系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)整潔之道

1、 Page * MERGEFORMAT 14系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)整潔之道目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc44448598 一、架構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo) PAGEREF _Toc44448598 h 3 HYPERLINK l _Toc44448599 二、軟件系統(tǒng)的價(jià)值 PAGEREF _Toc44448599 h 3 HYPERLINK l _Toc44448600 三、編程范式 PAGEREF _Toc44448600 h 4 HYPERLINK l _Toc44448601 四、設(shè)計(jì)原則 PAGEREF _Toc44448601 h 5 HYPERLINK l _T

2、oc44448602 五、組件 PAGEREF _Toc44448602 h 7 HYPERLINK l _Toc44448603 六、封裝方式 PAGEREF _Toc44448603 h 10 HYPERLINK l _Toc44448604 七、軟件架構(gòu) PAGEREF _Toc44448604 h 10一、架構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)用最少的人力成本滿足構(gòu)建和維護(hù)該系統(tǒng)的需求衡量指標(biāo)工程師團(tuán)隊(duì)規(guī)模代碼總行數(shù)代碼變更行數(shù)二、軟件系統(tǒng)的價(jià)值行為價(jià)值按需求文檔編寫代碼可用性功能性bug性能穩(wěn)定性緊急，但是并不總是重要架構(gòu)價(jià)值當(dāng)需求變更時(shí)，所需的軟件變更必須簡單方便變更實(shí)施的難度應(yīng)該和變更的范疇（scope

3、）成等比，而與變更的具體形狀（shape）無關(guān)不緊急三、編程范式目的：設(shè)置限制，告訴我們不可以做什么現(xiàn)有范式結(jié)構(gòu)化編程目的：對(duì)控制權(quán)的直接轉(zhuǎn)移進(jìn)行了限制和規(guī)范內(nèi)容：可以用順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)這三種結(jié)構(gòu)構(gòu)造出任何結(jié)構(gòu)；限制goto的使用。意義：用代碼把一些已證明的結(jié)構(gòu)串聯(lián)起來，就可以推導(dǎo)出整個(gè)程序的正確性。實(shí)際上沒有辦法證明每個(gè)程序段是正確的，只能證偽，如果所有的基本單元都無法證偽，那么整個(gè)就是無法證偽的，那目前就是正確的。延伸：物理學(xué)與數(shù)學(xué)的區(qū)別，物理學(xué)的基本公式都是沒有辦法證明的，只能證偽，所以物理學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，沒有一個(gè)公式是完全靠得住的，只是目前靠得住。數(shù)學(xué)的基本公式都是可以證明的

4、。面向?qū)ο缶幊棠康模簩?duì)程序控制權(quán)的間接轉(zhuǎn)移進(jìn)行了限制和規(guī)范定義封裝：只暴露部分函數(shù)，數(shù)據(jù)則完全不暴露繼承多態(tài)：其實(shí)只是函數(shù)指針的一種應(yīng)用，通過接口和實(shí)現(xiàn)，抽象類和繼承，替代了函數(shù)指針的使用意義：函數(shù)指針，是跨越組件邊界的方法，是組件獨(dú)立部署的基礎(chǔ)，依賴反轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。依賴反轉(zhuǎn)指的是讓依賴與控制流向相反。函數(shù)式編程目的：對(duì)賦值進(jìn)行了限制和規(guī)范趨勢(shì)：如果有足夠大的存儲(chǔ)量和計(jì)算量，應(yīng)用程序可以用事件溯源的方式，用完全不可變的函數(shù)式編程，只通過事務(wù)記錄，從頭計(jì)算狀態(tài)意義：所有的競爭問題、死鎖問題、并發(fā)問題都是由可變變量導(dǎo)致的。應(yīng)用：通過將狀態(tài)修改的部分和不需要修改的部分分隔成單獨(dú)的組件，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和

