14.软件架构设计：大型网站技术架构与业务架构融合之道 --- 业务架构思维

Posted 2022-01-03 enlyhua

第14章 业务架构思维 
14.1 “伪”分层 
	典型的互联网分层架构：
		客户端 => 接入层 => 聚合层 => 业务层 => 基础服务层 => 数据层

	伪分层架构可能具有的一些特征：
		1.底层调用上层
			比如某个基础服务调用上层业务服务，怎么解决呢？
			
			办法1：要思考业务逻辑是否放错了地方？或者业务逻辑是否要一分为二，一部分放在业务服务，一部分放在基础服务。也就避免了底层调用上层。

			办法2：OOD 中的典型办法，DIP(依赖反转)。底层定义接口，上层实现，而不是底层直接调用上层。

		2.同层之间，服务之间各种双向调用
			比如业务服务1，业务服务2，业务服务3 之间都是双向调用。

			这时候就要思考，业务服务1，业务服务2，业务服务3 之间的职责分配是否有问题，出现了服务之间的紧耦合。

			是否应该有一个公共的服务，让公共服务和业务服务1，业务服务2，业务服务3 交互，而三个业务服务之间互相独立。

		3.层之间没有隔离，参数层层传递，一直穿透到最底层，导致底层系统经常变动
			例如，APP一直发版，为了实现兼容，服务器有类似下面的代码：
				if (version = 1.0)
					xxx
				else if (version = 2.0)
					xxx
				else 
					xxx

			这个例子比较明显，一看就知道是客户端的东西，所以通常在服务的业务入口做了拦截，不应该透传到了最底层服务。但很多业务层面也会遇到类似的
		问题，但不容易看出来，需要很好的抽象能力才能发现。

			比如客户端要支撑各种各样的业务，肯定有类似 businessType 这样的字段用于区分不同的业务，或者说区分同一业务的不同业务场景。
		businessType 字段一直穿透到最底层的基础服务，在基础服务里面能看到 if businessType = xxx 这样的代码，这就是典型的上层的业务多样性
		透传到了底层。

			虽然是严格分了层，层层调用，但"底层服务"已经不是底层服务，因为每一次业务变动都会导致从上到下跟着一起改。

		4.聚合层特别多，为了满足客户端需求，各种拼装
			遇到这种情况，往往意味着业务服务层太薄，纯粹从技术角度拆分了业务。而不是从业务角度然让服务成为一个完整的闭环，或者说一个领域。

	一个优秀的分层架构应该具有的典型特征如下：
		1.越底层的系统 越单一，越简单，越固化；越上层的系统花样越多，越容易变化。要做到这一点，需要层与层之间有很好的隔离和抽象。
		2.做到了上面一点，也就容易做到层与层之间严格的遵守上层调用下层的准则。

14.2 边界思维 
	所有的架构思维模式中，如果说最终只能留下一种思维模式，那就是边界思维。"优雅的接口，龌龊的实现"。在技术领域，"封装"，"面向接口的编程"等技术，
也都是边界思维的体现。只要一个系统对外的接口是简洁，优雅的，即使系统内部混乱，也不会影响外部系统。相当于把混乱的逻辑约束在一个小范围内，而不会扩散
到所有系统。
	
	边界思维是一种通用的思维方式，下面从小到大来看边界思维在不同层面的体现：
		1.对象层面(SOLID原则)
			在面向对象的五大原则中，第一个原则 S 就是单一职责原则(The Simgle Responsibility Principle)。通俗地讲，就是一个函数，一个类，
		一个模块只做一件事情。不要把不同的职责杂糅在一起，这就是边界思维的体现。

			当然，这里说的"一件事情"是从同一个抽象层次来说的。对一个类来说，里面所有的函数都处在同一个抽象层次中，不要让一个函数做两个函数的事情；
		对于一个模块来说，里面所有的类处于同一个抽象层次中。

		2.接口层面
			对于开发人员来说，做一个系统往往先看如何实现。而利用边界思维，首先想到的不是如何实现，而是把系统当做一个黑黑盒，看系统对外提供的接口是
		什么。接口也就是系统的边界。接口定义了系统可以支持什么，不支持什么。所以，接口的设计往往比接口的实现更重要。站在使用者的角度来看，并不在意
		接口如何实现，而更在意接口的定义是否清晰，使用是否方便。具体来说，就是：接口的输入，输出参数分别是什么？哪些参数是可选的，哪些是必选的？如果
		输入参数很多，为什么不是分成多个接口？设计策略是什么？接口是否幂等？各种异常场景，接口的返回结果是什么。

