架構師必須了解的30條設計原則

  衆所周知，架構師的角色，更偏向于策劃、而非指揮，塑造、而非支配，其存在的意義，在于引導大家讨論、而非自己主宰一切。

  但是，具體應該如何執行呢？本文作者整理了 30 個公認的架構原則，來幫助大家解決此問題。也許有的原則，你從未聽說，但你看完就能快速學會。

  相信你學會了，工作起來也會事半功倍，或許還可幫你避免很多無用的加班！

  我們在設計軟體的過程中，把握的一個關鍵點是：軟體架構并非由架構師負責設計。我們的架構不是由架構師制定，然後交給其他人來實施。

  相反，架構的設計任務由真正編寫代碼的團隊負責。架構師負責對工程師設計的架構進行修複、策劃和改進。我們的架構團隊是指導員和把關人，而非獨裁者。

  在短期内，由一位架構師來制定架構的确既快捷又實惠。但是，從長遠來看，我們會組建一個團隊，讓他們自己不斷思考、改善架構，并從他們的錯誤中來提升自己。

  當我們專注于團隊時，他們自然會随着時間的推移而變得更好。架構團隊的首要任務是：盡可能保證架構容易執行。此外，架構評審也存在缺陷。

  就像 Paul （@pzfreo）描述的架構評審那樣：架構師參與進來，聽一會，發表一點評論然後就走了。作為一名架構師，你對架構發表自己的看法和意見無可厚非。但是，如果你不夠投入和細心，你的意見可能會讓團隊感到困惑，團隊就無法确定正确的做法到底是什麼。

  接下來我會将30個架構原則一一列出，其中一些原則是衆所周知的，而有些則源于我的個人經驗和心血。

基本原則

原則1： KISS (Keep it simple,sutpid) 和保持每件事情都盡可能的簡單，用最簡單的解決方案來解決問題。

原則2：YAGNI（你不需要它）原則 ，隻在需要時建構。

原則3：先學會爬，然後再學會走，最後學會跑。換句話說，先保證能夠正常運作，然後優化它使其更好，最後逐漸讓它變得完美。使用疊代開發，采用靈活開發模式。為每個功能制定一個開發周期（最多2周），然後不斷疊代。

原則4：自動化測試是建構穩定、高品質産品的唯一方法。通過自動化測試提升創造力，所有一切都可以自動化！在設計時應當好好考慮自動化。

原則5：注重投資回報率（ROI）并将最多的注意力放在最重要的地方。

原則6：了解使用者并相應地平衡資源。大多數産品都有數千個最終使用者，大緻需要20個開發人員和100個 DevOps 人員。不要花費數月的時間來建構一個不太可能使用 DevOps 的使用者界面（他們更喜歡腳本）。這是原則5的特例。

原則7：功能的設計和測試盡可能獨立。如果在設計時考慮到這一點，長遠來看，它将省去很多麻煩，否則隻有一切建構完成時你才可以開始測試整個系統。此外，遵循這個原則，版本釋出也會更加順利。

原則8：警惕搜尋引擎中花裡胡哨的架構方案。我們天生都喜歡令人奪目的設計。如果你按奈不住， 就可能把太多根本不需要的功能和解決方案引入到你的架構中。

功能選擇

原則9：想要準确知道使用者如何使用我們的産品是很難的。是以我們要推行MVP（最小可行産品）。該理念的核心在于：先制定一些用例，完成用例所涉及的相關功能，立即釋出産品，然後根據回報和經驗對産品進行優化。

原則10：盡可能減少功能，如有疑問則将其删除。許多功能可能從未使用，你隻需為其留一個擴充接口即可。

原則11：聽取客戶的意見，看他們想要什麼功能。

原則12：當客戶要求的功能影響到其他子產品時，要勇于和客戶辯論。從大局出發，嘗試找到另一種方法來處理問題。就像 Fords 所說的那樣“每當我問顧客需要什麼的時候,他們總是會說需要跑得更快的馬”。請記住，你才是專家。你應該主導一切，做出正确和專業的決定。雖然使用者可能當時有些疑惑，但最終他們會感謝你的。

