在组件层面的描述

  • 张力图

    • 架构设计中有许多矛盾,研发性和复用性的矛盾、而研发性本身又有粘性(CCP)和排斥性的矛盾(CRP)

    • 架构师做的往往是在这个张力图中找到一个最符合现在需要的点,而这个平衡也是不断变化的,根据项目的规模、迭代的节奏等

依赖三原则

  • 无依赖环原则

    • 互相依赖的组件,实际上组成了一个大组件,这三个组件要一起发布、一起做单元测试

    • 通过依赖反转原则可以解依赖环

  • 稳定依赖原则

    • 可以通过抽接口,共同依赖接口的方式,修正违反稳定依赖的地方

    • 不稳定性(I) = 出向依赖数量 / (入向依赖数量 + 出向依赖数量)

    • 依赖必须指向更稳定的方向,接口是最稳定的

    • 组件的稳定性,指的是组件的变更困难度,影响因素有很多,比如代码的体量大小、复杂度、清晰度 等,但最最重要的一个因素就是依赖的数量——让组件难于修改的一个最直接的办法就是让很多其他组件依赖于它!

    • 组件的稳定性和它变更的频繁度没有直接的关联。或者说,稳定性可以分为价值(需求)的稳定性,和组件自身的稳定性

    • 内容

    • 定量指标

    • 方法

  • 稳定抽象原则

    • 抽象程度(A) = 组件中抽象类和接口的数量 / 组件中类的数量

    • 将不稳定性和抽象程度分别作为横轴和纵轴,画一个二维的图,(0,1)-(1,0)连线就是主序列线。靠近(0,0)的区域是痛苦区,改动成本很大,但是又很具体。靠近(1,1)的是无用区,非常抽象,但是没有别的组件依赖它,改动成本很小,通常是废弃的。

    • 离主序列先的距离 D = | A + I - 1 |, 可以定量化的衡量一个组件的健康程度。在 D 满足期望的条件下,约靠近(0,1)和(1,0)越好

    • 一个组件的抽象化程度应该与其稳定性保持一致

    • 为了防止高阶架构设计和高阶策略难以修改,通常抽象出稳定的接口或抽象类。越稳定的库就应该越抽象,这样它的稳定性就不会影响它的扩展性

    • 内容

    • 定量描述

软件架构

目的

  • 终极目的:最大化程序员的生产力,最小化系统的总运营成本

  • 细化目的:支撑软件系统的全生命周期,让系统便于理解、易于修改、方便维护、轻松部署

方针

  • 尽可能长时间地保留尽可能多的可选项

    • 具体选用哪个存储方式,或那个数据库

    • 使用哪种web服务

    • 使用哪种框架

    • 擅长于文件的快速查找和整体读取

    • 擅长于内容的查询

    • 数据库

    • 文件

    • 如果硬盘被淘汰时,用什么存储系统差别不大

    • 产品发展,框架不再满足需求

    • 框架本身朝着我们不需要的方向演进

    • 未来我们可能希望迁到一个新的更好的框架上

    • 框架的使用文档是开发者角度写的,他自然吹嘘自己能力,希望你完全耦合他们的框架

    • 风险

    • 选项指的是无关紧要的细节设计

    • 选项例子

  • 边界约完善,开发和部署成本越高。所以不完全边界能解决的,不要用完全边界,低层次解耦能解决的,不要用高层次解耦

内容

  • 组件拆分

    • 源码层次

    • 部署层次

    • 服务层次

    • 从上到下,(开发、部署)成本依次升高,如果低层次的解耦已经满足需要,不要进行高层次的解耦

    • 做了接口、类依赖上的(不完全的)解耦,但是放在同一个组件中,通常放在不同的路径下

    • 仍然运行在同一个机器上,彼此通过函数调用通讯

    • 运行在不同的机器上,通过url、网络数据包等方式进行通讯

    • 服务不等同于模块,比如横跨型变更需要改动所有服务,但是可能并不会改动架构,例子见27章

    • 水平分层

    • 按用例垂直切分

    • 重复

    • UI界面

    • 应用独有的业务逻辑

    • 领域普适的业务逻辑

    • 存储

    • 一条策略距离系统的输入、输出越远,它的层次越高

    • 例子

    • 每个用例几乎涉及到所有的水平分层,如何做到新加用例,不影响旧的用例

    • 比如:订单、聊天

    • 如果两段代码,看起来重复,但是走的是不同的演进路径,就不是真正的重复

    • 切分

    • 解耦模式

    • 组件是一组描述如何将输入转化为输出的策略语句的集合,这些策略的变更原因、时间、层次相同

  • 组件排列(依赖)

