互联网公司的架构设计要怎么落地？| 技术头条
作者 | 张辉清
责编 | 胡巍巍
你做架构设计了吗？你认为要不要做架构设计？你的公司有没有做架构设计？互联网公司的架构设计又要怎么做？
我不知道你是怎么想的，在我得到的答复中，大部分人认为要做架构设计，但自己却很少做，自己经历的公司也少有做架构设计。
这里是矛盾的，难道大部分人和公司都犯错了吗？
应该不是这样。专职的架构师越来越少，架构部门也大都解散，为什么会是这样，我们该怎么办？
初识架构设计
软件工程一般可分为需求、设计、编码、测试、部署、维护。既然架构设计是一个过程，那么就有输入和输出。架构设计输入的是PRD产品说明书，输出的是架构设计文档，中间是处理过程和工具，具体如下：
输入：功能需求和非功能需求，从PRD中提取；
过程和工具：
1.设计的目标和思路
2.功能设计：用例视图、用例活动图
3.应用：边界、逻辑架构、接口、领域图
4.数据存储
5.物理架构、安装部署
6.非功能设计
输出：设计说明书，表述工具有Word、Visio、UML等
需求是我要什么即What，而架构设计是我要怎么做即How。架构设计为施工阶段提供了指导，有利于接下来的编码、测试、部署和维护，包括项目排期、人员分工、配合、单元测试、物理部署、系统修改和升级。设计是施工的计划，没有计划就没有管理，计划可节约施工的成本和时间。如果没有架构设计就开始写代码，会导致很多的问题，干着干着就干不下去了，或干到一半必须得改等等现象。
应用架构设计案例
以下是一个真实的应用架构设计案例，《国内航班查询引擎项目》的架构设计过程如下：
2.1 功能清单
产品经理提供的PRD文档做得怎么样，第一眼就看它有没有功能清单。下图的功能清单表格主要有两个核心功能，一个是查询航班数据模块，另一个是清理缓存模块。
2.2 用例图与用例活动图
上图是用例图和用例活动图，用例图有查询航班数据和清理缓存，这与功能清单有对应关系。每一个用例都可以展开为用例活动图，产品经理的活动图关注的是业务的逻辑，我们的用例活动图关注是程序的业务逻辑，有更多的技术视角。如图所示，前台网站或Mobile发起查询请求后，经过参数验证，然后分别获取政策、获取贴点、获取价格、获取航班数据，再合并计算数据，最后构建返回数据。
2.3 领域图
上图是领域图，它从用例活动图演化而来，图中的行为与活动图有对应关系。如图所示，平台或Mobile触发查询引擎后，然后多线程获取政策数据、贴点数据、价格数据和航班数据，然后进行合并计算。领域图是应用程序的业务逻辑模型，它的每一个框有可能是一个类，也可能是一个类库，或是一个应用、一个子系统，它是可大可小、可伸缩、可扩展的。
2.4 接口设计
什么是接口？接口是契约、连接和交互，它是应用与外部世界的联系者。
有一位资深架构师说过，“我只需要设计好一套接口，让整个业务流转起来，我的工作就做完了，至于怎么实现我可以不知道”，这话有一定道理。
以上契约遵循统一的Request/Response实现模式设计规范。
2.5 分层设计
2.6 代码实现
左上图是第一个版本的代码实现，例如SearchVerify实现验证查询参数、CaculateBusiness实现合并计算、PolicyBusiness实现政策相关逻辑、PriceBusiness实现价格相关逻辑、DiscountBusiness实现贴点相关逻辑、CacheBusiness实现缓存逻辑、UserBusiness实现用户逻辑。右上图是第二个版本，相对第一个版本的实现要复杂些：ValidateBusiness对应验证查询参数、CaculateBusiness对应合并计算、PolicyBusiness对应政策、PriceBusiness对应价格、TiedianBusiness对应贴点、FilterPolicy对应政策过滤。可能你已经发现，不管代码怎么升级改造，只要领域模型没有发生变化，业务模块也就不会发生大的变化。
