一、设计与架构
一直以来,设计(Design)与架构(Architecture)这两个概念让大多数人十分迷惑——什么是设计?什么是架构?二者究竟有什么区别?本书的一个重要目标就是要清晰、明确地对二者进行定义。首先我要明确地说,二者没有任何区别。一丁点区别都没有!
我们知道软件架构的终极目标是,用最小的人力成本来满足构建和维护该系统的需求。
架构”这个词往往使用于“高层级”的讨论中。这类讨论一般都把“底层”的实现细节排除在外。而“设计”一词,往往用来指代具体的系统底层组织结构和实现的细节。但是,从一个真正的系统架构师的日常工作来看,这样的区分是根本不成立的。以给我设计新房子的建筑设计师要做的事情为例。新房子当然是存在着既定架构的,但这个架构具体包含哪些内容呢?首先,它应该包括房屋的形状、外观设计、垂直高度、房间的布局,等等。但是,如果查看建筑设计师使用的图纸,会发现其中也充斥着大量的设计细节。譬如,我们可以看到每个插座、开关以及每个电灯具体的安装位置,同时也可以看到某个开关与所控制的电灯的具体连接信息;我们也能看到壁炉的具体安装位置,热水器的大小和位置信息,甚至是污水泵的位置;同时也可以看到关于墙体、屋顶和地基都有非常详细的建造说明。总的来说,架构图里实际上包含了所有的底层设计细节,这些细节信息共同支撑了顶层的架构设计,底层设计信息和顶层架构设计共同组成了整个房屋的架构文档。
软件设计也是如此。底层设计细节和高层架构信息是不可分割的。它们组合在一起,共同定义了整个软件系统,缺一不可。所谓的底层和高层本身就是一系列决策组成的连续体,并没有清晰的分界线。
所有这些决策的终极目标是什么呢?一个好的软件设计的终极目标是什么呢?就像我之前描述过的:软件架构的终极目标是,用最小的人力成本来满足构建和维护该系统的需求。一个软件架构的优劣,可以用它满足用户需求所需要的成本来衡量。如果该成本很低,并且在系统的整个生命周期内一直都能维持这样的低成本,那么这个系统的设计就是优良的。如果该系统的每次发布都会提升下一次变更的成本,那么这个设计就是不好的。
二、两个价值维度
对于每个软件系统,我们都可以通过行为和架构两个维度来体现它的实际价值。软件研发人员应该确保自己的系统在这两个维度上的实际价值都能长时间维持在很高的状态。
1、行为价值
软件系统的行为是其最直观的价值维度。程序员的工作就是让机器按照某种指定方式运转,给系统的使用者创造或者提高利润。程序员们为了达到这个目的,往往需要帮助系统使用者编写一个对系统功能的定义,也就是需求文档。然后,程序员们再把需求文档转化为实际的代码。
当机器出现异常行为时,程序员要负责调试,解决这些问题。
2、架构价值
软件系统必须保持灵活。软件发明的目的,就是让我们可以以一种灵活的方式来改变机器的工作行为。对机器上那些很难改变的工作行为,我们通常称之为硬件(hardware)。
为了达到软件的本来目的,软件系统应该容易被修改。当需求方改变需求的时候,随之所需的软件变更必须可以简单而方便地实现。变更实施的难度应该和变更的范畴(scope)成等比关系,而与变更的具体形状(shape)无关。
问题的实际根源当然就是系统的架构设计。如果系统的架构设计偏向某种特定的“形状”,那么新的变更就会越来越难以实施。所以,好的系统架构设计应该尽可能做到与“形状”无关。
3、为好的软件架构而持续斗争
有成效的软件研发团队会迎难而上,毫不掩饰地与所有其他的系统相关方进行平等的争吵。请记住,作为一名软件开发人员,你也是相关者之一。软件系统的可维护性需要由你来保护,这是你角色的一部分,也是你职责中不可缺少的一部分。公司雇你的很大一部分原因就是需要有人来做这件事。
如果你是软件架构师,那么这项工作就加倍重要了。软件架构师这一职责本身就应更关注系统的整体结构,而不是具体的功能和系统行为的实现。软件架构师必须创建出一个可以让功能实现起来更容易、修改起来更简单、扩展起来更轻松的软件架构。