5、效率四、設(shè)計(jì)原則意義如何將數(shù)據(jù)和函數(shù)組織成類如何將類鏈接起來成為組件和程序開閉原則（OCP）目標(biāo)：讓系統(tǒng)易于擴(kuò)展，同時(shí)限制每次修改所影響的范圍實(shí)現(xiàn)：劃分組件，并將組件間依賴關(guān)系按層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織本原則是我們進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)的主導(dǎo)原則單一職責(zé)原則（SRP）目標(biāo)：指導(dǎo)類、組件拆分定義任何一個(gè)軟件模塊，都應(yīng)該有且只有一個(gè)被修改的原因“被修改的原因”指系統(tǒng)的用戶或所有者痛點(diǎn)同樣的一塊邏輯，如果服務(wù)于兩個(gè)價(jià)值主體，因?yàn)橐粋€(gè)價(jià)值主體而修改，那么第二個(gè)價(jià)值主體期望的功能將被影響。比如CTO和COO都要員工的工時(shí)，分別用于計(jì)算薪酬和匯報(bào)，兩者的計(jì)算方式可能目前是相同的，一方有了更改，另一方就bug了如果一塊代碼，

6、歸屬于兩個(gè)團(tuán)隊(duì)共同維護(hù)，就會(huì)有代碼合并問題里氏替換原則（LSP）目標(biāo)：指導(dǎo)接口與實(shí)現(xiàn)方式【邊界處理】內(nèi)容不是實(shí)現(xiàn)了同一個(gè)接口，它們的行為就是一致并可以互相替換，長方形正方形是典型的案例如果兩個(gè)組件，替換之后需要分別做特別的設(shè)置，那就說明抽象得還不足夠，會(huì)引入許多if-else，可以配置清單等方式消除接口隔離原則（ISP）目標(biāo)：指導(dǎo)接口的定義【邊界處理】內(nèi)容不依賴任何不需要的組件、類、方法如果不同的用戶分別使用一個(gè)大接口的幾個(gè)不同方法，那么應(yīng)該把這個(gè)大接口拆分為針對(duì)這些用戶的小接口依賴反轉(zhuǎn)原則（DIP）目標(biāo)：指導(dǎo)依賴方向【依賴】內(nèi)容：組件間跨越邊界的源碼依賴的方向永遠(yuǎn)與控制流的方向相反五、組件定

7、義：是軟件的部署單元，是整個(gè)軟件系統(tǒng)可以獨(dú)立完成部署的最小實(shí)體拆分原則REP：復(fù)用、發(fā)布等同原則內(nèi)容：軟件復(fù)用的最小粒度應(yīng)等同于其發(fā)布的最小粒度CCP：共同閉包原則內(nèi)容：將為了相同目的而同時(shí)修改的類放在同一個(gè)組件中，是SRP原則在組件層面的描述執(zhí)行對(duì)大部分應(yīng)用程序而言，可維護(hù)性的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于可復(fù)用性因?yàn)橐粋€(gè)原因需要做修改，這個(gè)修改最好在同一個(gè)組件中，如果分散在多個(gè)組件中，那么開發(fā)、提交、部署的成本都會(huì)上升CRP：共同復(fù)用原則內(nèi)容：不要強(qiáng)迫一個(gè)組件依賴它不需要的東西，是ISP原則在組件層面的描述張力圖架構(gòu)設(shè)計(jì)中有許多矛盾，研發(fā)性和復(fù)用性的矛盾，而研發(fā)性本身又有粘性（CCP）和排斥性（CRP）的

8、矛盾架構(gòu)師做的往往是在這個(gè)張力圖中找到一個(gè)最符合現(xiàn)在需要的點(diǎn)，而這個(gè)平衡也是不斷變化的，根據(jù)項(xiàng)目的規(guī)模、迭代的節(jié)奏等依賴原則無依賴環(huán)原則互相依賴的組件，實(shí)際上組成了一個(gè)大組件，這三個(gè)組件要一起發(fā)布、一起做單元測試通過依賴反轉(zhuǎn)原則可以解依賴環(huán)穩(wěn)定依賴原則內(nèi)容依賴必須指向更穩(wěn)定的方向，接口是最穩(wěn)定的組件的穩(wěn)定性，指的是組件的變更困難度，影響因素有很多，比如代碼的體量大小、復(fù)雜度、清晰度等，但是最重要的一個(gè)因素就是依賴的數(shù)量讓組件難于修改的一個(gè)最直接的辦法就是讓很多其它組件依賴與它組件的穩(wěn)定性和它的變更頻繁度沒有直接的關(guān)聯(lián)?；蛘哒f，穩(wěn)定性可以分為價(jià)值（需求）的穩(wěn)定性，和組件自身的穩(wěn)定性定量指標(biāo)：不穩(wěn)

