架构整洁之道

目标

用最少的人力成本满足构建和维护该系统的需求

衡量指标

版本迭代 -- 工程师团队规模
版本迭代 -- 代码总行数
版本迭代 -- 代码变更行数

软件系统的价值

行为价值
按需求文档编写代码
可用性
功能性bug
性能
稳定性
紧急，但是并不总是重要，在紧急重要矩阵中占据A、C位置
架构价值
Soft ：当需求变更时，所需的软件变更必须简单方便
变更实施的难道应该和变更的范畴（scope）成等比，而与变更的具体形状（shape）无关
不紧急，占据B、D，D的工作就是过度设计，过度设计会提升开发和维护成本

编程范式

目的 ：设置限制，告诉我们不可以做什么
现有范式 ：
结构化编程 ：
目的 ：对控制权的直接转移进行了限制和规范
内容 ：可以用顺序接口、分支结构、循环结构这三种结构构造出任何结构。限制goto的使用
意义 ：用代码把一些已证明的结构串联起来，就可以推导出整个程序的正确性。实际上没有办法证明每个程序段是正确的，只能证伪，如果所有的基本单原都无法证伪，那么整个就是无法证伪的，那目前就是正确的。
延伸 ：物理学与数学的区别，物理学的基本公式都是没有办法证明的，只能证伪，所以物理是实验科学，没有一个公式是完全靠得住的，只是目前靠得住。数据的基本公式都是可以证明的。
面向对象编程 ：
目的 ：对程序控制权的间接转移进行了限制和规范
定义 ：
封装 ：只暴露部分函数，数据则完全不暴露
继承
多态 ：其实只是函数指针的一种应用，通过接口和实现，抽象类和继承，替代了函数指针的使用
意义 ：函数指针，是跨越组件边界的方法，是组件独立部署的基础，依赖反转的基础。依赖反转指的是让依赖与控制流向相反。
函数式编程 ：
目的 ：对赋值进行了限制和规范
趋势 ：如果有足够大的存储量和计算量，应用程序可以用事件溯源的方式，用完成不可变的函数式编程，只通过事物记录，从头计算状态
意义 ：所有的竞争问题、死锁问题、并发问题都是由可变变量导致的。
应用 ：通过将状态修改的部分和不需要修改的部分分隔成单独的组件，提高系统的稳定性和效率

设计原则 ：SOLID

意义 ：
如何将数据和函数组织成类
如何将类链接起来成为组件和程序
内容 ：
OCP : 开闭原则
目标 ：让系统易于扩展，同时限制每次修改所影响的范围
实现 ：划分组件，并将组件间依赖关系按层次结构进行组织
本原则是我们进行架构设计的主导原则
SRP ：单一职责原则
目标 ：指导类、组件拆分
定义 ：任何一个软件模块，都应该有且只有一个被修改的原因，“被修改的原因”指系统的用户或所有者
痛点 ：同样的一块逻辑，如果服务于两个价值主体 ：因为一个价值主体而修改，那么第二个价值主体期望的功能将被影响。比如CTO和COO都要员工的工时，分别用于计算薪资和汇报，两者的计算方式可能目前是相同的，一方有了更改，另一方就bug了
如果一块代码，归属于两个团队共同维护 ：就会有代码合并问题
LSP : 里氏替换原则
目标 ：指导接口与实现方式（边界处理）
内容 ：不是实现了同一个接口，它们的行为就一致并可以互相替换，长方形正方形是典型的案例
如果两个组件，替换之后需要分别做特别的设置，那就说明抽象的还不足够，会引入许多if-else，可以同配置清单等方式消除
ISP ：接口隔离原则
目标 ：指导接口的定义（边界处理）
内容 ：不依赖任何不需要的组件、类、方法
如果不同的用户分别使用一个大接口的几个不同的方法，那么应该把这个大接口拆分为针对这些用户的小接口
DIP : 依赖反转原则
目标 ：指导依赖方向（依赖）
内容 ：组建间跨越边界的源码依赖的方向永远与控制流的方向相反

组件

定义 ：是软件的部署单元，是整个软件系统可以独立完成部署的最小实体
拆分三原则 ：
REP ：复用、发布等同原则 -- 内容 ：软件复用的最小粒度应等同于其发布的最小粒度
CCP ：共同闭包原则
内容 ：将为了相同目的而同时修改的类放在同一个组件中，是SRP原则在组件层面的描述
执行 ：对大部分应用程序而言，可维护性的重要性远远大于可复用性
因为一个原因需要做修改，这个修改最后在同一个组件中，如果分散在多个组件中，那么开放、提交、部署的成本都会提升
CRP ：共同复用原则
内容 ：不要强迫一个组件依赖它不需要的东西，是ISP原则在组件层面的描述
张立图 ：
架构设计中有许多矛盾，研发性和复用性的矛盾，而研发性本身又有粘性（CCP）和排斥性的矛盾（CRP）
架构师做的往往是在这个张立图中找到一个最符合现在需要的点，而这个平衡也是不断变化的，根据项目的规模、迭代的节奏等。