架构设计会改变编码方式，在架构设计阶段如果做好了领域模型，你就可以在编码施工阶段，先写业务逻辑层再写数据访问层。先定义好业务服务和数据接口定义，再根据数据定义来实现数据访问。这与表驱动的传统方式有所不同。先写数据层再写业务逻辑层，是先写好数据表的增删改查，然后业务逻辑层只是简单地调用一下数据层，便提供给界面层使用。它只是一个简单代理，完全没有发挥业务逻辑层应有的价值。
2.7 其它设计项
除了以上设计项，还有数据库设计、物理架构设计、非功能性设计。数据库设计有E-R图和表设计，物理架构设计有应用集群、应用部署图、域名等，非功能性设计有性能、可用性、伸缩性、扩展性、安全性等。最后是总结和表述，输出一份架构设计文档，详见下图和附档链接。
2.8 演化
以上是架构设计的关键过程，上一环是功能需求，下一环是代码实施，从功能需求到用例图，到用例活动图，到领域图、架构分层和核心代码，以领域模型为中心去构建业务逻辑代码，然后再实现数据库的访问。它们之间环环相扣，做不好领域图可能源自没有做好用例活动图，因为用例活动图是领域图的上一环。从功能到图纸到代码，从代码到图纸到功能，这是一个可演化可追溯的过程。架构设计如同施工图纸，能直接指导工程代码的实施，以及编码施工次序的改变。
更多知识探讨
什么是探讨，什么是培训？培训是我有知识和经验，然后教给大家，我是正确的，大家照着干就可以了。而探讨是我有一个很好的问题，来问大家，来请教大家，以启发你我的思维。接下来，与你一起探讨以下架构知识：
3.1 设计表述探讨
一定要有架构设计文档吗？按教科书是需要的，但真实的情况可能并不是这样，没有设计文档的情况并不少见。
架构设计文档要不要保存？项目做完后，它要保存多久呢？你待过的公司有保存吗？我们要沉下心来问问自己，追求真实比书本更为重要。
设计文档到底在为谁服务？为自己还是为别人？为半年后的自己，还是为公司或同事？
设计可以省掉吗？在没有设计文档的前提下，是否可以编写高质量的代码？如果文档可以省掉，那么架构设计过程呢？
架构设计文档的编写并不简单，可能要花一周或一个月的时间，成本较高。设计表述方式有多种，具体如下：
架构设计文档：它相当于造房子用的施工图纸，是相对比较正式的方式；
需求分析设计或项目排期会议：PRD出来后，研发成员一起开需求分析设计会，分析讨论的过程也是设计的过程。或者通过项目排期，在估算项目难易程度和排期时，也有设计分析的成分；
设计邮件：一份简单的设计邮件，内容大约有：问题描述、原因分析、技术方案、架构建议等；
非正式讨论：几个人站在白板前，讨论和画画，会议结束后再把它拍下发给参与人员。
3.2 关于UML
UML是Unified Modeling Language缩写，又称统一建模语言，是始于1997年一个OMG标准。它是一个支持模型化和软件系统开发的图形化语言，为软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持。它不仅统一了Booch、Rumbaugh和Jacobson的表示方法，而且对其作了进一步的发展，并最终统一为标准建模语言。UML图型主要有用例图、时序图、活动图、类图、状态图、组件图和部署图。
UML是设计表述和建模工具，虽然它的愿景是全生命周期，甚至用UML直接生成可执行软件。实际上这是很难的，不到真正写代码，不可能明确所有细节。当然，UML在设计过程中还是有一定作用的，例如时序图、类图、状态图，这些如果不用UML图来表示而用文字来描述的话，大家很难达成一致理解。