		3.产品层面
			对于产品，常说的一句话是：内部实现很复杂，用户界面很简单。

		4.组织架构层面
			组织的各个部门之间如果没有非常清晰的边界，就会导致该自己做的事情，互相推诿；不该做的事情，抢着做。

		回到系统，不管用哪种分析方法和设计方法，最终必须保证每个系统有清晰的边界，各种分工清晰。无论谁要了解系统，他不用看这个系统的实现，只要看
	系统的接口，就知道系统支持什么，不支持什么。

		边界思维的重点在于"约束"，是一个"负方法"的思维模式。什么意思呢？比如要看一个开源的软件，要看的不是它能做什么，而是它不能做什么。不能做什么
	决定了系统的边界，或者说它的"极限"。

		做架构尤其如此，架构强调的不是系统能支持什么，而是系统的"约束"是什么，不管是业务约束，还是技术约束。没有约束，就没有架构。一个设计或系统，
	如果"无所不能"，则意味着"一无所能"。

14.3 系统化思维 
	与边界思维相对应的是系统化思维。不能头痛医头，脚痛医脚。

	系统化的思维，把不同的东西串在一起，而不是割裂后分开来看。另外一个体现是，遇到问题要刨根到底，直至事物的本质。这点在物理学中叫做"第一性原理"。


14.4 利益相关者分析 
	做一个系统与做一个产品一样，首先要了解用户是谁，在架构里面称为利益相关者。

	以"黑盒"的方式思考：在考虑利益相关者时，考虑的系统范围可大，可小。在大的方面，把公司所有系统都放在一起看，当做一个黑盒子，看外部系统有哪些利益
相关者；小的方面，可以只看一个系统里面的一个子系统，一个模块，看其外部都有系统。
	
	为什么谈业务架构，要先谈"利益相关者"呢？
		1.利益相关者其实是从"外部"来看系统。把系统当做一个黑盒子，看为哪几类人服务。这其实也就定义了整个系统的边界，定义了整个系统做什么和不做什么。
		2.前面说到一个词"业务"，业务具有"闭环"的特点。而利益相关者就是一个最好看待业务的视角。
		3.每个利益相关者代表了一个视角。站在C端用户的视角和B端商家的视角，对系统有不同的看法。系统很复杂，无法从一个角度全面看问题，每个视角都是
		盲人摸象，只能看到系统的一部分。
		4.利益相关者往往也对应了一种业务划分，系统划分。根据不同的利益相关者，可以划分出不同的系统和业务。

14.5 非功能性需求分析（以终为始） 
	软件有功能需求和非功能需求，FURPS需求模型。

	非功能需求有：
		1.并发性
			衡量指标有 tps 和 qps，平均响应时间/最大响应时间，并发数。

		2.可用性
			从服务角度，一个服务不可用有2层意思：
				1.机器宕机，不能对外提供服务，直接抛错；
				2.机器虽然没有宕机，但是超时。这涉及"性能"问题。

		3.一致性
			比如数据库的参照完整性，事务，缓存与数据库数据同步，多备份数据一致性问题。

		4.稳定性和可靠性
			"稳定性"指系统没有任何未定义的行为，体现在如下几方面：
				1.所有的 if-else 语句里面，没有不处理的分支；
				2.所有的api调用，每种异常返回值都有处理；
				3.考虑内存，磁盘的上限；
				4.系统不会时不时冒出一个问题；
				5.出了问题，有很好的日志监控，能快速修复问题；
				6.系统的qps不会有抖动(除非业务有变化，如大促)，是一条平滑的曲线；
				7.发布新版本，有回滚方案；
				8.新系统上线，灰度平滑切换；
				9.Monkey Test?压力测试；
				...

		5.可维护性
			1.系统架构设计简单，接口简洁，表数据关系清晰；
			2.老人离职，新人接手，无需很长时间就能厘清代码逻辑；
			3.系统功能不耦合，改动一个地方不会牵动全身；
			4.系统某些模块即使时间久远，也有人能厘清内部逻辑；
			...