    • 业务实体

    • 用例

    • 接口适配器

    • 框架与驱动程序

    • 测试层

    • 包含关键业务数据和业务逻辑

    • 与界面无关、与存储无关、与框架无关,只有业务逻辑,没有别的

    • 不要把业务实体直接当做输入数据对象或者输出数据对象,因为他们会以不同的原因和速率发生变更

    • 需要用户提供的输入数据(注意解耦输入方式,这里只关心数据)

    • 用户应该得到的输出数据(注意解耦输出方式,这里只关心数据)

    • 从输入数据到输出数据,应该采取的处理步骤

    • 特定场景下的业务逻辑

    • 三要素

    • 注意

    • 整个MVC

    • 对存储、设备、界面等的接口声明和使用

    • 因为与硬件太相关的部分,比如用户界面,是不可测的,所以这里的边界处理通常使用谦卑对象模式

    • 谦卑对象要有自知之明,简化到不能再简化,不应该包含对数据的任何处理。数据处理全部放到接口适配器(比如视图模型)中。

    • 测试也是一个组件

    • 测试关键之处是耦合,测试如何依赖所有其他组件的所有接口,那测试就是脆弱的,任何改动都引起n个case失效

    • 解法是给测试层单独写一套特有的API

    • 依赖关系与数据流控制流脱钩,与组件所在层次挂钩。所以组件的依赖是与组件的水平分层息息相关的

    • 分层

  • 组件通信

    • 省掉最后一步

    • 单向边界

    • 门户模式

    • 保留到源码层次的解耦

    • 声明好接口,做好分割后,仍然放在一个组件中。等到时机成熟时再拆出来独立编译部署

    • 正常的切割,应该使用两个接口,两个类各自使用对方的接口,而不是直接使用类,但是这样的开发成本很大,所以,只实现一个接口,高层用接口调用低层,而低层直接使用高层的类

    • 控制权的间接转移不用接口和实现去做,而是用门户类去做,接口都不用声明了。

    • 调用双方都声明接口

    • 专用的输入数据类型

    • 专用的返回数据类型

    • 接口调用

    • 服务调用

    • 方式

    • 完全边界

    • 不完全边界

软件系统的生命周期

  • 开发

    • 不同团队负责的组件不交叉

    • 不使用大量复杂的脚手架

  • 部署

    • 减少组件数量,内部组件外部组件结合的方式

    • 不依赖成堆的脚本和配置文件

  • 运行

    • 这方面的价值对架构的影响最小

    • 不同吞吐量、不同的响应时长要求,是架构设计要考虑的点。采用微服务?单线程?多线程?

    • 架构应起到揭示系统运行的作用:用例、功能、行为设置应该都是对开发者可见的一级实体,以类、函数或模块的形式占据明显位置,命名能清晰地描述对应的功能

  • 维护

    • 做改动时,可能衍生出新的问题

    • 对现有软件系统的挖掘,确定新功能或修复问题的最佳位置和方式

    • 探秘成本

    • 风险成本

封装方式

经典的封装方式

  • 按层封装

    • 无法展现具体的业务领域

    • 不能防止跨层调用。通常情况下,绕过业务逻辑是不合理的,尤其是要控制权限时

    • 问题

  • 按功能封装

  • 端口和适配器(书中强推的方式)

  • 按组件封装

组织形式与封装的区别

  • 如果没有封装和隐藏的功能,采用任何架构风格都没有区别

PD常常不能分清哪些行为价值是重要的,开发人员常常不能分清哪些结构设计时重要的,因此,区分A和C、B和D非常重要

原文  http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA5OTI2MTE3NA==&mid=2658338108&idx=6&sn=d9984f0f9c3d6ec226cd068feaa31455
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