架构 - 架构基础:特点,本质...

1901 字约 6 分钟

2024-12-28

# 架构 - 架构基础: 特点,本质...

本节总结下架构相关的基础知识：概述，特点，目标，本质... @pdai

# 软件架构简介

所谓架构，见仁见智，很难有一个明确或标准的定义；但架构并非镜花水月或阳春白雪，有系统的地方就需要架构，大到航空飞机，小到一个电商系统里面的一个功能组件，都需要设计和架构。抽象而言，架构就是对系统中的实体以及实体之间的关系所进行的抽象描述，是对物/信息的功能与形式元素之间的对应情况所做的分配，是对元素之间的关系以及元素同周边环境之间的关系所做的定义。架构能将目标系统按某个原则进行切分，切分的原则，是要便于不同的角色进行并行工作，结构良好的创造活动要优于毫无结构的创造活动。

软件架构的核心价值，即是控制系统的复杂性，将核心业务逻辑和技术细节的分离与解耦。软件架构是系统的草图，它描述的对象是直接构成系统的抽象组件；各个组件之间的连接则明确和相对细致地描述组件之间的通信。在实现阶段，这些抽象组件被细化为实际的组件，比如具体某个类或者对象。在面向对象领域中，组件之间的连接通常用接口来实现。架构师的职责是努力训练自己的思维，用它去理解复杂的系统，通过合理的分解和抽象，理解并解析需求，创建有用的模型，确认、细化并扩展模型，管理架构；能够进行系统分解形成整体架构，能够正确的技术选型，能够制定技术规格说明并有效推动实施落地。

# 系统复杂性的来源与应对

在软件开发中，程序员往往能够脱离现实规律的束缚，创造出天马行空的世界，其也是最具有创造力的活动之一。编程唯一需要的是创造力思维和思维组织能力，这意味着在软件开发过程中最大限制是理解我们正在创建的对象。随着软件的演进，加入更多的功能点，系统变得越来越复杂：各个模块（Module）间存在着各种微妙的依赖关系。系统的复杂性随着时间积累，对于程序员来说，修改系统时考虑周全所有的的相关因素变得越来越困难。这就会使软件开放进度变缓慢，并且引入 Bug，而导致会进一步延缓开发进度，增加开发成本。在任何一个系统的生命周期中，复杂性不可避免会增加；系统越大，需要更多的人开发，管理系统复杂性的工作就越困难。

Eric Evans 在 Domain‐Driven Design 一书中吐槽了所谓的意大利面式架构，即代码确实做了有用的事，但很难解释它是如何去执行的；他认为造成这种窘境的主要原因是，将领域问题的复杂度与技术细节的复杂度混合在了一起，最终导致整体复杂度的指数级增长。

复杂性不是凭空而来，很多时候也不是刻意为之，这也就意味着复杂性的增加往往不会以我们的主观意志为转移。就像房间里的大象，我们无法逃避，也不能视而不见。复杂性的来源可能是：

吸积与持续迭代：增量式设计意味着软件设计永不结束，设计在系统的生命周期中持续发生，程序员要时刻考虑设计问题。增量开发也意味着持续重构。一个系统的初始设计几乎从来都不是最好的方案。随着经验的增加，必然会发现更好的设计方案。
交互且无扩展性设计：当吸积效应导致的大规模系统，结合了交互这个特性，会使技术系统更加复杂。一个技术系统除了作用于自身，还会与其它大量系统产生交互。比如下单购买一件商品，那么订单系统，商品系统，支付系统，物流系统，卡券系统就会交互协作。这样吸积的复杂性，由于交互特性的出现，会呈现几何级数上升。
不合理的业务封装：不合理的业务封装是一个相对宽泛的概念，其具体的表现譬如面向过程而不是对象、分层不合理等。
缺乏统一语言：典型的敏捷开发的结构，流水线上的各个角色往往会专注于自己负责的环节，精细化的分工也限制了每个角色的全局视角；虽然我们经常提倡所谓的主人翁意识，但是在落地时又很难去推进。
缺乏约束与规范：在团队协作开发的背景下，缺少规范和约束会严重损害架构的一致性（Consistency），代码的可维护性将急剧下降。可能规范在实现层面就是命名、分包等不影响代码运行的小问题，但是千里之堤，溃于蚁穴，正是这些微末的不注意导致了整体复杂性的雪崩。

复杂性的应对永远不会是一劳永逸，我们需要不断地推陈出新，是动态、渐进的重塑自己对软件系统的认识，不断认识问题和寻找更优解的持续迭代。第一个控制复杂性的途径是代码简单，意图清晰（Obvious）。例如: 减少特殊场景的处理，或变量命名一致性都能降低系统复杂性。另一种方式就是对复杂问题的抽象然后分而治之。