w h y y o u a r e h e r e ?

Head First 软件开发

软件开发 —— ⭐️What is needed, ⭐️On time, ⭐️On budget.

写在前面

计算机,这个炙手可热的高科技词汇,其实拆穿本质,和英语一样 —— 都是工具。

早些年改革开放,为了和国际接轨,英语成为我们中国学生的主科,以求将来能看懂英文文档,能用英语能跟强大的老外打交道…那时候,英语跟语文、数学地位一样重要。当时计算机技术没有现在发达,经济条件也不允许有个人电脑,所以和英语比起来计算机的受众没有英语广。只有富贵人家弄潮儿才玩得起这种高级“玩具”(没错,很多人刚拥有个人电脑的时候就是为了能打电子游戏… 也许是生物原始的欲望促进了科技的发展 ?直播,VR… 都是从色情行业发迹的… 当然这是另一个话题,暂按下不表)。

如今不一样了,几乎每人一台电脑(手机就是一台掌上电脑)。如此发展之下,必然造成一个后果 —— 计算机技术的地位和英语一样重要,甚至比英语还重要。如果不会用智能手机(一些老人),不会操作一些 APP(支付宝,ofo,滴滴…),那生活中将寸步难行(想象一下你在英语国家生活却不会讲英语罢)。

说回重点:重要的计算机技术,重要在 软件开发

昨天回母校跟老师探讨他自主开发的土建工程计算软件 RBCCE,需求、前景、技术细节、盈利模式… 谈得挺多也挺杂乱,本以为能探讨一整天,却用了一上午草草收场… 未免也太不专业了!无论是沟通技巧还是专业能力,肯定哪里存在没有被我们当场发现的问题。

盲人摸象,肯定不能得出一个统一的结论。于是,从书中找答案吧。

《Head First 软件开发》

Head First 系列,用最少的专业词汇最快的速度带你鸟瞰最专业的领域。这本书介绍了一个软件从 0 到这款软件在世界上健康运营的全生命周期。

软件开发流程:向客户收集需求 ➡️ 项目规划 ➡️ user story 情节和任务 ➡️ 版本控制 ➡️ 测试和连续集成 ➡️ 测试驱动开发 ➡️ 进入下一个循环 …

(书还没看完,看完来补充笔记)。。。

《Software Architecture Patterns》

软件架构(software architecture)就是软件的基本结构。

合适的架构是软件成功的最重要因素之一。大型软件公司通常有专门的架构师职位(architect),只有资深程序员才可以担任。

O’Reilly 出版过(上面的 Head First 系列也是他们出版的)一本免费的小册子《Software Architecture Patterns》, 介绍了五种最常见的软件架构:

  • 分层架构
  • 事件驱动架构
  • 微核架构
  • 微服务架构
  • 云架构

下面一一介绍。

分层架构

分层架构(layered architecture)是最常见的标准架构。如果你不知道要用什么架构,那就用它。

这种架构将软件分成若干个水平层,每一层都有清晰的角色和分工,不需要知道其他层的细节。层与层之间通过接口通信。

虽然没有明确约定,软件一定要分成多少层,但是四层的结构最常见。

用户的请求将依次通过这四层的处理,不能跳过其中任何一层。

有时在业务层和持久层之间,加一个服务层(service),提供不同业务逻辑需要的一些通用接口。

优点:


- 结构简单,容易理解和开发
- 不同技能的程序员可以分工,负责不同的层,天然适合大多数软件公司的组织架构
- 每一层都可以 独立测试,其他层的接口通过模拟解决

缺点:

- 一旦环境变化,需要代码调整或增加功能时,通常比较麻烦和费时
- 部署比较麻烦,即使只修改一个小地方,往往需要整个软件重新部署,不容易做持续发布
- 软件升级时,可能需要整个服务暂停
- 扩展性差。用户请求大量增加时,必须依次扩展每一层,由于每一层内部是耦合的,扩展会很困难

事件驱动架构

事件(event)是状态发生变化时,软件发出的通知。

事件驱动架构(event-driven architecture)就是通过事件进行通信的软件架构。它分成四个部分。

  • 事件队列:接收事件的入口
  • 分发器:将不同的事件分发到不同的业务逻辑单元
  • 事件通道:分发器与处理器之间的联系渠道
  • 事件处理器:实现业务逻辑,处理完成后会发出事件,触发下一步操作

对于简单的项目,事件队列、分发器和事件通道,可以合为一体,整个软件就分成事件代理和事件处理器两部分。

优点:


- 分布式的异步架构,事件处理器之间高度解耦,软件的 扩展性好
- 适用性广,各种类型的项目都可以用
- 性能较好,因为事件的异步本质,软件不易产生堵塞
- 事件处理器可以独立地加载和卸载,容易部署

缺点:

- 涉及异步编程(要考虑远程通信、失去响应等情况),开发相对复杂
- 难以支持原子性操作,因为事件通过会涉及多个处理器,很难回滚
- 分布式和异步特性导致这个架构 较难测试

微核架构

微核架构(microkernel architecture)又称为”插件架构”(plug-in architecture),指的是软件的内核相对较小,主要功能和业务逻辑都通过插件实现。

