本文是《從零開始學(xué)架構(gòu)》的第一篇學(xué)習(xí)筆記，主要理解架構(gòu)的設(shè)計(jì)的本質(zhì)定義、歷史背景以及目的。

架構(gòu)設(shè)計(jì)的本質(zhì)

分別從三組概念的區(qū)別來(lái)理解架構(gòu)設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)與子系統(tǒng)

什么是系統(tǒng)，系統(tǒng)泛指由一群有關(guān)聯(lián)的個(gè)體組成，根據(jù)某種規(guī)則運(yùn)作，能完成個(gè)別元件不能單獨(dú)完成的工作的群體。它的意思是“總體”“整體”或“聯(lián)盟”

• 關(guān)聯(lián)：系統(tǒng)是由一群有關(guān)聯(lián)的個(gè)體組成的，沒(méi)有關(guān)聯(lián)的個(gè)體堆在一起不能成為一個(gè)系統(tǒng)。例如，把一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)和一臺(tái) PC 放在一起不能稱之為一個(gè)系統(tǒng)，把發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、輪胎、車架組合起來(lái)才能成為一臺(tái)汽車。
• 規(guī)則：系統(tǒng)內(nèi)的個(gè)體需要按照指定的規(guī)則運(yùn)作，而不是單個(gè)個(gè)體各自為政。規(guī)則規(guī)定了系統(tǒng)內(nèi)個(gè)體分工和協(xié)作的方式。例如，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)產(chǎn)生動(dòng)力，然后通過(guò)變速器和傳動(dòng)軸，將動(dòng)力輸出到車輪上，從而驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。
• 能力：系統(tǒng)能力與個(gè)體能力有本質(zhì)的差別，系統(tǒng)能力不是個(gè)體能力之和，而是產(chǎn)生了新的能力。例如，汽車能夠載重前進(jìn)，而發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、傳動(dòng)軸、車輪本身都不具備這樣的能力

子系統(tǒng)也是由一群有關(guān)聯(lián)的個(gè)體所組成的系統(tǒng)，多半會(huì)是更大系統(tǒng)中的一部分

例如微信本身是一個(gè)系統(tǒng)，包含聊天、登錄、支付、朋友圈等子系統(tǒng)。朋友圈這個(gè)系統(tǒng)又包括動(dòng)態(tài)、評(píng)論、點(diǎn)贊等子系統(tǒng)。評(píng)論這個(gè)系統(tǒng)可能又包括防刷子系統(tǒng)、審核子系統(tǒng)、發(fā)布子系統(tǒng)、存儲(chǔ)子系統(tǒng)。評(píng)論審核子系統(tǒng)不再包含業(yè)務(wù)意義上的子系統(tǒng)，而是包括各個(gè)模塊或者組件，這些模塊或者組件本身也是另外一個(gè)維度上的系統(tǒng)。例如，MySQL、Redis 等是存儲(chǔ)系統(tǒng)，但不是業(yè)務(wù)子系統(tǒng)。

模塊與組件

模塊和組件都是系統(tǒng)的組成部分，只是從不同的角度拆分系統(tǒng)而已。 劃分模塊的主要目的是職責(zé)分離；劃分組件的主要目的是單元復(fù)用

• 從業(yè)務(wù)邏輯的角度來(lái)拆分系統(tǒng)后，得到的單元就是模塊；
• 從物理部署的角度來(lái)拆分系統(tǒng)后，得到的單元就是組件。

以學(xué)生管理系統(tǒng)為例，從業(yè)務(wù)邏輯的角度分解，有如下模塊

從物理部署的角度分解，有如下組件：

子系統(tǒng)是獨(dú)立運(yùn)行的，模塊是子系統(tǒng)的邏輯組成部分，如果學(xué)生管理系統(tǒng)規(guī)模很大（例如在線學(xué)校），需要支撐每秒上萬(wàn)的登錄請(qǐng)求，那么學(xué)生管理的登錄模塊可以升級(jí)為子系統(tǒng)。

框架與架構(gòu)

軟件框架（Software framework）通常指的是為了實(shí)現(xiàn)某個(gè)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)或完成特定基本任務(wù)的軟件組件規(guī)范，也指為了實(shí)現(xiàn)某個(gè)軟件組件規(guī)范時(shí)，提供規(guī)范所要求之基礎(chǔ)功能的軟件產(chǎn)品

• 框架是組件規(guī)范，例如，MVC 就是一種最常見(jiàn)的開發(fā)規(guī)范
• 框架提供基礎(chǔ)功能的產(chǎn)品，例如，Spring MVC 是 MVC 的開發(fā)框架，除了滿足 MVC 的規(guī)范，Spring 提供了很多基礎(chǔ)功能來(lái)幫助我們實(shí)現(xiàn)功能，包括注解（@Controller 等）、Spring Security、Spring JPA 等很多基礎(chǔ)功能

軟件架構(gòu)指軟件系統(tǒng)的“基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)”，創(chuàng)造這些基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)則，以及對(duì)這些結(jié)構(gòu)的描述。

