1.2　软件架构的思维方式

前面对软件架构进行了一个深入的解释，对什么是软件架构、为什么需要软件架构、怎样才算是优秀的软件架构进行了详细的分析。

本节我们介绍在构建软件架构的过程中需要使用的几种思维方式。我们在生活和学习中常常有思维方式的转换，构建软件架构也同样需要不同的思维方式。

对于软件架构设计来说，我们应从思维方式入手，先学习如何建立抽象构建架构的思维方式。

架构既承载了我们对这个项目的抽象思维，也帮助我们厘清了业务体系的方向。如果要问软件研发、架构设计中最重要的能力是什么，我会毫不犹豫回答是抽象能力。

抽象能力是一个比较重要的能力，它不仅在生活中很重要，在进行软件架构设计时尤其重要。一个项目在最初的设计中是没有可见实体的，需要我们凭空创造出一个能看到或想象的目标实体，这个目标实体大概率会指向软件形成的最终形态，不会偏离很多。抽象能力在这个特殊时期发挥了重要作用，它可以帮助我们在没有形成任何可见、可幻想的实际目标之前，为目标描绘出一个大致的轮廓，这样我们在实现架构的途中就有了一个可见的标准和目标。因此，实际工作中抽象能力的强弱，直接决定我们所能解决问题的复杂度和规模大小。

软件架构设计和小朋友搭积木无本质差异，只是解决的问题域和规模不同罢了。架构师先要在大脑中形成抽象概念，然后以模块的形式进行拆分，设计子模块之间的沟通方式，再依次实现子模块，最后将子模块组合起来，形成最终的系统。我们常说编程和架构设计就是搭积木，优秀的架构师受职业习惯的影响，眼睛里看到的世界都是模块化组合方式。

可以这样认为，我们生存的世界都是在抽象的基础上构建起来的，离开抽象，人类在对事物进行构建时寸步难行。

一篇名为《优秀架构师必须掌握的架构思维》^[1]的文章就很好地对抽象能力进行了分析，以下三种抽象能力源自这篇文章。

第一种：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很多的问题，杂乱无章。这很大程度上会导致我们慌张、焦急、惶恐。分层思维，能很好地帮助我们抽象一个复杂系统的架构层次，从而清晰地描述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。

构建一套复杂系统时，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，如图1-1所示。

图1-1　分层抽象设计

下面介绍几个用分层思维作为抽象方法的架构案例。

对于一个中小型的Spring Web应用程序，我们一般会设计成三层架构，如图1-2所示。

图1-2　Spring Web设计

Linux操作系统是经典的分层架构，如图1-3所示。TCP/IP协议栈也是经典的分层架构，如图1-4所示。

图1-3　Linux操作系统分层架构

图1-4　TCP/IP分层架构

如果你关注人类文明进化史，你会发现，今天的人类世界也是以分层方式一层一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。

第二种：分治思维

分而治之也是应对和管理复杂性的一般性方法，图1-5展示的是一个分治的思维流程。

2015年我在思考Unity3D手游项目发布流程时，用分治法对发布流程进行抽象分解，首先把code（编码）作为主中心，再把除了code以外的事项拆分成打包发布、资源部署到外网、检测、版本控制、设置项目管理平台等部分。最后将拆分出来的大块问题进行细化，分解成具体的某个小问题，如图1-6所示。

图1-5　分治抽象设计

对于一个无法一次解决的大问题，我们先把大问题分解成若干个子问题，如果子问题还无法解决，则继续分解成子子问题，直到可以直接解决为止，这就是分解（divide）的过程；然后将子子问题的解组合成子问题的解，再将子问题的解组合成原问题的解，这就是组合（combine）的过程。

在生活中分治思维可解决大问题、复杂问题。特别是当你遇到那些从未处理过的问题，或者特别复杂以至于超出你能力范围的问题时，把它进行分解、拆分、解剖、撕裂。把大问题先分成几大块的问题，再从这几大块问题入手，对每个大块问题再分解，拆分成小块问题。倘若小块问题仍然无法解决，或者还是没有思路，则再拆分，再解剖，再分解，直到分解到你能开始着手解决为止。这样一步步、一点点，把小问题解决了，就是把大问题解决了。随着时间的推移，不断解决细分的小问题，大问题便可迎刃而解。

图1-6　发布流程设计

第三种：演化思维

经常有人讨论：架构是设计出来的还是演化出来的？基于多年的经验，我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，既在设计中演化，又在演化中设计，是一个不断迭代的过程。

在互联网软件系统的整个生命周期中，前期的设计和开发大致占三分，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外，也要学会借助用户的反馈和进化的力量，推动架构的持续演进，这就是演化式架构思维。

当然，一开始的架构设计非常重要，架构确定，系统基本就成型了。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，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（如eBay、阿里、Netflix等）的系统架构，就知道它们大部分走的是演化式架构的路线。

图1-7所示的是建筑的演化史，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。

图1-7　建筑的演化史

综上所述，我们强调了抽象思维在架构设计中的重要性，以及抽象思维的几种用法，包括分层思维、分治思维及演化思维，它们在抽象的架构设计中起到了很好的作用。

[1] 见https://www.infoq.cn/article/architecture-thought。