UML是理想建模工具吗？那什么是理想的建模工具呢？船泊业3D建模，在未生产前就在电脑里把整个船构建起来。塑胶建模工具ProE、商品房售楼部的沙盘，在未见实物前就可通过模型知道很多信息。理想建模工具应该是3D的、动态的、简单而形象的。UML只是一种表述你头脑中思想的工具，相对而言你头脑中的思想才重要，所选用的表述工具要根据双方的实际情况，简单清晰、利于沟通才是目的，并不一定就是UML。
3.3 关于设计模式
设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了重用代码，让代码更容易被他人理解。
设计模式于己于他于系统都是多赢的，设计模式使代码编制进一步工程化。每种模式都描述了一个不断重复发生的问题，以及该问题的核心解决方案，项目中合理地运用设计模式可以很好地解决很多问题。
GoF的设计模式共有23种，理解意图是运用设计模式的关键，一图胜万言，下面是图解23种设计模式。
设计模式是代码的形状，是代码结构设计的招式，是练功的套路，如同书是人类进步的阶梯。但练功是练功，打架是打架，真正的功夫要在大规模实战中所得。
从设计模式到代码，再从代码重构到设计模式。设计模式不仅是设计出来的，也是重构「长」出来的。虽然重构并非一定会得到与设计模式完全相同的抽象结果，但重构是设计模式的迭代补充。
设计模式如果使用得过早过多或不恰当，会给代码增加不必要的结构复杂度。重构和模式设计的良好结合，使代码更趋于品质和实用。
GoF设计模式是始于1995年的经典，主要解决当时软件的重用性、扩展性和可维护性问题。而在20多年后互联网时代的今天，版本迭代快、可随时在线更新，使用环境、语言和框架都已发生变化，许多模式是否还合时宜？
设计模式在面试的时候用得多，还是在实际开发中用得多？可能每个人答案都不一样，但每个工具都有其适用场景、收益和成本，思考这些有利于我们更好地使用它。
3.4 关于设计原则SOLID
设计原则是设计模式的关键所在，原则和方法是决策的思想指南，设计原则SOLID具体如下：
单一职责原则SRP：一个类只做一种类型的责任，一次只做一件事；
开闭原则OCP：对扩展开放，对修改关闭。开闭原则具有理想主义的色彩，它是面向对象设计的终极目标；
里氏代换原则LSP：任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现，它是一个建议或约定；
接口隔离原则ISP：不能强迫用户去依赖那些他们不使用的接口；
依赖倒置原则DIP：高层模块不应该依赖低层模块，但它们都应该依赖抽象，客户第一。
3.5 关于DDD
DDD是Domain Driven Design的缩写，翻译为领域驱动设计，它的核心是领域模型。什么是模型？装修人员从来没看过你的房子，但看过以下模型后，就能知道你要装修成什么样。
它的价值在于导航、精炼、统一表述。它能够帮助施工方和客户，全方面和多角度地去看待问题，而不是盲人摸象。它是利于沟通、实现、维护和扩展。
什么是领域？
领是领地的意思，域是边界的意思。领域是一个专业科目，是人为的划分，一个领域一个边界一个框，领域会随着规模、角度和时代的变更而发生变化。例如，公司规模很小的时候，没有财务部，一个人既当会计又当出纳。
当公司规模变大一些时，可以一位做会计，一位做出纳，可划分两个领域。当公司规模变得更大的时候，领域又变了，成立财务部，财务部里有N位，每人干的事情都不一样。业务在变，认知在变，领域的划分也要变。领域是主观的，它是对客观世界的阶段性认知。
领域模型处于业务问题与技术解决之间，先将业务对象抽象成领域模型，然后根据领域模型来实现技术对象。从对象到类再到对象，从具体到抽象再到具体，我们对抽象和具体再做进一步引申。
请问，是先有鸡还是先有蛋？