服務端設計和并發

原則13：要知道一個server是如何運作的，從硬體到作業系統，直到程式設計語言。優化IO調用的數量是你通往最好架構的首選之路。

原則14：遵循 Amdhal 的同步定律。線程之間共享的可變資料會降低程式速度。如果可以，請使用并發資料結構，并且僅在必要時使用同步。盡可能少地使用鎖。如果你打算線上程鎖期間阻塞，請確定自己足夠了解具體細節，因為這裡存在極大的隐患。

原則15：如果你的設計是基于事件驅動的非阻塞架構，那就不要阻塞線程或者線上程中執行 IO 操作。一旦這樣做，系統将慢如蝸牛。

分布式系統

原則16：無狀态系統具有良好的擴充性。我們要盡可能了解和使用無分享架構。

原則17：除非你能夠掌控用戶端和伺服器的所有代碼，否則消息傳遞失敗的情況在所難免。盡量減少你的系統依賴的因素（例如使用原則18）。

原則18：盡可能實施幂等操作。這樣它就很容易恢複，你至少可以保證傳遞沒問題。

原則19：了解 CAP 定理。可擴充的事務（分布式事務）是很難的 。盡可能使用補償，基于 RDBMS 的事務很難擴充。

原則20：分布式系統共識不支援擴充，也無法進行組通信，不支援群集範圍内的可靠消息傳遞。其最大節點限制大約是八個節點。

原則21：在分布式系統中，你很難隐藏分布式系統中的延遲和故障。（參見分布式計算的謬誤解釋 ）。

使用者體驗

原則22：了解你的使用者以及他們的目标：他是新手、專家還是臨時使用者？他對計算機科學了解多少？極客看重擴充功能，開發人員關注示例和腳本，普通人則更在乎界面。

原則23：最好的産品應當不需要使用者手冊，使用者應該一看就會用。

原則24：當你無法在兩個選項之間做出決定時，請不要通過配置選項的方式來呈現問題。這會給使用者和架構師帶來麻煩。對于系統如何運作的細節，他們沒有你了解，他們怎麼能做出決定呢？最好的方案是找到一個每次都有效的選擇；其次是自動做出選擇；第三個方案是添加配置參數并設定合理的預設值。

原則25：始終具有合理的配置預設值。

原則26：設計不良的配置會制造麻煩，始終配置幾個示例值。

原則27：詢問使用者配置值的時候，注意選擇使用者無需即可設定的值（例如，不要問使用者需要的最大緩存條目數量，而是要問他想要用于緩存的記憶體數量）

原則28：如果發現未知配置，則抛出錯誤。永遠不要忽視它。在調試過程中，無提示的配置錯誤會浪費我們很多調式時間。

難點

原則29：嘗試新語言很容易，但要正确使用卻很難。除非公司願意組建一個十人團隊并花一年的時間來學習，否則盡量不要這樣做。如果你仍不死心，請閱讀有關語言設計的五個問題後再做定奪。

原則30：可組合的拖放 UI 很難實作，除非團隊準備投入10人年的資源，否則不要去做。最後，談一下我的感受。在理想情況下，一個平台應當由多個正交元件組成，每個元件負責一個方面（例如，安全性、消息傳遞、注冊、調解、分析，等等）。使用這些功能建構的系統将是最佳的。不幸的是，現實中我們很難達到這樣的狀态。因為在項目初始狀态時，很多事情是不确定的，你無法做到這樣的獨立性，現在我認為在開始的時候适當的重複是必要的，當你嘗試鏟除他們的時候，你會發現引入了新的複雜性，分布本身就意味着複雜。有時候治愈的過程要比疾病本身更加的糟糕。

總結

作為一個架構師，我們應該像園丁一樣思考、塑造、策劃和去除雜草而不是定義和建構。雖然在短期内，由一位架構師來制定架構的确既快捷又實惠。但是，從長遠來看，團隊的力量才是最強的。如果你不夠投入和細心，你隻指出錯誤，但是不道明錯誤原因，那麼你的意見可能會讓團隊感到困惑。避免這種情況的一種方法是擁有一套普遍接受的原則，這些原則是讨論架構時遵循的基本點，也是初學者學習架構的好資源。是以想成為 一名優秀的架構師，還是需要長期的磨練以及時間的驗證，當然随時保持學習的狀态也是非常重要的。當你學會更多知識，你便會更清晰的解決各種複雜的架構問題。