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導(dǎo)讀：Neal Ford是全球IT咨詢公司ThoughtWorks的軟件架構(gòu)師。除了常規(guī)工作，他做的事情還包括設(shè)計(jì)和開發(fā)應(yīng)用程序、教學(xué)材料、雜志文章、課件和視頻/DVD演示，同時(shí)還是各種技術(shù)書籍的作者或者編輯，其中包括最近的新書The Productive Programmer。他專注于設(shè)計(jì)和開發(fā)大規(guī)模企業(yè)應(yīng)用程序，同時(shí)，他也是世界開發(fā)人員會(huì)議的國(guó)際知名演說家。關(guān)于他的更多介紹，請(qǐng)查看他的個(gè)人站點(diǎn)。

在演化架構(gòu)與緊急設(shè)計(jì)系列文章中，Neal Ford通過介紹幫助用戶在演化架構(gòu)和緊急設(shè)計(jì)中的靈活實(shí)踐，解釋演化架構(gòu)和緊急設(shè)計(jì)的基本原則。他還對(duì)各種項(xiàng)目緊急設(shè)計(jì)的適用性，怎么確定何時(shí)制定決策以及與此相關(guān)的一些要點(diǎn)做出了自己的總結(jié)。

ThoughtWorks架構(gòu)師Neal Ford

他在文中開頭引用了美國(guó)前國(guó)防部長(zhǎng)Donald Rumsfeld的詩：世界上有已知的未知，也就是說我們知道我們還不知道的那些事情。但是，還有未知的未知，那些我們不知道我們不知道的事情。

未知的未知數(shù)

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Rumsfeld對(duì)未知進(jìn)行區(qū)分，有些知道存在但是人們找不到，但是他也承認(rèn)還有一些存在是超出人們的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的，人們甚至不知道要去尋找：這就是“未知的未知”。

Rumsfeld討論的是戰(zhàn)爭(zhēng)的不確定性，但也是在說軟件。如果某人曾編寫過一些重要軟件，可能涉及過未知之未知問題——軟件設(shè)計(jì)中最大的一個(gè)問題。那么大家對(duì)解決方案實(shí)現(xiàn)過程中所遇到的問題都有一個(gè)很好的理解，但是不可避免還是會(huì)出現(xiàn)一些不可預(yù)料的問題。同一個(gè)開源框架交互不是大家想的那么簡(jiǎn)單，問題可能比原來所預(yù)計(jì)的更細(xì)微，需要更加精細(xì)縝密。

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不可預(yù)期的設(shè)計(jì)問題會(huì)不斷出現(xiàn)，因?yàn)檐浖娜蒎e(cuò)能力很低——比物理系統(tǒng)低很多。例如，以大家身邊的建筑物為例，構(gòu)建一個(gè)大樓是一個(gè)多人數(shù)月（甚至數(shù)年）的項(xiàng)目?，F(xiàn)在考慮類似時(shí)間段上的一個(gè)多人軟件項(xiàng)目。這些項(xiàng)目有類似的規(guī)模，但是物理建筑往往更加寬容結(jié)構(gòu)缺陷。如果一個(gè)開關(guān)不能完全掩蓋墻上安裝電線的洞，整個(gè)大樓不會(huì)倒塌。但是軟件中的一個(gè)小問題可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。將其比作原子，位元的容錯(cuò)都是不可原諒的。當(dāng)然，軟件易于修復(fù)：大家可以在洞上抹墻粉（修復(fù)bug）立即改造房子。

如果一個(gè)機(jī)翼脫落了，工程師首先會(huì)查看機(jī)翼連接的位置：在物理系統(tǒng)上，錯(cuò)誤和功能的臨近度通常很高。但是在軟件中，執(zhí)行一行可能導(dǎo)致不穩(wěn)定的代碼，通常會(huì)使數(shù)百行甚至幾千行似乎不相關(guān)的代碼出現(xiàn)問題。

軟件預(yù)先設(shè)計(jì)（Design up front）比較困難，因?yàn)楦鱾€(gè)部分之間以無數(shù)種、甚至不可預(yù)期的方式相互作用。預(yù)測(cè)這些交互的實(shí)現(xiàn)目前不在能力范圍之內(nèi)，緊急設(shè)計(jì)包含這些不可避免的令人驚訝的復(fù)雜性，試著減少變化的破壞。