		6.可扩展性
			1.来了一个新需求，伴随着一些新功能，可以在现有的系统上灵活扩展；
			2.没有地方写死，可以灵活配置；
			3.容易变化的逻辑没有散落在各个系统里面，不需要多个地方跟着一起改。

		7.可重用性
			开发新的需求，旧的功能模块可以直接拿过来用。

		通常来讲，对于C端应用，会关注高并发和高可用，然后有的业务(比如支付)对一致性要求非常高；对于B端业务，会更关注系统的可维护性，可扩展性，
	可重用性，有了这些特性，系统才不能拖业务后腿，可以快速的支撑各种各样的复杂业务需求的开发。

		上面是想说明做架构的一种"以始为终"的思维方式。先明确落脚点，或者说最终要达到的目的，即非功能性需求，再去想要达到这些目的可以用哪些技术
	手段。只要能达到目的，可以用各种办法。

14.6 视角（横看成岭侧成峰） 
	架构的4+1视图：
		其中的1是指 "功能视图"，其他4个视图都是围绕该视图展开的，分别是逻辑视图，物理视图(部署视图)，开发视图，运行视图(进程视图)。

		功能视图：
			对于B端的复杂业务系统，往往会画用例图，但对于C端产品，往往直接看 交互设计稿或最终的UI原型图。

		逻辑视图：	
			系统的逻辑模块划分，数据结构，面向对象的设计方法论里面的 类图，状态图等。

		物理视图：
			整个系统所在的机房，各类机器数目，机器配置和网络带宽等。

		开发视图：
			代码所在的工程结构，目录结构，Jar包，动态链接库，静态链接库等。

		运行视图：
			系统的多进程，多线程之间的同步。

		除了4+1视图，还有一个常见的视图"数据视图"，称为5+1视图。逻辑视图和数据视图有什么区别？

			逻辑视图是一个比数据视图更加宽泛的概念，在传统的以数据库为中心的开发中，数据视图也就是 E-R 模型，同时也是逻辑视图，所谓的"贫血模型"；
		在领域驱动设计中(DDD)，提倡"充血模型"，逻辑视图往往指的是类图，在其他的非数据库的系统中，逻辑模型也可能是指内存中的数据结构。

			另外还有一个问题，微服务的拆分是架构的逻辑视图，还是物理视图，还是开发视图？微服务既反映了一种逻辑上的拆分，同时也对应了一种部署，同时
		也是一种开发方式。可以把多个微服务部署在一台机器上，也可以把一个微服务部署到多台机器上。

			讨论这些不同的架构视图，是想说明一个关键的问题：视图本身只是一个框，一个形式，引导开发者把系统的架构描述清楚，而重点是系统面对的问题
		描述清楚，而不是拘泥于形式本身，并且不同类型的系统的侧重点也不同，也未必每个视图都需要很清楚的描述。否则，架构就是一个"空架子"，虽然视图
		很多，但没有阐释关键问题。


14.7 抽象 
	1.什么是抽象
		1.语言中的抽象
			语言的抽象阶梯。语言只是对现实中我们所注意到的事务特征的一种抽象，每一次命名，都是一个抽象化的过程，这种过程忽略了现实中事物的许多
		特征。

			从阿花，牛，家畜，农庄资产，资产，财务，就组成了一个抽象阶梯，抽象程度越来越高，而其中的组成部分的细节特征显示的也越来越少，到后来
		真实的特性也就完全不提了。

			所以，抽象是一个化繁为简的过程，也是一个"可能性，多样性越来越小"的过程；抽象的过程也是一个总结，分门别类的过程。

		2.计算机中的抽象
			1.存储的抽象：关系型数据库，表格。
			2.计算的抽象是顺序，选择，循环。再复杂的算法，逻辑计算到了计算机里面，最终都会变成顺序，选择，循环三种语句。
			3.面向对象的方法学：父类与子类，继承。
			4.面向接口的方法学

			把面向对象的方法再往前推进一步，就是所谓的"面向接口的方法学"。接口是双方交互的一种协议，也是对交互细节的一种抽象。

	2.怎么做抽象
		1.分解：找出差异和共性。
			要做抽象，首先要做的是分解。只有分解，才知道两个事务之间的差异和共性。

		2.归纳：造次。
			找到了共性和差异，把共性的部分总结成一个新的东西，造出一个新词来表达"共性"，就是归纳，也是抽象。所以抽象的过程往往也是一个"造次"
		的过程。

	3.抽象带来的问题
		抽象的好处是找出共性，简化事物，但抽象也会造成问题。
			1.抽象造成意义模糊
			2.抽象错误：地基不稳
			3.抽象造成关键特性丢失
			4.抽象过程

14.8 建模 
	软件领域的建模：面向对象建模，业务建模，领域建模，UML建模，ER实体建模，四色建模法，DCI ...

