再读《架构整洁之道》

傷城~ 2022-08-31 01:50 212阅读 0赞

时至今日，软件开发技术中最热闹的领域就是前端开发了，各种 xxxScript 语言，各种前端框架，以至于很长时间都没有再听过“面向对象”这种“古老”的词汇了。作为上了年纪的人，当有人问起什么是软件设计的时候，脑子里本能地就会出现 SRP、OCP、DIP 这样的东西。这些“古董”东西现在还有用吗？函数式编程都没有变量了，面向对象的封装还有学习的必要了吗？现在流行分布式系统，“架构师”们言必称分布式设计，在这种体系中各种抽象和接口设计的原则还用得上吗？

就在 SRP、LSP、OCP、DIP 这些词汇快要从记忆中 fade out 的时候，“Bob 大叔”突然跳出来提了一个“简洁架构”的概念，并写了一本新书《架构整洁之道》来“推销”他的“简洁架构”。这一次，他没有从正面解释什么是软件架构，而是不经意地提到了软件架构就是“用最小的人力成本来满足构建和维护系统的需求”。仔细想想，如今的分布式系统设计方法，无非是为了降低系统维护的成本，而之前面向对象系统的那些设计方法，不也是为了满足这句话吗？用什么瓶子装什么酒，全凭一句话，这“老狐狸”，不是一般的滑头啊。

“我所构建的各种软件系统千差万别，但是软件架构的规则却是相同的”，这是“Bob大叔”对软件设计的理解，也是他写这本书的原因。当然，“老年”读者看完这本书的感觉就是心不慌了，因为你所积累的软件设计的知识和原则，仍然适用，并且在不远的将来，还将继续适用。虽说这本书在内容上没有让人眼前一亮的新观点，但是也基本上涵盖了做软件设计需要考虑的方方面面的内容。这本书给我的感觉就是“睁着眼睛瞎说了很多大实话”，其实想想也容易理解，写这种软件设计内容的书，太深了大多数读者看不懂，太浅了被人质疑水平，一般人还真搞不定这种内容的书。但是头顶“Bob大叔”光环的 Robert C.Martin 能搞定，即使是老生常谈的内容，也能说得读者“心服口服”。

“石器时代的软件开发”衡量软件的价值，主要是从软件实现的功能来考虑的，也就是衡量软件的行为对需求的满足程度（行为价值），再加上健壮性之类的考量来评价软件的价值。但是对于大规模软件开发来说，软件的价值就不仅仅是功能的强弱了，软件的价值还包括软件的架构，也就是软件以何种结构被“设计”出来（架构价值）。很多情况下，软件的架构设计都是重要但是不紧急的事情，在头顶交付倒计时牌子的压力之下，完成功能开发的重要性常常因为紧急而被无限放大，于是架构设计就被“牺牲”了，很多人都明白这个道理，但是在关键时刻却无法站出来与这种“陋习”作斗争。这本书再次对这种行为进行了讽刺：“如果你觉得好的架构成本太高，那你可以试试选择差的架构加上返工重来的成本”。在这本书里，“Bob大叔”明确了“为好的架构而持续 Fight” 就是开发团队的责任，如果团队中有软件架构师职责的人，那就是他的责任。所以软件开发团队不要寄希望于别人大发慈悲允许自己做好的设计，也不要怨天尤人说业务部门的人没有给自己足够的时间做好设计，因为那是你自己的责任。如果软件的架构越来越烂，开发人员再也不要抱怨任何人了，那就是因为你没有 Fight 的结果。听听，多可怕！但是掷地有声，没毛病。开发人员自己都不努力，还有谁会关注软件架构的好坏？不过，“Bob大叔”可不仅仅是说说，在这本书的第 2 部分，他举了几个牺牲设计最终失败的悲惨例子，同时给出了在这些情况下为好的架构而持续 Fight 的方法，具有一定的参考价值。

本书的第 3 部分重温了软件设计的 “SOLID” 原则，看过《重构》这本书，但是还不能完全理解这五个基本原则的同学，在这一部分有机会深化对这几个原则的理解。这部分虽然很短，但是对五个原则有了新的阐述，并且都是具体的例子，结合《重构》这本书一起看，有奇效。

面向对象的软件设计到底是什么，怎么用一句话形容这个行为？很多人只能意会，无法言表，看完这本书，终于知道怎么说了，那就是两个控制：

*  分离系统中变与不变的内容，对变化的部分进行控制
 *  分析系统中的各种依赖关系（对象、组件），对这些依赖关系进行控制

我们一直念念不忘的“高内聚，低耦合”原则，其实就是为了对依赖关系进行控制，还有“对接口编程，不要对实现编程”的原则，也是为了对变化的部分进行控制。那么，到底怎么进行控制？“Bob大叔”说了，就是“用多态的手段 ... 进行控制”。就是这么简单，那么多“专家”，“大师”们端着，作着，就是不说清楚，于是，“Bob大叔”说了，语言如此直白，你还没有被感动的热泪盈眶吗？

