阿里P8级大神经验分享，怎样成为一个优秀的架构师？

Posted 2021-06-10 java构架师

怎样才算是架构师？

架构师是一个既能掌控整体又能洞悉局部瓶颈并依据具体的业务场景给出解决方案的团队领导型人物。看似完美的“人格模型”背后，是艰辛的探索。

架构师不是一个人，他需要建立高效卓越的体系，带领团队去攻城略地，在规定的时间内完成项目。

架构师的分类

从业界来看对于架构师的理解可以大概区分为：

• 企业架构师：专注于企业总体 IT 架构的设计。

• IT 架构师-软件产品架构师：专注于软件产品的研发。

• IT 架构师-应用架构师：专注于结合企业需求，定制化 IT 解决方案；大部分需要交付的工作包括总体架构、应用架构、数据架构，甚至部署架构。

• IT 架构师-技术架构师：专注于基础设施，某种软硬件体系，甚至云平台，提交：产品建议、产品选型、部署架构、网络方案，甚至数据中心建设方案等。

架构师的职责

架构师需要能够识别定义并确认需求，能够进行系统分解形成整体架构，能够正确地技术选型，能够制定技术规格说明并有效推动实施落地。

按 TOGAF 的定义，架构师的职责是了解并关注实际上关系重大但未变得过载的一些关键细节和界面，架构师的角色有：理解并解析需求，创建有用的模型，确认、细化并扩展模型，管理架构。

从项目视图看:

对接管理部门：汇报技术方案，进度；技术沟通；
对接客户 PM，项目 PM：协助项目计划，人员管理等。负责所有技术交付物的指导；
对接业务部门和需求人员：了解和挖掘痛点，帮忙梳理高级业务需求，指导需求工艺；
对接开发：产品支持、技术指导、架构指导；
对接测试：配合测试计划和工艺制定。配合性能测试或者非功能性测试；
对接运维：产品支持，运维支持；
对接配置&环境：产品支持；
…

架构原则
设计原则就是架构设计的指导思想，它指导我们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。反向来说，架构的主要工作就是将软件拆解为组件，设计原则指导我们如何拆解、拆解的粒度、组件间依赖的方向、组件解耦的方式等。

设计原则有很多，我们进行架构设计的主导原则是 OCP（开闭原则），在类和代码的层级上有：SRP（单一职责原则）、LSP（里氏替换原则）、ISP（接口隔离原则）、DIP（依赖反转原则）；在组件的层级上有：REP（复用、发布等同原则）、CCP（共同闭包原则）、CRP（共同复用原则），处理组件依赖问题的三原则：无依赖环原则、稳定依赖原则、稳定抽象原则。

设计原则

1、OCP（开闭原则）：设计良好的软件应该易于扩展，同时抗拒修改。这是我们进行架构设计的主导原则，其他的原则都为这条原则服务。

2、SRP（单一职责原则）：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，翻译一下就是，任何模块只对一个用户的价值负责，该原则指导我们如何拆分组件。

举个例子，CTO 和 COO 都要统计员工的工时，当前他们要求的统计方式可能是相同的，我们复用一套代码，这时 COO 说周末的工时统计要乘以二，按照这个需求修改完代码，CTO 可能就要过来骂街了。当然这是个非常浅显的例子，实际项目中也有很多代码服务于多个价值主体，这带来很大的探秘成本和修改风险，另外，当一份代码有多个所有者时，就会产生代码合并冲突的问题。

3、LSP（里氏替换原则）：当用同一接口的不同实现互相替换时，系统的行为应该保持不变。该原则指导的是接口与其实现方式。

你一定很疑惑，实现了同一个接口，他们的行为也肯定是一致的呀，还真不一定。假设认为矩形的系统行为是：面积=宽*高，让正方形实现矩形的接口，在调用 setW 和 setH 时，正方形做的其实是同一个事情，设置它的边长。这时下边的单元测试用矩形能通过，用正方形就不行，实现同样的接口，但是系统行为变了，这是违反 LSP 的经典案例。

Rectangle r = ... 
r.setW(5); 
r.setH(2); 
assert(r.area() == 10);

4、ISP（接口隔离原则）：不依赖任何不需要的方法、类或组件。该原则指导我们的接口设计。当我们依赖一个接口但只用到了其中的部分方法时，其实我们已经依赖了不需要的方法或类，当这些方法或类有变更时，会引起我们类的重新编译，或者引起我们组件的重新部署，这些都是不必要的。所以我们最好定义个小接口，把用到的方法拆出来。