設(shè)計(jì)波譜

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緊急設(shè)計(jì)不是一個(gè)二元狀態(tài)。不能肯定地說某人的設(shè)計(jì)是100％敏捷的或是0敏捷的；有圖1所示的這樣一個(gè)波譜：

 圖1.設(shè)計(jì)波譜

在圖1的最左邊，有傳統(tǒng)的Big Design Up Front（BDUF），具體反映在很多常見開發(fā)技術(shù)中。BDUF以其優(yōu)秀的稻草人（straw-man）形式體現(xiàn)了象牙塔架構(gòu)，創(chuàng)建設(shè)計(jì)工件，不作任何更改直接交給開發(fā)人員來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在nonparody格式中，該設(shè)計(jì)方法努力嘗試在編碼之前找出所感興趣的一切。這是一個(gè)預(yù)測(cè)模型，設(shè)計(jì)軟件的預(yù)測(cè)模型。

圖1右邊顯示了某人在中學(xué)時(shí)期所做的各種編碼：可以進(jìn)行修改使之運(yùn)行，然后繼續(xù)改進(jìn)。這在小范圍內(nèi)可以很好地運(yùn)行（基本上，只要這個(gè)問題小到用腦子想想就可以解決），但是不能超出太多。

緊急設(shè)計(jì)通常在兩個(gè)極端情況下失效，但是和左邊比起來更趨向于右邊。緊急設(shè)計(jì)是一個(gè)響應(yīng)式的、被動(dòng)的軟件設(shè)計(jì)方法。

面對(duì)這么多的失敗和不被看好的項(xiàng)目，還有這么多組織機(jī)構(gòu)繼續(xù)使用BDUF，真的很令人費(fèi)解！并不是說某人不能成功地使用BDUF。（事實(shí)上，他曾做過很多這類項(xiàng)目。）但是數(shù)十年間關(guān)于這個(gè)開發(fā)技術(shù)的記錄很少。Fred Brooks的重要著作Mythical Man Month探討了以該模式構(gòu)建軟件存在的問題，于1975年發(fā)布（見參考資料）。

團(tuán)隊(duì)想使用這種風(fēng)格進(jìn)行開發(fā)并不奇怪，因?yàn)檫@更符合設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)工程中的工作方式。如果開發(fā)者正在設(shè)計(jì)小部件或iPods，必須進(jìn)行所有的預(yù)先設(shè)計(jì)，因?yàn)殚_發(fā)者不能重構(gòu)原子?？纯丛嫉腎ntel Pentium處理器。在它發(fā)布之后，在浮點(diǎn)數(shù)據(jù)單元中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)bug，需要每個(gè)操作系統(tǒng)創(chuàng)建者來編寫特定代碼解決這個(gè)問題。一旦操作完成，就不能對(duì)硬件進(jìn)行更改。軟件截然相反：軟件項(xiàng)目的多數(shù)生命周期是在原始版本發(fā)布之后發(fā)生，通過增強(qiáng)、bug修復(fù)、以及其他“維護(hù)”活動(dòng)。開發(fā)者處理位元而不是原子，位元的可塑性是無限的。

多少預(yù)先設(shè)計(jì)？

敏捷設(shè)計(jì)并不是要在項(xiàng)目開始階段忽略設(shè)計(jì)。對(duì)問題的本質(zhì)知道得越少，在此過程的早期所能做的就越少。他常常會(huì)問，“如何決定在一個(gè)項(xiàng)目開始階段進(jìn)行多少設(shè)計(jì)合適？”不同項(xiàng)目有不同的準(zhǔn)則，它們?cè)诜N類和復(fù)雜程度上的變化比多數(shù)非技術(shù)人員所意識(shí)到的要多很多。大致上說，需要平衡兩件事：如果開發(fā)者的早期決策足夠精準(zhǔn)可以避免日后進(jìn)行更改，那么要考慮預(yù)先設(shè)計(jì)。如果后期修改成本太大，就要考慮收益問題。因此，需要對(duì)早期階段以及開發(fā)技術(shù)（可能會(huì)是后期更改代價(jià)昂貴）有一個(gè)很好的了解。敏捷設(shè)計(jì)反對(duì)這個(gè)觀點(diǎn)，因?yàn)槿藗儍A向于過高地估計(jì)他們?cè)谠缙谥贫ň_決策的能力，因而他們將遭受不斷擴(kuò)大的后果。