框架關(guān)注的是“規(guī)范”，架構(gòu)關(guān)注的是“結(jié)構(gòu)”。

4R架構(gòu)方法

軟件架構(gòu)指軟件系統(tǒng)的頂層（Rank）結(jié)構(gòu)，它定義了系統(tǒng)由哪些角色（Role）組成，角色之間的關(guān)系（Relation）和運(yùn)作規(guī)則（Rule）

4R 是指 4 個(gè)關(guān)鍵詞：Rank，Role，Relation 和 Rule。既然可以通過(guò) 4R 來(lái)定義軟件系統(tǒng)的架構(gòu)，那么按照 4R 架構(gòu)定義的思路來(lái)畫架構(gòu)圖也是很合情合理的，具體步驟如下

• 第一步，明確 Rank：它是指軟件架構(gòu)是分層的，對(duì)應(yīng)“系統(tǒng)”和“子系統(tǒng)”的分層關(guān)系。不要事無(wú)巨細(xì)地把一個(gè)大系統(tǒng)的方方面面都在一張架構(gòu)圖中展現(xiàn)出來(lái)，而應(yīng)該明確你要闡述的系統(tǒng)所屬的級(jí)別（L0～L4），然后只描述這個(gè)級(jí)別的架構(gòu)信息。
• 第二步，畫出 Role：指軟件系統(tǒng)包含哪些角色，每個(gè)角色都會(huì)負(fù)責(zé)系統(tǒng)的一部分功能。架構(gòu)設(shè)計(jì)最重要的工作之一就是將系統(tǒng)拆分為多個(gè)角色，角色對(duì)應(yīng)架構(gòu)圖中的區(qū)塊、圖標(biāo)和節(jié)點(diǎn)等。
• 第三步，畫出 Relation：有了角色后，畫出角色之間的關(guān)系，對(duì)應(yīng)架構(gòu)圖中角色之間的連接線，不同的連接線可以代表不同的關(guān)系。
• 第四步，最后畫出 Rule：挑選核心場(chǎng)景，畫出系統(tǒng)角色之間如何協(xié)作來(lái)完成某項(xiàng)具體的業(yè)務(wù)功能，對(duì)應(yīng)系統(tǒng)序列圖。

為了方便理解，Rank、Role 和 Relation 是通過(guò)系統(tǒng)架構(gòu)圖來(lái)展示的，而 Rule 是通過(guò)系統(tǒng)序列圖（System Sequence Diagram）來(lái)展示的，以支付系統(tǒng)為例，頂層為支付系統(tǒng)，描述其子系統(tǒng)角色及角色之間的關(guān)系

“掃碼支付”這個(gè)核心場(chǎng)景的系統(tǒng)序列圖如下所示：

軟件架構(gòu)的歷史背景

機(jī)器語(yǔ)言（太難寫、太難讀、太難改）-》匯編語(yǔ)言（仍然面向機(jī)器）-》高級(jí)語(yǔ)言（不再面向機(jī)器）-》結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)【模塊】-》面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)【對(duì)象】-》軟件架構(gòu)【組件】

軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，模塊、對(duì)象、組件本質(zhì)上是對(duì)一定規(guī)模軟件在不同粒度和層次上的“拆分”方法論（隨著軟件的復(fù)雜度不斷增加，拆分的粒度越來(lái)越粗，拆分的層次越來(lái)越高），軟件架構(gòu)是一種對(duì)軟件的“組織”方法論。一分一合，其目的是為了軟件研發(fā)過(guò)程中的成本、進(jìn)度、質(zhì)量得到有效控制。一個(gè)成功的軟件設(shè)計(jì)是要適應(yīng)并滿足業(yè)務(wù)需求，同時(shí)不斷“演化”。設(shè)計(jì)需要根據(jù)業(yè)務(wù)的變化、技術(shù)的發(fā)展不斷進(jìn)行“演進(jìn)”，這就決定了這是一個(gè)動(dòng)態(tài)活動(dòng)，出現(xiàn)新問(wèn)題，解決新問(wèn)題，沒(méi)有所謂的“一招鮮”。

軟件架構(gòu)的目的

不是所有系統(tǒng)都需要架構(gòu)設(shè)計(jì)，也不需要每個(gè)架構(gòu)都具備高性能、高可用、高擴(kuò)展等特點(diǎn)，架構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的是為了解決軟件系統(tǒng)復(fù)雜度帶來(lái)的問(wèn)題

總結(jié)一下

Rank分層區(qū)分系統(tǒng)與子系統(tǒng)暫時(shí)隔離關(guān)注面，在一個(gè)系統(tǒng)層面上，其子系統(tǒng)就是角色Role，子系統(tǒng)之間的關(guān)系就是Relation，一個(gè)核心的業(yè)務(wù)流程Rule可能涉及多個(gè)子系統(tǒng)的交互。如果子系統(tǒng)就是最小層級(jí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，那么它從邏輯層面講可能包含很多模塊，從部署的角度講也包含很多組件，單個(gè)子系統(tǒng)可以使用springBoot框架搭建，遵守其規(guī)范使用其功能；軟件架構(gòu)沒(méi)有銀彈，是以解決系統(tǒng)復(fù)雜度為目的而隨業(yè)務(wù)演進(jìn)的方法論。知道WHAT，WHY，才能更好的學(xué)習(xí)HOW。