5、DIP（依赖反转原则）：指一种特定的解耦（传统的依赖关系创建在高层次上，而具体的策略设置则应用在低层次的模块上）形式，使得高层次的模块不依赖于低层次的模块的实现细节，依赖关系被颠倒（反转），从而使得低层次模块依赖于高层次模块的需求抽象。

跨越组建边界的依赖方向永远与控制流的方向相反。该原则指导我们设计组件间依赖的方向。

依赖反转原则是个可操作性非常强的原则，当你要修改组件间的依赖方向时，将需要进行组件间通信的类抽象为接口，接口放在边界的哪边，依赖就指向哪边。

6、REP（复用、发布等同原则）：软件复用的最小粒度应等同于其发布的最小粒度。直白地说，就是要复用一段代码就把它抽成组件，该原则指导我们组件拆分的粒度。

7、CCP（共同闭包原则）：为了相同目的而同时修改的类，应该放在同一个组件中。CCP 原则是 SRP 原则在组件层面的描述。该原则指导我们组件拆分的粒度。

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，由同一个原因引起的代码修改，最好在同一个组件中，如果分散在多个组件中，那么开发、提交、部署的成本都会上升。

8、CRP（共同复用原则）：不要强迫一个组件依赖它不需要的东西。CRP 原则是 ISP原则在组件层面的描述。该原则指导我们组件拆分的粒度。

相信你一定有这种经历，集成了组件 A，但组件 A 依赖了组件 B、C。即使组件 B、C 你完全用不到，也不得不集成进来。这是因为你只用到了组件 A 的部分能力，组件 A 中额外的能力带来了额外的依赖。如果遵循共同复用原则，你需要把 A 拆分，只保留你要用的部分。

REP、CCP、CRP 三个原则之间存在彼此竞争的关系，REP 和 CCP 是黏合性原则，它们会让组件变得更大，而 CRP 原则是排除性原则，它会让组件变小。遵守REP、CCP 而忽略 CRP，就会依赖了太多没有用到的组件和类，而这些组件或类的变动会导致你自己的组件进行太多不必要的发布；遵守 REP、CRP 而忽略 CCP，因为组件拆分的太细了，一个需求变更可能要改 n 个组件，带来的成本也是巨大的。

指导原则
除了上述设计原则，还有一些重要的指导原则如下：

1、N+1设计：系统中的每个组件都应做到没有单点故障；

2、回滚设计：确保系统可以向前兼容，在系统升级时应能有办法回滚版本；

3、禁用设计：应该提供控制具体功能是否可用的配置，在系统出现故障时能够快速下线功能；

4、监控设计：在设计阶段就要考虑监控的手段，便于有效的排查问题，比如引入traceId、业务身份 Id 便于排查监控问题；

5、多活数据中心设计：若系统需要极高的高可用，应考虑在多地实施数据中心进行多活，至少在一个机房断电的情况下系统依然可用；

6、采用成熟的技术：刚开发的或开源的技术往往存在很多隐藏的 bug，出了问题没有很好的商业支持可能会是一个灾难；

7、资源隔离设计：应避免单一业务占用全部资源；

8、架构水平扩展设计：系统只有做到能水平扩展，才能有效避免瓶颈问题；

9、非核心则购买的原则：非核心功能若需要占用大量的研发资源才能解决，则考虑购买成熟的产品；

10、使用商用硬件：商用硬件能有效降低硬件故障的机率；

11、快速迭代：系统应该快速开发小功能模块，尽快上线进行验证，早日发现问题大大降低系统交付的风险；

12、无状态设计：服务接口应该做成无状态的，当前接口的访问不依赖于接口上次访问的状态。

架构师知道了职责，具备很好的架构思维，掌握了通用的架构框架和方法论，使用架构原则进行架构设计，不同的业务和系统要求不一样，那么有没有针对不同场景的系统架构设计？下文就针对分布式架构演进、单元化架构、面向服务 SOA 架构、微服务架构、Serverless 架构进行介绍，以便于我们在实际运用中进行参考使用。

具备架构师的思维

架构师职责明确了，那么有什么架构思维可以指导架构设计呢？请看下述的架构思维。

1、自顶向下构建架构

要点主要如下：

1）首先定义问题，而定义问题中最重要的是定义客户的问题。定义问题，特别是识别出关键问题，关键问题是对客户有体感，能够解决客户痛点，通过一定的数据化来衡量识别出来，关键问题要优先给出解决方案。

2）问题定义务必加入时间维度，把手段/方案和问题定义区分开来。

3）问题定义中，需要对问题进行升层思考后再进行升维思考，从而真正抓到问题的本质，理清和挖掘清楚需求；要善用第一性原理思维进行分析思考问题。

4）问题解决原则：先解决客户的问题（使命），然后才能解决自己的问题（愿景）；务必记住不是强调我们怎么样，而是我们能为客户具体解决什么问题，然后才是我们变成什么，从而怎么样去更好得服务客户。

