架构师的逻辑技术思维分析

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1、架构师的逻辑技术思维分析22目录一、抽象思维3二、分层思维8三、分治思维11四、演化思维16五、如何培养架构设计思维19结论2122一、抽象思维如果要问软件研发/系统架构中最重要的能力是什么，我会毫不犹豫回答是抽象能力。抽象(abstraction)这个词大家经常听到，但是真正理解和能讲清楚什么是抽象的人少之又少。抽象其实是这样定义的：对某种事物进行简化表示或描述的过程，抽象让我们关注要素，隐藏额外细节。举一个例子，见下图：22你看到什么？你看到的是一扇门，对不对？你看到的不是木头，也不是碳原子，这个门就是抽象，而木头或者碳原子是细节。另外你可以看到门上有个门把手，你看到的不是铁，

2、也不是铁原子，门把手就是抽象，铁和铁原子是细节。22在系统架构和设计中，抽象帮助我们从大处着眼（getourmindaboutbigpicture），隐藏细节（temporarilyhidedetails）。抽象能力的强弱，直接决定我们所能解决问题的复杂性和规模大小。下图是我们小时候玩的积木，我发现小时候喜欢玩搭积木的，并且搭得快和好的小朋友，一般抽象能力都比较强。上图右边的积木城堡就是抽象，这个城堡如果你细看的话，它其实还是由若干个子模块组成，这些模块是子抽象单元，左边的各种形状的积木是细节。搭积木的时候，小朋友脑袋里头先有一个城堡的大图（抽象），然后他/她大脑里头会有一个初步的

3、子模块分解（潜意识中完成），然用利用积木搭建每一个子模块，最终拼装出最后的城堡。这里头有一个自顶向下的分治设计，然后自底向上的组合过程，这个分治思维非常重要，我们后面会讲。我认为软件系统架构设计和小朋友搭积木无本质差异，只是解决的问题域和规模不同罢了。架构师先要在大脑中形成抽象概念，然后是子模块分解，然后是依次实现子模块，最后将子模块22拼装组合起来，形成最后系统。所以我常说编程和架构设计就是搭积木，优秀的架构师受职业习惯影响，眼睛里看到的世界都是模块化拼装组合式的。抽象能力不仅对软件系统架构设计重要，对建筑、商业、管理等人类其它领域活动同样非常重要。其实可以这样认为，我们生存的世

4、界都是在抽象的基础上构建起来的，离开抽象人类将寸步难行。这里顺便提一下抽象层次跳跃问题，这个在开发中是蛮普遍的。有经验的程序员写代码会保持抽象层次的一致性，代码读起来像讲故事，比较清晰易于理解；而没有经验的程序员会有明显的抽象层次跳跃问题，代码读起来就比较累，这个是抽象能力不足造成。举个例子：22一个电商网站在处理订单时，一般会走这样一个流程：1.更新库存(InventoryUpdate)2.打折计算(Discounting)3.支付卡校验(PaycardVerification)4.支付(Pay)5.送货(Shipping)22上述流程中的抽象是在同一个层次上的，比较清晰易于理解

5、，但是没有经验的程序员在实现这个流程的时候，代码层次会跳，比方说主流程到支付卡校验一块，他的代码会突然跳出一行某银行API远程调用，这个就是抽象跳跃，银行API调用是细节，应该封装在PaycardVerification这个抽象里头。二、分层思维除了抽象，分层也是我们应对和管理复杂性的基本思维武器，如下图，为了构建一套复杂系统，我们把整个系统划分成若干个层次，每一层专注解决某个领域的问题，并向上提供服务。有些层次是纵向的，它贯穿所有其它层次，称为共享层。分层也可以认为是抽象的一种方式，将系统抽象分解成若干层次化的模块。22分层架构的案例很多，一个中小型的SpringWeb应用程序，

6、我们一般会设计成三层架构：22操作系统是经典的分层架构，如下图：TCP/IP协议栈也是经典的分层架构，如下图：22如果你关注人类文明演化史，你会发现今天的人类世界也是以分层方式一层层搭建和演化出来的。今天的互联网系统可以认为是现代文明的一个层次，其上是基于互联网的现代商业，其下是现代电子工业基础设施，诸如此类。三、分治思维分而治之(divideandcombine或者splitandmerge)也是应对和管理复杂性的一般性方法，下图展示一个分治的思维流程：22对于一个无法一次解决的大问题，我们会先把大问题分解成若干个子问题，如果子问题还无法直接解决，则继续分解成子子问题，直到可以直

7、接解决的程度，这个是分解(divide)的过程；然后将子子问题的解组合拼装成子问题的解，再将子问题的解组合拼装成原问题的解，这个是组合(combine)的过程。面试时为了考察候选人的分治思维，我经常会面一个分治题：给你一台8G内存/500G磁盘空间的普通电脑，如何对一个100G的大文件进行排序？假定文件中都是字符串记录，一行约100个字符。22这是一个典型的分治问题，100G的大文件肯定无法一次加载到内存直接排序，所以需要先切分成若干小问题来解决。那么8G内存的计算机