1.2　軟件架構(gòu)的思維方式

前面對軟件架構(gòu)進(jìn)行了一個深入的解釋，對什么是軟件架構(gòu)、為什么需要軟件架構(gòu)、怎樣才算是優(yōu)秀的軟件架構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

本節(jié)我們介紹在構(gòu)建軟件架構(gòu)的過程中需要使用的幾種思維方式。我們在生活和學(xué)習(xí)中常常有思維方式的轉(zhuǎn)換，構(gòu)建軟件架構(gòu)也同樣需要不同的思維方式。

對于軟件架構(gòu)設(shè)計來說，我們應(yīng)從思維方式入手，先學(xué)習(xí)如何建立抽象構(gòu)建架構(gòu)的思維方式。

架構(gòu)既承載了我們對這個項目的抽象思維，也幫助我們厘清了業(yè)務(wù)體系的方向。如果要問軟件研發(fā)、架構(gòu)設(shè)計中最重要的能力是什么，我會毫不猶豫回答是抽象能力。

抽象能力是一個比較重要的能力，它不僅在生活中很重要，在進(jìn)行軟件架構(gòu)設(shè)計時尤其重要。一個項目在最初的設(shè)計中是沒有可見實體的，需要我們憑空創(chuàng)造出一個能看到或想象的目標(biāo)實體，這個目標(biāo)實體大概率會指向軟件形成的最終形態(tài)，不會偏離很多。抽象能力在這個特殊時期發(fā)揮了重要作用，它可以幫助我們在沒有形成任何可見、可幻想的實際目標(biāo)之前，為目標(biāo)描繪出一個大致的輪廓，這樣我們在實現(xiàn)架構(gòu)的途中就有了一個可見的標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)。因此，實際工作中抽象能力的強(qiáng)弱，直接決定我們所能解決問題的復(fù)雜度和規(guī)模大小。

軟件架構(gòu)設(shè)計和小朋友搭積木無本質(zhì)差異，只是解決的問題域和規(guī)模不同罷了。架構(gòu)師先要在大腦中形成抽象概念，然后以模塊的形式進(jìn)行拆分，設(shè)計子模塊之間的溝通方式，再依次實現(xiàn)子模塊，最后將子模塊組合起來，形成最終的系統(tǒng)。我們常說編程和架構(gòu)設(shè)計就是搭積木，優(yōu)秀的架構(gòu)師受職業(yè)習(xí)慣的影響，眼睛里看到的世界都是模塊化組合方式。

可以這樣認(rèn)為，我們生存的世界都是在抽象的基礎(chǔ)上構(gòu)建起來的，離開抽象，人類在對事物進(jìn)行構(gòu)建時寸步難行。

一篇名為《優(yōu)秀架構(gòu)師必須掌握的架構(gòu)思維》^[1]的文章就很好地對抽象能力進(jìn)行了分析，以下三種抽象能力源自這篇文章。

第一種：分層思維

分層是我們應(yīng)對和管理復(fù)雜性的基本思維武器。

面對一個復(fù)雜的系統(tǒng)，我們一開始總是無從下手，就好比一下子在我們面前擺了很多的問題，雜亂無章。這很大程度上會導(dǎo)致我們慌張、焦急、惶恐。分層思維，能很好地幫助我們抽象一個復(fù)雜系統(tǒng)的架構(gòu)層次，從而清晰地描述有多少層面的事務(wù)需要我們解決，以及解決層級的先后次序。

構(gòu)建一套復(fù)雜系統(tǒng)時，我們把整個系統(tǒng)劃分成若干個層次，每一層專注解決某個領(lǐng)域的問題，并向上提供服務(wù)。這樣的抽象做法，讓復(fù)雜的事務(wù)變得更加清晰、有序。有些層次并不一定是橫向的，也可以是縱向的，縱向的層次貫穿其他橫向?qū)哟危Q為共享層，如圖1-1所示。

圖1-1　分層抽象設(shè)計

下面介紹幾個用分層思維作為抽象方法的架構(gòu)案例。

對于一個中小型的Spring Web應(yīng)用程序，我們一般會設(shè)計成三層架構(gòu)，如圖1-2所示。

圖1-2　Spring Web設(shè)計

Linux操作系統(tǒng)是經(jīng)典的分層架構(gòu)，如圖1-3所示。TCP/IP協(xié)議棧也是經(jīng)典的分層架構(gòu)，如圖1-4所示。

圖1-3　Linux操作系統(tǒng)分層架構(gòu)

圖1-4　TCP/IP分層架構(gòu)

