13.1. 划分子系统的3种必用策略

架构师最缺的不是理论,也不是技术,而是位于理论和技术之间的“实践策略”和“实践套路”。

就划分子系统这个架构师必须做的工作而言,其实实践策略可以归纳为3种:

  • 分层的细化
  • 分区的引入
  • 机制的提取

13.1.1. 分层(Layer)的细化

分层是最常用的架构模式:在架构设计初期,100%的系统都可以用分层架构,就算随着设计的深入而采用了其他架构模式也未必和分层架构矛盾。

于是,架构师在划分子系统时常受到初期分层方式的影响--实际上,很多架构师最熟悉、最自然的划分子系统的方式就是:分层的细化。

基于三层架构进行“分层细分”的一种方式

3层架构或4层架构的“倩影”经常出现在投标时,或者市场彩页中,于是有人戏称之为“市场架构”。的确,直接用3层架构或4层架构来支持团队的并行开发是远远不够的。所以,“分层的细化”是划分子系统的必用策略之一,架构师们不要忘记。

13.1.2. 分区(Partition)的引入

序幕才刚刚拉开,划分子系统的工作还远远没有结束。

迭代式开发挺盛行,但所有真正意义上的迭代开发,都必须解决这样一个“困扰”:如果架构设计中只有“层”的概念,以“深度优先”的方式完成一个个具体功能就不可能的!

所以,工程师们就经常遇到这样的烦恼

只有分层,如何迭代开发呢?

例如《代码之道》一书中就论及了这一点:

为了得到客户经常性的反馈,快速迭代有个基本前提:开发应该是“深度优先”,而不是“广度优先”。

广度优先极端情况下意味着每一个功能进行定义,然后对每个功能进行设计,接着对每个功能进行编码,最后才能对所有功能一起测试。而深度优先极端情况下意味着每个功能完整的进行定义、设计、编码和测试,而只有当这个功能完成之后,你才能做下一个功能。当然,两个极端都是不好的,但深度优先要好的多。对于大部分团队来说,应该做一个高级广度设计,然后马上转到深度优先的底层设计和实现上去。

为了支持迭代开发,逻辑架构设计中必须(注意是必须)引入分区。分区是一种单元,它位于某个层的内部,其粒度比层 要小。一旦架构师针对每个层进行了分区设计,“深度优先”式的迭代开发就非常自然。

架构中引入分区(Partition),支持迭代开发,支持迭代开发.png)

架构是迭代开发的基础。架构师若要在“支持迭代”方面不辱使命,必须注重“分区的引入”--这也是划分子系统的必用策略之一。

13.1.3. 机制的提取

Grady Booch在他的著作中指出:

机制才是设计的灵魂所在......否则我们就不得不面对一群无法相互协作的对象,它们相互推搡着做自己的事情而不关心其他对象。

机制之于设计是如此的重要。那么,什么是机制呢?

那“机制”的定义是:软件系统中的机制,是指预先定义好的、能够完成预期目标的、基于抽象角色的协作方式。机制不仅仅包含协作关系,同时也包含了协作流程。

对于面向对象方法而言,“协作”可以定义为“多个对象为完成某种目标而进行的交互”,而“协作”和“机制”的区别可以概况为:

基于接口(和抽象类)的协作是机制,基于具体类的协作则算不上机制。

直接组装也称为协作

基于抽象对象的协作才可称为机制

对于编程实现而言,在没有提取机制的情况下,机制是一种隐式的重复代码--虽然语句直接比较并不相同,但是很多语句只是引用的变量不同,更重要的是大段的语句块结构完全相同。如果提取了机制,它在编程层面体现为“基于抽象角色(OO中就是接口)编程的那部分程序”。

对于逻辑架构设计而言,机制是一种特殊的子系统--架构师在划分子系统时不要忘记这一点。最容易理解的子系统,是通过“直接组装”粒度更小的单元来是吸纳软件的”最终功能“。在实现不同的最终功能时,可以重用同一个机制,避免重复进行繁琐的”组装“工作。例如,网络管理软件中拓扑显示和告警通知都可利用消息机制。

提取通用机制的示例

13.1.4. 总结:回顾”三维思维“

至此,我们讨论了划分子系统的3种手段:分层的细化分区的引入机制的提取。通过这3种手段的综合运用,就可更理性、更专业的展开逻辑架构的设计。

划分子系统必须三管齐下,综合运用3种手段

如何通过关注点分离来达到“系统中的一部分发生了改变,不会影响其他部分”的目标呢?

首先,可以通过职责划分来分离关注点,面向对象的关键所在,就是职责的识别和分配。每个功能的完成,都是通过一系列职责组成的“协作链条”完成的;当不同职责被合理分离之后,为了实现新的功能只需构造新的“协作链条”,而需求变更也往往只会影响到少数职责的定义和实现......

其次,可以利用软件系统各部分的通用性不同进行关注点分离。不同的通用程度意味着变化的可能性不同,将通用性不同的部分分离有利于通用部分的重用,也便于专用部分修改......

另外,还可以先考虑大粒度的子系统,而暂时忽略子系统是如何通过更小粒度的模块和类组成的......

架构设计关注点分离原理示意

总结了上述的架构设计关注点分离原理。可以说,根据职责分离关注点,根据通用性分离关注点,根据不同粒度级别分离关注点是三种位于不同“维度“的思维方式,所以在实际工作中必须综合运用这些手段。

于是,不难理解分层的细化分区的引入机制的提取这3种划分子系统手段之间的关系:它们处在思维的3个维度上

首先,分层和机制位于不同的维度:职责维度和通用维度。

分层和机制位于不同的维度

另外,是否引入分区,设计所“覆盖”的Scope是完全相同的。原因是层的粒度较大,而是层内部引入的分区的粒度更小,便于组合出一个个功能(支持迭代开发)。这是第三维:粒度。

粒度维度:分区的引入

看来,分层的细化、分区的引入、机制的提取这3个手段不是相互替代的关系,而是相辅相成的关系。

13.1.5. 探究:划分子系统的4个重要原则

重要的内容就值得多讲几遍。

下面的分层的细化、分区的引入、机制的提取这3种策略背后的4个通用设计原则:

  • 职责不同的单元规划不同子系统
  • 通用性不同的单元划归不同子系统
  • 需要不同开发技能的单元划归不同子系统
  • 兼顾工作量的相对均衡,进一步切分到多个原则综合作用的结果

3种子系统划分策略背后4大原则

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