依赖三原则 ：

无依赖环原则 ：
互相依赖的组件，实际上组成了一个大组件，这三个组件要一起发布、一起做单元测试
通过依赖反转原则可以解依赖环
稳定依赖原则 ：
内容 ：
依赖必须指向更稳定的方向，接口是最稳定的。
组件的稳定性，指的是组件的变更空难度，影响因素有很多，比如代码的体量大小、复杂度、清晰度等，但最最重要的一个因素就是依赖的数量 -- 让组件难于修改的一个最直接的方法就是让很多其他组件依赖于它
定量指标 ：不稳定性（|） = 出向依赖数量 / (入向依赖数量 + 出向依赖数量）
方法 ：可以通过抽接口，共同依赖接口的方式，修正违反文档依赖的地方
稳定抽象原则 ：
内容 ：
一个组件的抽象化程度应该与其稳定性保持一致
为了防止高阶架构设计与高阶策略难以修改，通常抽象出稳定的接口或抽象类。越稳定的库就应该越抽象，这样它的稳定性就不会影响它的扩展性
定量描述 ：抽象程度（A） = 组件中抽象类和接口的数量 / 组件中类的数量
将不稳定性和抽象程度分别作为横轴和纵轴，画一个二维的图，（0,1）-（1,0）连线就是主序列线。靠近（0,0）的区域是痛苦区，改动成本很大，但是又很具体。靠近（1,1）的是无用区，非常抽象，但是没有别的组件依赖它，改动成本很小，通常是废弃的。
离主序列先的距离D = | A + | -1 | ,可以定量化的衡量一个组件的健康程度。在D满足期望的条件下，约靠近（0,1）和（1,0）越好

软件架构

目的 ：
终极目的 ：最大化程序员的生产力，最小化系统的总运营成本
细化目的 ：支撑软件系统的全生命周期，让系统便于理解、易于修改、方便维护、轻松部署
方针 ：
选型指的是无关紧要的细节设计
选型例子 ：
具体选用那个存储方式，或那个数据库
数据库 ：擅长于内容的查询
文件 ：擅长于文件的快速查找和整体读取
如果硬盘被淘汰时，用什么存储系统差别不大
使用哪种web服务
使用哪种框架 ：
框架的使用文档是开发者角度写的，他自然吹嘘自己能力，希望你完全耦合他们的框架
风险 ：
产品发展，框架不再满足需求
框架本身朝着我们不需要的方向演进
未来我们可能希望迁到一个新的更好的框架上
边界约完善，开发和部署成本越高，所以不完全边界能解决的，不要用完全边界，低层次解耦能解决的，不要用高层次解耦
内容 ：
组件拆分 ：
拆分 ：
水平分层 ：
一条策略距离系统的输入、输出越远，它的层次越高
例子 ：
UI界面
应用独有的业务逻辑
领域普适的业务逻辑
存储
按用例垂直切分
每个用例几乎涉及到所有的水平分层，如何做到新加用例，不影响旧的用例
比如 ：订单，聊天
重复 ：
如果两段代码，看起来重复，但是走的是不同的演进路径，就不是真正的重复
解耦模式 ：
源码层次 ：做了接口、类依赖上的（不完全的）解耦，但是放在同一个组件中，通常放在不同的路径下
部署层次 ：任然运行在同一个机器上，彼此通过函数调用通讯
服务层次 ：
运行在不同的机器上，通过url、网络数据包等方式进行通讯
服务不等同于模块，比如横跨型变更需要改动所有服务，但是可能并不会改动架构
从上到下，（开发、部署）成本依次升高，如果低层次的解耦已经满足需要,不要进行高层次的解耦
组件是一组描述如何将输入转化为输出的策略语句的集合，这些策略的变更原因、时间、层次相同
组件排列（依赖）：依赖关系与数据流控制流脱钩，与组件所在层次挂钩。所以组件的依赖是与组件的水平分层息息相关的
业务实体 ：
包含关键业务数据和业务逻辑
与界面无关、与存储无关、与框架无关，只有业务逻辑，没有别的
用例 ：
特定场景下的业务逻辑 ：
三要素 ：
需要用户提供的输入数据（注意解耦输入方式，这里只关心数据）
用户应该得到的输出数据（注意解耦输出方式，这里只关心数据）
从输入数据到输出数据，应该采取的处理步骤
注意 ：
不要把业务实体直接当做输入数据对象或者输出数据对象，因为他们会以不同的原因的速率发生变更
接口适配器 ：
整个MVC
对存储、设备、界面等的接口声明和使用
框架与驱动程序 ：
因为与硬件太相关的部分，比如用户界面，是不可测的，所以这里的边界处理通常使用谦卑对象模式
谦卑对象要有自知之明，简化到不能再简化，不应该包含对数据的任何处理。数据处理全部放到接口适配器（比如视图模型）中。
测试层 ：
测试也是一个组件
测试关键之外是耦合，测试如何依赖所有的其他组件的所有接口，那测试就是脆弱的，任何改动都引起n个case失效。
解法是给测试层单独写一套特有的API
组件通信 ：
方式 ：
接口调用
服务调用
完全边界 ：
调用双方都声明接口
专用的输入数据类型
专用的返回数据类型
不完全边界
省掉最后一步
保留到源码层次的解耦
声明好接口，做好分割后，任然放在一个组件中。等到时机成熟时再拆出来独立编译部署
单向边界 ：
正常的切割，应该使用两个接口，两个雷各自使用对方的接口而不是直接使用类，但是这样的开发成本很大，所以，只实现一个接口，高层用接口调用底层，而底层直接使用高层的类
门户模式 ：
控制权的间接转移不用接口和实现去做，而是用门户类去做，接口都不用声明了。
软件系统的声明周期 ：
开发 ：
不同团队负责的组件不交叉
不使用大量复杂的脚手架
部署 ：
减少组件数量，内部组件外部组件结合的方式
不依赖成堆的脚本和配置文件
运行 ：
这方面的价值对架构的影响最小
不同吞吐量、不同的响应时长要求，是架构设计要考虑的点。采用微服务？单线程？多线程？
架构应起到揭示系统运行的作用 ：用例、功能、行为设置应该都对开发者可见的一级实体，以类、函数或模块的形式占据明显位置，
命名能清洗地描述对应的功能
维护 ：
探秘成本 ：
对现有软件系统的挖掘，确定新功能或修复问题的最佳位置和方式
风险成本 ：
做改动时，可能衍生出新的问题