這里是一些項(xiàng)目示例，了解一下開發(fā)者應(yīng)該為哪些項(xiàng)目做更多的預(yù)先設(shè)計(jì)：

有嚴(yán)格的穩(wěn)定性需求，數(shù)年之內(nèi)沒有更改計(jì)劃的項(xiàng)目。高度隔離的環(huán)境（比如太空傲游，水底探險(xiǎn)），出于安全性考慮的項(xiàng)目。所編寫的項(xiàng)目與之前的軟件完全相同、同一組人、沒有范圍變化。（對(duì)該項(xiàng)目有一個(gè)極度精確的評(píng)估。）對(duì)環(huán)境高度約束的項(xiàng)目，比如，嵌入式系統(tǒng)，確?？紤]到了環(huán)境約束條件。（他仍然會(huì)盡量使行為功能性盡可能多地出現(xiàn)。）

不需要進(jìn)行太多預(yù)先設(shè)計(jì)的項(xiàng)目有：

有高度可變性、項(xiàng)目需求不斷變化的項(xiàng)目（幾個(gè)月或幾周），像多數(shù)商業(yè)應(yīng)用程序。需要響應(yīng)外部因素（比如，市場(chǎng)條件）的項(xiàng)目。還不能確定技術(shù)或業(yè)務(wù)細(xì)節(jié)的項(xiàng)目，注意這實(shí)際上包括每個(gè)項(xiàng)目，又回到Rumsfeld的“未知之未知”理論上了。從訂閱到部署都可以從中收益的項(xiàng)目，而不是那些人為地區(qū)分為“已完成的”項(xiàng)目。沒有軟件項(xiàng)目是徹底完成的，因此開發(fā)者總是需要購(gòu)買一個(gè)訂閱，越早認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，就表現(xiàn)的越像。

選擇正確的時(shí)間制定決策比較困難，但很重要。所有項(xiàng)目都是獨(dú)一無二的，給出具體建議無用。但是，這有一些通用的指導(dǎo)方針：

注意當(dāng)“最簡(jiǎn)單的工作”已經(jīng)工作一段時(shí)間之后，需要解決的問題變得更重要更復(fù)雜，例如，假設(shè)開發(fā)者正在使用一個(gè)數(shù)據(jù)庫作為基礎(chǔ)后臺(tái)、異步活動(dòng)的一個(gè)簡(jiǎn)單消息傳遞隊(duì)列。然而現(xiàn)在，在性能變差的同時(shí)將兩個(gè)新需求添加到各種異步活動(dòng)中了。現(xiàn)在是重新訪問“最簡(jiǎn)單事情”決策的最佳時(shí)間，因?yàn)榻鉀Q方案不能匹配該準(zhǔn)則。在查看問題的整體規(guī)模時(shí)，試著隔離將趨向緊急設(shè)計(jì)技術(shù)的數(shù)據(jù)包。例如，假設(shè)開發(fā)者正在處理一個(gè)需要地理編碼支持的應(yīng)用程序，開發(fā)者不可能在此之前就使用一個(gè)地理編碼庫。應(yīng)該執(zhí)行一些spikes（簡(jiǎn)單直接的研究與開發(fā)項(xiàng)目）來確?？梢岳斫庠u(píng)估目的。盡量避免在不完全理解的基礎(chǔ)上制定架構(gòu)決策（后期很難改變），重新訪問應(yīng)用程序其余部分和這個(gè)隔離部分之間的接口點(diǎn)，看看是否能在更好理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。試著保留應(yīng)用程序之間的交互作用點(diǎn)。Simple Object Access Protocol (SOAP) 這類協(xié)議的一個(gè)副作用是在剛性結(jié)構(gòu)和強(qiáng)類型（strong types）上的持久性。靈活性的秘密是特異性少，這種認(rèn)識(shí)推進(jìn)了Representational State Transfer (REST)和相關(guān)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。構(gòu)建一個(gè)API時(shí)，試著接受最通用的合理性，這也將應(yīng)用于集成。