5）善用多种方法对客户问题进行分析，转换成我们产品或者平台需要提供的能力，比如仓储系统 WMS 可以提供哪些商业能力。

6）对我们的现有的流程和能力模型进行梳理，找到需要提升的地方，升层思考和升维思考真正明确提升部分。

7）定义指标，并能够对指标进行拆解，然后进行数学建模。

8）将抽象出来的能力诉求转换成技术挑战，此步对于技术人员来说相当于找到了靶子，可以进行方案的设计了，需要结合自底向上的架构推导方式。

9）创新可以是业务创新，也可以是产品创新，也可以是技术创新，也可以是运营创新，升层思考、升维思考，使用第一性原理思维、生物学（进化论–进化=变异+选择+隔离、熵增定律、分形和涌现）思维等哲科思维可以帮助我们在业务，产品，技术上发现不同的创新可能。可以说哲科思维是架构师的灵魂思维。

2、自底向上推导应用架构

先根据业务流程，分解出系统时序图，根据时序图开始对模块进行归纳，从而得到粒度更大的模块，模块的组合／聚合构建整个系统架构。

基本上应用逻辑架构的推导有4个子路径，他们分别是：

• 业务概念架构：业务概念架构来自于业务概念模型和业务流程；

• 系统模型：来自于业务概念模型；

• 系统流程：来自业务流程；

• 非功能性的系统支撑：来自对性能、稳定性、成本的需要。

效率、稳定性、性能是最影响逻辑架构落地成物理架构的三大主要因素，所以从逻辑架构到物理架构，一定需要先对效率、稳定性和性能做出明确的量化要求。

自底向上重度依赖于演绎和归纳。

如果是产品方案已经明确，程序员需要理解这个业务需求，并根据产品方案推导出架构，此时一般使用自底向上的方法，而领域建模就是这种自底向上的分析方法。

对于自底向上的分析方法，如果提炼一下关键词，会得到如下两个关键词：

1）演绎：演绎就是逻辑推导，越是底层的，越需要演绎：

• 从用例到业务模型就属于演绎；

• 从业务模型到系统模型也属于演绎；

根据目前的问题，推导出要实施某种稳定性措施，这是也是演绎。

2）归纳：这里的归纳是根据事物的某个维度来进行归类，越是高层的，越需要归纳：

• 问题空间模块划分属于归纳；

• 逻辑架构中有部分也属于归纳；

根据一堆稳定性问题，归纳出，事前，事中，事后都需要做对应的操作，是就是根据时间维度来进行归纳。

3、领域驱动设计架构

大部分传统架构都是基于领域模型分析架构，典型的领域实现模型设计可以参考DDD（领域驱动设计），详细可以参考《实现领域驱动设计》这本书，另外《UML和模式应用》在领域建模实操方面比较好，前者偏理论了解，后者便于落地实践。

领域划分设计步骤：

(1) 对用户需求场景分析，识别出业务全维度 Use Case。

(2) 分析模型鲁棒图，识别出业务场景中所有的实体对象。鲁棒图 —— 是需求设计过程中使用的一种方法（鲁棒性分析），通过鲁棒分析法可以让设计人员更清晰，更全面地了解需求。它通常使用在需求分析后及需求设计前做软件架构分析之用，它主要注重于功能需求的设计分析工作。需求规格说明书为其输入信息，设计模型为其输出信息。它是从功能需求向设计方案过渡的第一步，重点是识别组成软件系统的高级职责模块、规划模块之间的关系。鲁棒图包含三种图形：边界、控制、实体，三个图形如下：

(3) 领域划分，将所有识别出的实体对象进行分类。

(4) 评估域划分合理性，并进行优化。

4、基于数据驱动设计架构

随着 IoT、大数据和人工智能的发展，以领域驱动的方式进行架构往往满足不了需求或者达不到预期的效果，在大数据时代，在大数据应用场景，我们需要转变思维，从领域分析升维到基于大数据统计分析结果来进行业务架构、应用架构、数据架构和技术架构。这里需要架构师具备数理统计分析的基础和 BI 的能力，以数据思维来架构系统，典型的系统像阿里的数据分析平台采云间和菜鸟的数据分析平台 FBI。

上述四种思维，往往在架构设计中是融合使用的，需要根据业务或者系统的需求来选择侧重思维方式。

如果我这篇文章反响不错，我将继续发表文章向大家介绍单元化架构，微服务架构以及Serveless架构。如果对你有帮助，可以点个赞支持一下小编哦。