如果你關(guān)注人類文明進(jìn)化史，你會發(fā)現(xiàn)，今天的人類世界也是以分層方式一層一層搭建和演化出來的。今天的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以認(rèn)為是現(xiàn)代文明的一個層次，其上是基于互聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代商業(yè)，其下是現(xiàn)代電子工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，諸如此類。

第二種：分治思維

分而治之也是應(yīng)對和管理復(fù)雜性的一般性方法，圖1-5展示的是一個分治的思維流程。

2015年我在思考Unity3D手游項目發(fā)布流程時，用分治法對發(fā)布流程進(jìn)行抽象分解，首先把code（編碼）作為主中心，再把除了code以外的事項拆分成打包發(fā)布、資源部署到外網(wǎng)、檢測、版本控制、設(shè)置項目管理平臺等部分。最后將拆分出來的大塊問題進(jìn)行細(xì)化，分解成具體的某個小問題，如圖1-6所示。

圖1-5　分治抽象設(shè)計

對于一個無法一次解決的大問題，我們先把大問題分解成若干個子問題，如果子問題還無法解決，則繼續(xù)分解成子子問題，直到可以直接解決為止，這就是分解（divide）的過程；然后將子子問題的解組合成子問題的解，再將子問題的解組合成原問題的解，這就是組合（combine）的過程。

在生活中分治思維可解決大問題、復(fù)雜問題。特別是當(dāng)你遇到那些從未處理過的問題，或者特別復(fù)雜以至于超出你能力范圍的問題時，把它進(jìn)行分解、拆分、解剖、撕裂。把大問題先分成幾大塊的問題，再從這幾大塊問題入手，對每個大塊問題再分解，拆分成小塊問題。倘若小塊問題仍然無法解決，或者還是沒有思路，則再拆分，再解剖，再分解，直到分解到你能開始著手解決為止。這樣一步步、一點點，把小問題解決了，就是把大問題解決了。隨著時間的推移，不斷解決細(xì)分的小問題，大問題便可迎刃而解。

圖1-6　發(fā)布流程設(shè)計

第三種：演化思維

經(jīng)常有人討論：架構(gòu)是設(shè)計出來的還是演化出來的？基于多年的經(jīng)驗，我認(rèn)為架構(gòu)既是設(shè)計出來的，同時也是演化出來的。對于互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，基本上可以說是三分設(shè)計，七分演化，既在設(shè)計中演化，又在演化中設(shè)計，是一個不斷迭代的過程。

在互聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)的整個生命周期中，前期的設(shè)計和開發(fā)大致占三分，在后面的七分時間里，架構(gòu)師需要根據(jù)用戶的反饋對架構(gòu)進(jìn)行不斷的調(diào)整。我認(rèn)為，架構(gòu)師除了要利用自身的架構(gòu)設(shè)計能力外，也要學(xué)會借助用戶的反饋和進(jìn)化的力量，推動架構(gòu)的持續(xù)演進(jìn)，這就是演化式架構(gòu)思維。

當(dāng)然，一開始的架構(gòu)設(shè)計非常重要，架構(gòu)確定，系統(tǒng)基本就成型了。同時，優(yōu)秀的架構(gòu)師深知，能夠不斷應(yīng)對環(huán)境變化的系統(tǒng)才是有生命力的系統(tǒng)，架構(gòu)的好壞很大部分取決于它應(yīng)對變化的靈活性。所以具有演化式思維的架構(gòu)師，能夠在一開始設(shè)計時就考慮到后續(xù)架構(gòu)的演化特性，并且將靈活應(yīng)對變化的能力作為架構(gòu)設(shè)計的主要考量。

從單塊架構(gòu)開始，隨著架構(gòu)師對業(yè)務(wù)域理解的不斷深入，也隨著業(yè)務(wù)和團(tuán)隊規(guī)模的不斷擴(kuò)大，漸進(jìn)式地把單塊架構(gòu)拆分成微服務(wù)架構(gòu)的思路，就是演化式架構(gòu)的思維。如果你觀察現(xiàn)實世界中一些互聯(lián)網(wǎng)公司（如eBay、阿里、Netflix等）的系統(tǒng)架構(gòu)，就知道它們大部分走的是演化式架構(gòu)的路線。

圖1-7所示的是建筑的演化史，在每個階段，你可以看到設(shè)計的影子，但如果時間線拉得足夠長，演化的特性就出來了。

圖1-7　建筑的演化史

綜上所述，我們強(qiáng)調(diào)了抽象思維在架構(gòu)設(shè)計中的重要性，以及抽象思維的幾種用法，包括分層思維、分治思維及演化思維，它們在抽象的架構(gòu)設(shè)計中起到了很好的作用。

[1] 見https://www.infoq.cn/article/architecture-thought。