架构设计三原则

业务千变万化,技术层出不穷,设计理念也是百花齐放,看起来似乎很难有一套通用的规范来适用所有的架构设计场景。但是在研究了架构设计的发展历史、众多的互联网公司架构设计后,有几个共性的原则隐含其中,这就是:合适原则、简单原则、演化原则,架构设计时遵循这几个原则,有助于你做出最好的选择。

          合适原则合适原则宣言:“合适优于业界领先”。

          简单原则简单原则宣言:“简单优于复杂”。

          演化原则演化原则宣言:“演化优于一步到位”。

软件领域的复杂性体现在两个方面:

     1. 结构的复杂性结构复杂的系统几乎毫无例外具备两个特点:组成复杂系统的组件数量更多;同时这些组件之间的关系也更加复杂

        结构上的复杂性存在的第一个问题是,组件越多,就越有可能其中某个组件出现故障,从而导致系统故障。这个概率可以算出来,假设组件的故障率是 10%(有 10% 的时间不可用),那么有 3 个组件的系统可用性是(1-10%)×(1-10%)×(1-10%)= 72.9%,有 5 个组件的系统可用性是(1-10%)×(1-10%)×(1-10%)×(1-10%)×(1-10%) =59%,两者的可用性相差 13%。

        结构上的复杂性存在的第二个问题是,某个组件改动,会影响关联的所有组件,这些被影响的组件同样会继续递归影响更多的组件。

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        以上面图中 5 个组件组成的系统为例,组件 A 修改或者异常时,会影响组件 B/C/E,D 又会影响 E。这个问题会影响整个系统的开发效率,因为一旦变更涉及外部系统,需要协调各方统一进行方案评估、资源协调、上线配合。结构上的复杂性存在的第三个问题是,定位一个复杂系统中的问题总是比简单系统更加困难。首先是组件多,每个组件都有嫌疑,因此要逐一排查;其次组件间的关系复杂,有可能表现故障的组件并不是真正问题的根源。

          2. 逻辑的复杂性意识到结构的复杂性后,我们的第一反应可能就是“降低组件数量”,毕竟组件数量越少,系统结构越简。最简单的结构当然就是整个系统只有一个组件,即系统本身,所有的功能和逻辑都在这一个组件中实现。不幸的是,这样做是行不通的,原因在于除了结构的复杂性,还有逻辑的复杂性,即如果某个组件的逻辑太复杂,一样会带来各种问题。逻辑复杂的组件,一个典型特征就是单个组件承担了太多的功能。以电商业务为例,常见的功能有:商品管理、商品搜索、商品展示、订单管理、用户管理、支付、发货、客服……把这些功能全部在一个组件中实现,就是典型的逻辑复杂性

          软件架构从字面意思理解和建筑结构非常类似,事实上“架构”这个词就是建筑领域的专业名词,维基百科对“软件架构”的定义中有一段话描述了这种相似性:

从和目的、主题、材料和结构的联系上来说,软件架构可以和建筑物的架构相比拟。

          软件架构描述的是一个软件系统的结构,包括各个模块,以及这些模块的关系;建筑架构描述的是一幢建筑的结构,包括各个部件,以及这些部件如何有机地组成成一幢完美的建筑。然而,字面意思上的相似性却掩盖了一个本质上的差异:建筑一旦完成(甚至一旦开建)就不可再变,而软件却需要根据业务的发展不断地变化!


例如 Windows 系统的发展历史

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对比 Windows 8 的架构和 Windows 1.0 的架构,就会发现它们其实是两个不同的系统了!

对于建筑来说,永恒是主题;而对于软件来说,变化才是主题。软件架构需要根据业务的发展而不断变化。

          考虑到软件架构需要根据业务发展不断变化这个本质特点,软件架构设计其实更加类似于大自然“设计”一个生物,通过演化让生物适应环境,逐步变得更加强大:首先,生物要适应当时的环境。其次,生物需要不断地繁殖,将有利的基因传递下去,将不利的基因剔除或者修复。第三,当环境变化时,生物要能够快速改变以适应环境变化;如果生物无法调整就被自然淘汰;新的生物会保留一部分原来被淘汰生物的基因。

          软件架构设计同样是类似的过程:首先,设计出来的架构要满足当时的业务需要。其次,架构要不断地在实际应用过程中迭代,保留优秀的设计,修复有缺陷的设计,改正错误的设计,去掉无用的设计,使得架构逐渐完善。第三,当业务发生变化时,架构要扩展、重构,甚至重写;代码也许会重写,但有价值的经验、教训、逻辑、设计等(类似生物体内的基因)却可以在新架构中延续。

          架构师在进行架构设计时需要牢记这个原则,时刻提醒自己不要贪大求全,或者盲目照搬大公司的做法。应该认真分析当前业务的特点,明确业务面临的主要问题,设计合理的架构,快速落地以满足业务需要,然后在运行过程中不断完善架构,不断随着业务演化架构。

 

 

 

 

 

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posted @ 2026-04-03 19:24  Py猫的故事  阅读(19)  评论(0)    收藏  举报
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