这个问题不好回答，给你一只具体的鸡和一个具体的蛋，你便能知道它们是父子关系、子父关系或没有关系，但是如果给你一只抽象的鸡和一个抽象的蛋，你是不知道它们是什么关系的。
再请问，是先有类还是先有对象？
这个问题也不好回答。
在设计阶段，是先有对象再有类，在编码阶段，是先有类然后再有对象。
整个过程是：架构师在设计阶段根据业务对象抽象出类，然后程序员在编码阶段，先编写类然后再New出一个对象。从对象到类再到对象，从业务问题到领域模型再到技术解决方案，从问题域到领域模型再到代码实施，这是领域驱动的核心所在。
领域驱动设计=从问题域驱动领域模型构建+从领域模型驱动代码实施。
以上是DDD的分层架构，包括仓储层Repository Layer、领域层Domain Layer、应用层Application Layer、表现层Presentation Layer、基础设施层Infrastructure Layer。从仓库中取出原材料，然后流水线将人、材料、工具组织起来，最后输出给表现层。
上图中，领域层不依赖于仓储层，而是仓储层依赖于领域层。这相当于传统三层中业务逻辑层不依赖于数据层，而是数据层依赖于业务逻辑层。
为什么要这样呢？
这是因为上层需要什么下层就提供什么，而不是下层有什么就提供什么，客户第一、按需生产都是这个道理。在技术的具体实现上即依赖倒置DIP，把接口放在上层，然后下层实现，最后使用IoC工具绑定即可。
3.6 设计不足与过度设计
什么是设计不足，什么是过度设计？
不能解决当前问题的就是设计不足；只能解决当前问题的是恰当设计；能解决当前问题，且又能解决未来一段时间问题的是良好设计；能解决当前问题，但面向未来设计过多，且成本较大，预测错误又不能解决未来问题的是过度设计。
我们要追求恰当设计或良好设计，特别是互联网项目，变化大、迭代快，很难预测未来发生的事项。
那什么是好的设计呢？
好的设计是实用的、易于理解的，是谨慎克制的、简单的，是能够落地的、考虑施工成本的。好的设计要解决业务的问题，你的设计再牛逼，但不能解决业务的问题，那么这个设计就是不好的设计。好的设计是谨慎克制的，不能为Show技术或个人意愿而过多使用复杂的技术。好的设计是能够落地的，如果你的设计在落地上出现很多问题，那么就是有问题的设计。
没有人在设计时失败，只有实施时失败。
3.7 架构设计是艺术
以上架构知识非常重要，但并不是知道了这些，就能做好架构设计了。这如同很多人都会画圆和直线，但并不会画画；很多人会使用钉板和菜刀，但并不能做一桌美味的佳肴。
我们探讨一个具体的问题，“能异步的尽量异步”，互联网公司程序员经常说的这句话，是否正确？
首先，程序员喜欢同步还是异步？用户喜欢同步还是异步？程序员为了并发量，会选择异步。用户不要等待，要求系统立即返回，会选择同步。
那么在什么情况下使用同步，什么情况下使用异步呢？有几个考虑因子，第一个是复杂度，同步=异步+轮询/通知，同步相对简单，异步则相对复杂。第二个是可靠度，如果是2/5/8秒概率较大，那么最好选用同步。第三个是用户体验，当使用异步后，用户体验也需要改进，可立即返回给用户一个单号和进度条。第四个是业务成熟度，业务成熟度分萌芽期、发展期、成熟期、衰退期这四个阶段。对于新业务，能同步就同步，当业务变得越来越成熟，访问量越来越大的时候，容易出现高并发量导致用户排队，这时异步是挺好的选择。
在实际问题面前，选择同步还是异步？
要看情况，需经过分析、思考，你需要知道每一种选择的利弊。分析的过程往往比决策更为重要，当你知道了每一种选择的利弊，这时你喜欢就好，因为你只有喜欢了才能把事情办得更好。
你的架构设计=你+架构设计，架构设计是科学，你是主观意识，最后的决策一定包含了你的个性和情感。科学到最后是艺术，架构设计是艺术。
互联网公司的架构设计要怎么落地