	建模的本质到底是什么：
		1.建模的本质：重要的东西"显性化"
			很多时候会遇到重要的情况：一个函数写了几百行代码，里面的if-else 写了很多，计算各种业务规则。另外一个人接手后，分析了好几天，才把
		业务逻辑彻底理解清楚。

			这个问题从表面上来看是代码写的不规范，要重构，把一个有几百行代码的函数拆成一个个小的函数。从根本上来说，就是"重要逻辑"隐藏在代码里面，
		没有"显性"的表达出来。

			这只是一个函数，推广到类，模块，系统，是同样的道理，比如：
				1.业务流程隐藏在多个对象的复杂调用关系里面；
				2.某个业务的核心概念没有提取出来，其职责分摊到了其他几个实体里面；
				3.系统耦合，职责边界不清...

			所以，建模的本质是：把重要的东西进行显性化，进而把这些显性化的构造块互相串联起来，组成一个体系。

		2.重要的东西：构造块
			哪些东西是"重要"的呢？比如领域实体，某个业务流程(对应领域驱动设计里面的"领域服务")，比如某条重要的业务规则(对应领域驱动设计里面的
		Specification模式)，比如复杂对象的创建过程(对应领域驱动设计里面的工厂模式)...

			说白了，就是把系统里面"重要的"东西挑出来，让它在"设计图纸"上可见，而不是分析完代码才能看出来。

		3.显性化
			重要的东西找到了，如何显性化呢？其实就是"命名"。"名不正言不顺"，名字反应了职责，名字也让领域专家，架构师，程序员对"同一个东西"进行
		讨论，而不是"牛头不对马嘴"。

		4.形成体系
			找到了"重要的东西"并"命名成构造块"，接下来就是通过某种结构把这些"构造块"组装起来，成为一个整体，这就成了某种"方法论"。

		5.建模的层次
			不仅做业务分析才有建模，即使没有任何的业务建模，直接写一个超级大的函数，里面包含所有代码，这何尝不是一种建模呢？只不过这种"建模"的
		构造块太小：加减乘除，if-else,for,while ... 这些就是这种建模方法的构造块，并且这种方法对于程序员尤为擅长。

			把建模范式应用到不同的粒度，不同的层次的建模方法：
				1.自然语言建模
					构造块：常用的几千个汉字
					语法规则：主谓宾定状补

				2.计算机语言建模
					构造块：加减乘除，if-eles,for,while...
					语法规则：程序员很熟悉。

				3.过程建模
					构造块：函数
					语法规则：整个系统描述成一个个过程，每个过程通过函数的层层调用组成。

				4.对象建模
					构造块：对象
					语法规则：整个系统描述成对象与对象之间的关系。

				5.领域驱动设计建模
					构造块：实体，值对象，领域服务，领域事件，聚合根，工厂，仓库，限定上下文
					语法规则："构造块"之间的联系(不是很明显，需要深入研究，也正是领域驱动设计难掌握的地方)。

14.9 正交分解 
	比"分解"更为严谨，更为系统的是"正交分解"。

	在物理学中的傅立叶变换，任意一种形状的波形都可以由一系列标准的正弦波叠加而成，这也是正交分解。分解的过程要保证2个原则：
		1.分清。同一层次的多个部分之间要互相独立，无重叠。
		2.分净。完全穷尽，无遗漏。

		每种分法之间互不重叠，同时又完全穷尽所有的人。

	案例1：电商的供应链来说，一个很重要的就是仓库。极大核心业务：
		1.采购
		2.退供
		3.调拨
		4.售卖
		5.客退

		这些业务的业务流程和逻辑都很像，站在仓库的角度，如何支撑这些业务呢？其中一个思维就是正交分解：虽然业务种类繁多，但站在仓库的角度，只有2种
	操作："入库"和"出库"。

	案例2：电信公司的套餐种类繁多，但拆解来看，主要有电话，短信，宽带3种。