内核(core)通常只包含系统运行的最小功能。插件则是互相独立的,插件之间的通信,应该减少到最低,避免出现互相依赖的问题。

优点:


- 良好的功能 延伸性(extensibility),需要什么功能,开发一个插件即可
- 功能之间是隔离的,插件可以独立的加载和卸载,使得它比较容易部署,
- 可定制性高,适应不同的开发需要
- 可以渐进式地开发,逐步增加功能

缺点:

- 扩展性(scalability)差,内核通常是一个独立单元,不容易做成分布式
- 开发 难度相对较高,因为涉及到插件与内核的通信,以及内部的插件登记机制


比如浏览器,有各种插件;各种拥有二次开发的专业客户端软件。

微服务架构

微服务架构(microservices architecture)是服务导向架构(service-oriented architecture,缩写 SOA)的升级。

每一个服务就是一个独立的部署单元(separately deployed unit)。这些单元都是分布式的,互相解耦,通过远程通信协议(比如REST、SOAP)联系。

微服务架构分成三种实现模式:

  • RESTful API 模式:服务通过 API 提供,云服务就属于这一类
  • RESTful 应用模式:服务通过传统的网络协议或者应用协议提供,背后通常是一个多功能的应用程序,常见于企业内部
  • 集中消息模式:采用消息代理(message broker),可以实现消息队列、负载均衡、统一日志和异常处理,缺点是会出现单点失败,消息代理可能要做成集群

优点:


- 扩展性好,各个服务之间低耦合
- 容易部署,软件从单一可部署单元,被拆成了多个服务,每个服务都是可部署单元
- 容易开发,每个组件都可以进行持续集成式的开发,可以做到实时部署,不间断地升级
- 易于测试,可以单独测试每一个服务

缺点:

- 由于强调互相独立和低耦合,服务可能会拆分得很细。这导致系统依赖大量的微服务,变得很 凌乱和笨重,性能也会不佳。
- 一旦服务之间需要通信(即一个服务要用到另一个服务),整个架构就会变得复杂。典型的例子就是一些通用的 Utility 类,一种解决方案是把它们拷贝到每一个服务中去,用冗余换取架构的简单性
- 分布式的本质使得这种架构很难实现原子性操作,交易回滚会比较困难。

云架构

云架构(cloud architecture)主要解决扩展性和并发的问题,是最容易扩展的架构。

它的高扩展性,主要原因是没使用中央数据库,而是把数据都复制到内存中,变成可复制的内存数据单元。然后,业务处理能力封装成一个个处理单元(prcessing unit)。访问量增加,就新建处理单元;访问量减少,就关闭处理单元。由于没有中央数据库,所以扩展性的最大瓶颈消失了。由于每个处理单元的数据都在内存里,最好要进行数据持久化。

这个模式主要分成两部分:处理单元(processing unit)和虚拟中间件(virtualized middleware)。

  • 处理单元:实现业务逻辑
  • 虚拟中间件:负责通信、保持sessions、数据复制、分布式处理、处理单元的部署。

虚拟中间件又包含四个组件:

  • 消息中间件(Messaging Grid):管理用户请求和session,当一个请求进来以后,决定分配给哪一个处理单元。
  • 数据中间件(Data Grid):将数据复制到每一个处理单元,即数据同步。保证某个处理单元都得到同样的数据。
  • 处理中间件(Processing Grid):可选,如果一个请求涉及不同类型的处理单元,该中间件负责协调处理单元
  • 部署中间件(Deployment Manager):负责处理单元的启动和关闭,监控负载和响应时间,当负载增加,就新启动处理单元,负载减少,就关闭处理单元。

优点:


- 高负载,高扩展性
- 动态部署

缺点:

- 实现复杂,成本较高
- 主要适合网站类应用,不合适大量数据吞吐的大型数据库应用
- 较难测试


后面这两种可以想一想阿里云服务器:


注:《Software Architecture Patterns》知识整理于 阮一峰博客

结语

开头说到,计算机和英语都是工具。 写到这里的时候我想到了另外一个进阶的类比:

当你掌握了英语之后,给你提供了三种工作机会:

  1. 在出版社替人家翻译需要翻译的文稿或图书(“专业”翻译从业人员,他们有时候会借助各种工具来翻译并且一塌糊涂
  2. 翻译自己喜欢的英文原版书去出版,即使这本书可能不会畅销(比如阮一峰翻译的《黑客与画家》,不过很畅销;比如李笑来知笔墨翻译的《精通比特币》和整理的《How To Start A Startup - A YC Course》并写了自己的笔记
  3. 自己写英文原版文稿或图书,即使可能费力且收入甚微(比如王建硕刚开始写的博客,如图: 全文链接戳我

那么,当你掌握了某些计算机语言之后,同样有三种工作机会:

  1. 找个要你的软件公司,什么软件不重要,但是工资越高越好
  2. 找个自己喜欢的软件公司,即使它目前规模很小,给你的待遇很低
  3. 自己编写自己想要实现的软件(创业),给他人创造价值,即使你前途一片未知

现在你能力怎么样?你又会怎么选?

(这个类比充分证明了多写作,能梳理思绪,更能发现惊喜,能把乔布斯斯坦福大学演讲中的第一个故事中那些 dots 连接起来。)

< - 完 - >
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