互联网公司的架构设计是怎么做的呢？专职的架构师越来越少，架构部门也大都解散，为什么会是这样，我们该怎么办？
4.1 要不要做架构设计
哪些项目需要做架构设计呢？越大的项目越需要做架构设计，开发时间越长的项目越需要做架构设计，参与人员越多、内部越复杂、外部依赖越多、影响面越大、维护成本越高的项目越需要做架构设计。那互联网的项目呢？它有以下特征：
时间：开发的周期整体很长，可能维护10年、20年，但单个应用的开发周期短，多半以天和周为单位；
规模：互联网项目整体很大，但单个应用规模小，会被拆分为多个小应用；
业务知识：为自己做系统，行业知识不缺，长期为一个系统服务，有些自己也是客户；
复杂度：研发人员多，内部关系复杂，外部依赖多，变化大迭代快，在不断地演化，24小时不间断运行。
4.2 MVP与架构设计
MVP的英文全称是Minimum Viable Product，是最小可行性产品的意思。
如上图所示，用户需要一个交通工具，有两种实现方式，第一种做法是分多个阶段设计与制造，第一步是造一个轮子，第二步是造两个轮子，第三步是造一个盖子，第四步是一辆可用的轿车。
第二种做法是每一阶段都要满足用户从A地到B地的需求，第一步先造个滑板，第二步是造个自行车，第三步是造辆摩托车，第四步是造辆轿车。第一个版本到第三个版本输出的产品都可以满足用户的基本需求，虽不完善但可以解决用户的问题，并且越来越好，到了第四个版本的产品才是客户预期。
MVP对架构设计提出更高的要求。如果单纯从研发内部的角度，第一种是施工成本较低的方案，但我们需要以客户为中心，需要不断地满足客户的需求，所以在做设计时，不仅要考虑施工的成本，还有客户需求、扩展性、继承性等，如上图第三种设计方案。
4.3 互联网公司是怎么做的
互联网公司的架构设计是怎么做的，当前主流做法有：
分工：将技术研发和业务研发相分离，下层是云平台部或基础架构部，提供IaaS、PaaS中间件等云服务，上层是各业务线的产品研发部，专注于业务场景的应用研发；
敏捷：业务研发敏捷化，产品与研发、测试实时沟通，以减少行业知识的缺乏；
整体：技术委员会，负责技术总体规划和技术成长；
未来：研究院，解决未来的技术问题，如阿里达摩院、百度研究院；
应用架构：主要负责技术与业务的结合，由应用架构师、技术经理或高级程序员担当。
4.4 应用架构要怎么落地
应用的架构设计要怎么落地，常见如下：
总体架构规划：手握地图，才能明确自己所处的位置，以便于配合。总体架构规划可以让每个研发人员了解整体，它如同房子的地基框架图纸，可长期保存和更新维护。具体参考TOGAF开放组体系结构。
单个项目架构设计：重点项目一定要做架构设计，参与架构评审，非重点项目可简化设计表述。
应用架构评审：以流程的方式来保证应用架构设计的质量，例如重构项目、跨部门项目、业务核心项目需要经过应用架构评审之后，才能申请服务器、数据库、域名等。
其它工作：如果有应用架构师专职人员，除以上工作外，还包括统一公司应用分层、制定代码规范、组织技术培训、中间件推广、应用性能调优等。
AppArchDemo案例参考地址：
https://github.com/das2017/AppArchDemo
作者简介：张辉清，10多年IT老兵，系统分析师、项目管理师。前中青易游CTO、同程交通创新技术负责人、古大集团首席架构师、携程架构师，领导过30～200人的技术团队，将研发能力提高1～2个档次。现关注架构设计与工程效率、技术变现、中小研发团队能力提升。
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【完】
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