9、定性(I)=出向依賴數(shù)量/(入向依賴數(shù)量 + 出現(xiàn)依賴數(shù)量)方法：可以通過抽接口，共同依賴接口的方式，修正違反穩(wěn)定依賴的地方穩(wěn)定抽象原則內(nèi)容一個(gè)組件的抽象化程度應(yīng)該與其穩(wěn)定性保持一致為了防止高階架構(gòu)設(shè)計(jì)和高階策略難以修改，通常抽象出穩(wěn)定的接口或抽象類。越穩(wěn)定的庫就應(yīng)該越抽象，這樣它的穩(wěn)定性就不會(huì)影響它的擴(kuò)展性定量描述抽象程度(A)=組件中抽象類和接口的數(shù)量/組件中類的數(shù)量將不穩(wěn)定性和抽象程度分別作為橫軸和縱軸，畫一個(gè)二維的圖，(0,1)-(1,0)連線就是主序列線。靠近(0,0)的區(qū)域是痛苦區(qū)，改動(dòng)成本很大，但是又很具體?？拷?1,1)的是無用區(qū)，非常抽象，但是沒有別的組件依賴它，改動(dòng)成本很小

10、，通常是廢棄的。離主序列線的距離D=|A+I-1|，可以定量化的衡量一個(gè)組件的健康程度。在D滿足期望的條件下，越靠近(0,1)和(1,0)越好六、封裝方式經(jīng)典的封裝方式按層封裝問題無法展現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)領(lǐng)域不能防止跨層調(diào)用。通常情況下，繞過業(yè)務(wù)邏輯是不合理的，尤其是要控制權(quán)限時(shí)按功能封裝端口和適配器按組件封裝組織形式與封裝的區(qū)別如果沒有封裝和隱藏功能，采用任何架構(gòu)風(fēng)格都沒有區(qū)別七、軟件架構(gòu)目的終極目的：最大化程序員的生產(chǎn)力，最小化系統(tǒng)的總運(yùn)營成本細(xì)化目標(biāo)：支撐軟件系統(tǒng)的全生命周期，讓系統(tǒng)便于理解、易于修改、方便維護(hù)、輕松部署方針盡可能長時(shí)間地保留盡可能多的可選項(xiàng)選項(xiàng)指的是無關(guān)緊要的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)選項(xiàng)例子

11、具體選用哪個(gè)存儲(chǔ)方式，或哪個(gè)數(shù)據(jù)庫使用哪種web服務(wù)使用哪種框架邊界越完善，開發(fā)和部署成本越高。所以不完全邊界能解決的，不要用完全邊界；低層次解耦能解決的，不要用高層次解耦內(nèi)容組件拆分切分水平分層按用例垂直切分重復(fù)性解耦模式源碼層次部署層次服務(wù)層次從上到下，開發(fā)、部署成本依次升高，如果低層次的解耦已經(jīng)滿足需要，不要進(jìn)行高層次的解耦組件排列（依賴）依賴關(guān)系與數(shù)據(jù)流控制流脫鉤，與組件所在層次掛鉤。所以組件的依賴是與組件的水平分層息息相關(guān)的分層業(yè)務(wù)實(shí)體用例接口適配器框架與驅(qū)動(dòng)程序測試層組件通信方式接口調(diào)用服務(wù)調(diào)用完全邊界調(diào)用雙方都聲明接口專用的輸入數(shù)據(jù)類型專用的返回?cái)?shù)據(jù)類型不完全邊界省掉最后一步：保留到源碼層次的解耦；聲明好接口，做好分割后，仍然放在一個(gè)組件中，等到時(shí)機(jī)成熟時(shí)再拆出來獨(dú)立編譯部署單向邊界：正常的切割，應(yīng)該使用兩個(gè)接口，兩個(gè)類各自使用對(duì)方的接口，而不是直接使用類，但是這樣的開發(fā)成本很大，所以，只實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口，高層用接口調(diào)用低層，而低層直接使用高層的類門戶模式：控制權(quán)的間接轉(zhuǎn)移不用接口和實(shí)現(xiàn)去做，而是用門戶類去做，接口都不用聲明了軟件系統(tǒng)的生命周期開發(fā)不同團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)的組件不交叉不使用大量復(fù)雜的腳手架部署減少組件數(shù)量，內(nèi)部組件外部組件結(jié)