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美丽的架构,是用更少的机制做更多的工作

原创 Linux操作系统 作者:hzbook2008 时间:2011-05-30 18:38:13 0 删除 编辑
架构之美(china-pub全国独家首发)(09年度畅销榜TOP50)(全球19位顶尖架构师智慧结晶)(荣获2009年度引进版优秀图书奖)

《架构之美》序(By Stephen J. Mellor)

使用随意的、非正式的工程技术去开发高性能、高可靠性和高品质的软件系统会遇到非常多的困难。这些技术对于过去要求较低的系统也许还能对付,而目前 系统的复杂性已经达到了这样一种程度:如果不开发并维护一个基础架构,利用它将系统组织成一致的整体并避免零碎的实现,那么我们就无法应对,必将导致测试 和集成失败。

但是,建立一个架构是一项复杂的任务。很难得到合适的例子,因为要么必须考虑专有权,要么刚好相反,有人需要向各式各样的环境推销某一种架构风格。架构是很大的概念,这使得很难在不吓坏读者的情况下来记录或描述。

但是,美丽的架构展示了一些普遍原则,下面我列出了几点:

一处一个事实

重复导致错误,所以应该避免。每个事实应该是单一的、不可分解的单元,每个事实必须独立于其他事实。当改变发生时(这是不可避免的),只有一个地方 需要修改。数据库设计者很熟悉这一原则,它以范式(normalization)之名规范化了。这个原则也不那么规范地应用于行为,名为提取公因式 (factoring),即同样的功能提取出来,放到独立的模块中。

美丽的架构找到了一些方法来定位信息和行为。在运行时,形成了分层,即系统可以按层来划分,每个层代表了一层抽象(abstraction)或一个领域(domain)。

自动传播

一处一个事实听起来不错,但出于效率的考虑,某些数据或行为常常会重复。为了维护一致性和正确性,这些事实的传播必须在构建时自动进行。

美丽的架构是由一些构建工具支持的,结果导致了元编程(metaprogramming),将一个事实从一处传播到多处,在那些地方有效地使用它们。

架构也包含构建

架构不仅包含运行时系统,而且必须包含它的构建方式。只关注运行时代码会导致架构随时间的推移而退化。

美丽的架构是经过深思熟虑的。它们不仅在运行时是美丽的,在构建时也是美丽的;利用同样的数据、函数和技术来构建系统,就像在运行时使用的那样。

最少量机制

实现某个功能的最佳方式要视情况而定,但是美丽的架构不会追求“最佳”。例如,有许多种方式可以存储和查找数据,但如果系统利用一种机制达到了性能要求,就会考虑编写、验证和维护较少的代码,以及占用较少的内存。

美丽的架构使用一组最少的机制来满足整体的需求。找到每种情况下的“最佳”,会导致各种容易出错的机制的产生,而用极简的方式来添加机制则会得到更小的、更快的、更健壮的系统。

构建引擎

如果您希望构建脆弱的系统,就采用Ivar Jacobson的建议,将架构建立在用例的基础上,每次实现一个功能(例如,使用“控制器”对象)。但是,可扩展的系统依赖于虚拟机的构建,即由更高层提供的数据来“编程”的引擎,一次实现多个应用功能。

这个原则以多种外观出现。虚拟机的“分层”可以追溯到Edsger Dijkstra。“数据驱动的系统”提供了引擎,依赖于系统中的编码常量,让数据来定义特定情况下的具体功能。这些引擎是高度可复用的,也是美丽的。

O(G),增长的阶

在以前,我们会考虑算法的“阶”,例如,根据对一组一定数量的元素进行排序的时间来分析排序的性能。许多书籍都是围绕这个主题来写的。

这同样适用于架构。例如,一个投票程序在少量数据的情况下工作得很好,但数据量增大时响应时间就变得难以接受。按照中断或事件来组织所有的工作,在开始时会工作得很好,但后来可能突然出现问题。美丽的架构会考虑可能的增长方向,并能够支持这种增长。

抵制熵增

美丽的架构设计了一条最容易维护的路线,随着时间的推移仍能够保持架构,所以延缓了“系统熵增定律”的效果。该定律指出,系统会随着时间的推移变得越来越乱。维护者必须适应该架构,这样变更才能与架构保持一致,不增加系统的熵。

一种方法是利用敏捷开发的隐喻(Metaphor)概念,它是一种简单的方式,说明架构像什么。另一种方法是使用大量的文档,并以解雇相威胁,虽然这种方法难以取得长久的效果。然而,这通常与工具有关系,特别是那些生成系统的工具。美丽的架构必须保持美丽。

这些原则是高度相关的。只有在你实现了自动传播时,一处一个事实才行得通,而自动传播又只有在架构考虑到构建时才有效果。类似地,构建引擎和最少量 机制支持一处一个事实。抵制熵增是长时间保持架构的要求,它靠的是架构包含构建方法并支持自动传播。而且,如果忘记考虑系统将以何种方式增长,将导致架构 不稳定,最终会在极端但可预见的环境下失败。将最少量机制与构建引擎的观点结合起来,就意味着美丽的架构通常包含一组有限的模式,同时支持构建任意的系统 扩展,这相当于“按模式扩展”。

简而言之,美丽的架构用更少的机制做更多的工作。

《架构之美》(Beautiful Architecture)由Diomidis Spinellis和Georgios Gousios汇编而成,当你阅读本书时,你可以通过每章提供的具体例子,寻找这些原则并思考它们的意义。你也可以寻找违反这些原则的情况,想想这是否导致架构变得丑陋,或涉及某些更高的原则。

在写这篇序时,作者问我能否说说如何才能成为好的架构师。我笑了起来。如果我知道的话……但是接着我从自己的经历中想到,有一种特效方法(注)可以 帮助人们成为美丽的架构师。这种方法就是永远不要相信你最近创建的系统是唯一的,应设法寻找不同方法来解决相同类型的问题。本书提供的美丽架构的示例就能 帮助你朝着实现这个目标迈出一步。

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