《Unity3D高级编程之进阶主程》第二章,架构(二) - 软件系统架构思维方式

前文回顾 架构,第一篇

    前面对软件系统架构进行一个彻头彻尾的解释。什么是软件系统架构,为什么需要软件系统架构,以及什么样的软件系统架构才是好的。还包括介绍了,抽象构建架构的思维方式。

这篇我们来讲讲,软件系统架构思维方式有哪些?

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分层思维

分层是我们应对和管理复杂性的基本思维武器.

面对一个复杂的系统,我们一开始总是无从下手,就好比一下子在我们面前摆了有很多很多的问题,杂乱无章。这很大程度都会导致我们慌张,焦急,惶恐等心理波动。分层思维,就能很好的帮助我们抽象一个复杂的系统的架构层次,从而清晰的描述了我们有多少层面的事务需要我们解决,以及解决层级的先后次序。

构建一套复杂系统,我们把整个系统划分成若干个层次,每一层专注解决某个领域的问题,并向上提供服务。这样的抽象做法,让复杂的事务变得更加清晰有序。有些层次并不一定是横向的,也可以是纵向的,纵向的层次贯穿其他横向层次,称为共享层。如下图:

分层思维

下面我们来介绍几个用分层思维作为抽象方法的架构案例:

一个中小型的Spring Web应用程序,我们一般会设计成三层架构:

spring分层

Linux操作系统是经典的分层架构,如下图:

Linux系统分层

TCP/IP协议栈也是经典的分层架构,如下图:

TCP-IP分层

如果你关注人类文明演化史,你会发现今天的人类世界也是以分层方式一层层搭建和演化出来的。今天的互联网系统可以认为是现代文明的一个层次,其上是基于互联网的现代商业,其下是现代电子工业基础设施,诸如此类。

分治思维

分而治之也是应对和管理复杂性的一般性方法,下图展示一个分治的思维流程:

分治法

这是我2015年在思考Unity3D手游项目开发整体流程时,用分治法抽象出来的对整个问题的分解。我首先把code编码作为主中心,再把除了code的以外的事拆分成打包发布,资源部署到外网与检测,版本控制,项目管理平台。再对拆分出来的大块问题,进行细化,分解到具体的某个小问题。

手游开发流程

对于一个无法一次解决的大问题,我们会先把大问题分解成若干个子问题,如果子问题还无法直接解决,则继续分解成子子问题,直到可以直接解决的程度,这个是分解(divide)的过程;然后将子子问题的解组合拼装成子问题的解,再将子问题的解组合拼装成原问题的解,这个是组合(combine)的过程。

在生活中分治思维,解决大问题,复杂问题,是很好手段。特别是那些你从未遇到过的问题,或者特别复杂,超出你能力范围的问题,把它分解,拆分,解刨,撕裂,先分成几大块的问题,再从几大块问题入手,对几大块问题再分解,拆分,解刨,拆分成更小块问题。倘若小块问题仍然无法进行,或者还是没有思路,再拆分,再解刨,再分解,直到分解到你能开始着手解决了为止。这样一步步,一点点,把小的问题解决了,就是把大块问题解决了。随着时间的推移,不断解决细分的小问题,大块问题被迎刃而解,最后大块问题解决完后,更大块问题迎刃而解。

演化思维

经常有人在讨论:架构是设计出来的?还是演化出来的?我个人基于多年的经验认为,架构既是设计出来的,同时也是演化出来的,对于互联网系统,基本上可以说是三分设计,七分演化,而且是在设计中演化,在演化中设计,一个不断迭代的过程。

在互联网软件系统的整个生命周期过程中,前期的设计和开发大致只占三分,在后面的七分时间里,架构师需要根据用户的反馈对架构进行不断的调整。我认为架构师除了要利用自身的架构设计能力,同时也要学会借助用户反馈和进化的力量,推动架构的持续演进,这个就是演化式架构思维。

当然一开始的架构设计非常重要,架构定系统基本就成型了,不容马虎。同时,优秀的架构师深知,能够不断应对环境变化的系统,才是有生命力的系统,架构的好坏,很大部分取决于它应对变化的灵活性。所以具有演化式思维的架构师,能够在一开始设计时就考虑到后续架构的演化特性,并且将灵活应对变化的能力作为架构设计的主要考量。

从单块架构开始,随着架构师对业务域理解的不断深入,也随着业务和团队规模的不断扩大,渐进式地把单块架构拆分成微服务架构的思路,这就是演化式架构的思维。如果你观察现实世界中一些互联网公司(例如eBay,阿里,Netflix等等)的系统架构,大部分走得都是演化式架构的路线。

下图是建筑的演化史,在每个阶段,你可以看到设计的影子,但如果时间线拉得足够长,演化的特性就出来了。

建筑演化史

参考资料:

    1.《优秀架构师必须掌握的架构思维》作者:杨波

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