如果说“SOLID”原则太过于关注设计实现的细节，那么本书的第 4 部分和第 5 部分则从更大的维度上关注软件架构的实现方法。第 4 部分介绍了组件的构建原则，分别对组件之间的聚合和耦合两类问题进行了分析，阐述了针对这两个问题的应对策略和原则。组件技术出现的初衷是为了解决软件复用的问题，要想实现组件级别的复用，也有一些原则需要遵守。代码级别的复用需要考虑的是代码的职责尽量单一（SRP 原则），依赖尽量简单（ISP 原则），类似的，SRP 原则应用到组件复用上就是 CCP 原则（共同闭包原则）。这个原则说的就是应该将那些会同时修改，并且是因为相同的目的才会修改的类放在同一个组件中，言外之意就是不相关的东西不要放在一个组件中。这很容易理解，如果因为某个功能需要对代码进行变更，那么这些变更最好体现在一个组件中，而不是同时变更很多个组件。ISP 原则要求不要依赖不需要的东西，组件也一样，CRP 原则（共同复用原则）同样强调“不要强迫一个组件的用户依赖他们不需要的东西”。很显然，组件如果满足 CRP 原则，使用这个组件的用户自然就可以避免依赖他们不需要的东西。

对于组件之间的耦合关系，最常见的就是依赖循环，打破这种循环，DIP 原则依然适用。“Bob大叔”还提出了“稳定依赖原则（SDP）”和“稳定抽象原则（SAP）”。所谓“稳定依赖原则”，就是组件之间的依赖关系必需指向更稳定的方向，通俗地讲，就是一个组件不能依赖一个比它还容易发生变化的组件。那么问题来了，怎样衡量组件的稳定性？“Bob大叔”居然整了一个计算公式来计算组件容易变化的程度：

![I=\\frac\{Fan\\\_out\}\{Fan\\\_in+Fan\\\_out\}][I_frac_Fan_out_Fan_in_Fan_out]

Fan\_in 是入向依赖，代表组件外部的类依赖组件内部的类的数量，Fan\_out 是出向依赖，代表组件内部的类依赖组件外部的类的数量，I 是不稳定性，范围是 \[0,1\]，I 越大标识这个组件越不稳定。简单理解就是组件对外依赖越多，说明这个组件越不稳定，因为外部的变化更容易影响到它。

SDP 原则都用到数学公式了，SAP 原则自然也不是省油的灯。 SAP 原则描述起来有点抽象：“一个组件的抽象化程度应该与其稳定性保持一致”，通俗地讲，一个组件如果对外依赖太多，不稳定，就不要把自己设计的太抽象。稳定的组件应该是抽象的，这样他的稳定性不会影响可扩展性。不稳定的组件如果早早地定出一堆抽象接口，一旦功能扩展要变更，少不了要修改其中的某些抽象接口。而一旦确定要改接口，会影响所有使用这些接口的组件，更不用说会出现今天改一下，明天又要改一下的糟糕局面。那么怎样衡量一个组件的抽象化程度呢？公式来了：

![$$ A=\\frac\{Na\}\{Nc\} $$][A_frac_Na_Nc_]

Na 是组件中抽象类和接口的数量之和，Nc 是组件中类的数量（包括抽象类、接口类和普通类），A 是抽象程度。

根据这两个原则得到的 I 和 A 的关系，可以推导出这样一个图，位于 (0, 0) 附近的组件，通常稳定且实现具体（不够抽象），设计不佳，难以扩展。位于（1, 1）附近的组件无限抽象，但是没有被其他组件依赖，常常意味着这些组件包含了大量无用的代码。

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位于主序列线附近的组件，一般被认为是在抽象和变化之间取得比较好的平衡，通常一个大型系统中的组件不可能都做得很完美，如果大部分能贴近这条线就非常不错了。

曾几何时，“软件架构师”成了一个高大上的职业，人人都想成为软件架构师。出去参加技术交流，交换回来一堆名片，title 几乎都是“软件架构师”。现如今，很少再看见这样的 title 了，大部分人的名片上印的都是“高级程序员”，或者是“资深软件工程师”。是软件架构不重要了吗？我看不是，这恰恰是狂热之后的理性回归，“软件架构”重新成为程序员的一个基本属性。在本书的第 5 部分，“Bob大叔”对什么是软件架构又“老调重弹”了一把，说什么“... 软件架构师其实应该是能力强的一群程序员...”，还有“... 软件架构的质量和系统能否正常工作关系不大 ... 真正的麻烦在系统的开发、部署和后续的补充开发中 ...”。这些大实话看看就行了，重要的是后面二十几个章节，从软件设计、开发、部署的方方面面阐述“软件架构”需要考虑的内容和一些可实施的方法。比如，《独立性》一章介绍了独立的重要性和软件解耦的各种模式。再比如，《划分边界》一章介绍了“划分边界”的艺术，决定哪些做，哪些不做，哪些在这里做，哪些在那里做，以及边界的通信方式。这些章节的内容都是软件架构中必需要考虑的各种问题和决策，需要读者们自己去体会了。

正如“Bob 大叔”所言，“我过去 50 年学到的东西主要是**什么不应该做**”，同样，对于软件架构，我们可以从足够多的“坏”的设计中学会什么不应该做。好的架构可能有争论，因为各有各的好处，但是不好的架构是确定的，不会有争论，毕竟还是有普世价值的。

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