演化架構(gòu)與緊急設(shè)計(jì)系列總結(jié)

他將對(duì)這18期中的主要主題做出了總結(jié)：

代碼作為設(shè)計(jì)

回到“演化架構(gòu)和緊急設(shè)計(jì)：利用可重用代碼，第1部分”，他引用Jack Reeves的這篇文章，他認(rèn)為軟件設(shè)計(jì)是由一個(gè)項(xiàng)目的全部源代碼構(gòu)成，而不僅僅是開發(fā)者通常所認(rèn)為的工件（白板圖（white-board diagrams）、Unified Modeling Language，等等）。他將源代碼和工程的規(guī)劃進(jìn)行了比較，工程師的規(guī)劃指出了生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成原子所需的一切。開發(fā)者的規(guī)劃是源代碼，編輯器將其轉(zhuǎn)換成位元。如果對(duì)代碼進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么所用的計(jì)算機(jī)語言和架構(gòu)就定義了開發(fā)者可以設(shè)計(jì)的原始資料。

功能強(qiáng)大的語言的影響優(yōu)勢(shì)抵消了對(duì)其先進(jìn)功能的恐懼。盡管選擇和標(biāo)準(zhǔn)化有10多年歷史的語言很不錯(cuò)，因?yàn)橛凶銐虺渥愕牡统杀鹃_發(fā)人員，但是必須接受這個(gè)事實(shí)，不能趕上競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，因?yàn)樗麄冇懈F(xiàn)代的語言和工具。很多機(jī)構(gòu)過分強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化，甚至以創(chuàng)新和穩(wěn)鍵為代價(jià)。他曾見過很多被迫使用標(biāo)準(zhǔn)框架的項(xiàng)目，這很可笑也不利于問題發(fā)現(xiàn)，這會(huì)妨礙任何類型的設(shè)計(jì)問題發(fā)現(xiàn)，因?yàn)闀?huì)被意外噪音所干擾。

這并不意味著就允許每個(gè)開發(fā)人員都選擇使用自己的工具堆棧。這意味著開發(fā)者要密切關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)化所提供的真正價(jià)值，然后考慮合理方案。例如，或許開發(fā)者想繼續(xù)使用Java技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目，可以使用更高級(jí)的工具進(jìn)行構(gòu)建、測(cè)試和其他開發(fā)任務(wù)。軟件項(xiàng)目中代碼似乎無處不在，這一切都體現(xiàn)在設(shè)計(jì)中，不管是有意識(shí)還是無意識(shí)的。

接受不確定性

許多方法都想要避免不確定性。如果開發(fā)者使用原子方式進(jìn)行構(gòu)建，不確定性很糟糕，因?yàn)橐坏┰颖粡?qiáng)制形成一定形狀再更改其配置代價(jià)極為昂貴。但是，如果使用位元進(jìn)行構(gòu)建，更改十分容易且十分必要。在軟件中避免更改很困難且沒有必要。

敏捷方法想要找到一種方法使得修改更為容易，使用諸如單元測(cè)試、重構(gòu)、持續(xù)集成和交互開發(fā)之類技術(shù)。緊急設(shè)計(jì)體現(xiàn)在設(shè)計(jì)的敏捷哲學(xué)中，當(dāng)出現(xiàn)設(shè)計(jì)決策時(shí)，問自己：

現(xiàn)在需要制定這個(gè)決策嗎？可以安全地推遲這一決策嗎？能做些什么使決策可逆？

如果開發(fā)者是在這樣一個(gè)易于重構(gòu)代碼的環(huán)境中，臨時(shí)制定一個(gè)非最佳決策并不可怕，因?yàn)榭梢暂p松地進(jìn)行修復(fù)。如果設(shè)置項(xiàng)目以適應(yīng)變化，推遲決策不會(huì)發(fā)生故障，因?yàn)榭梢詫?shí)時(shí)優(yōu)化。接受修改需要有能力客觀對(duì)待決策以及更改那些使事情糟糕的決策。

收獲慣用模式

緊急設(shè)計(jì)的另一方面是能夠看見代碼中的有用設(shè)計(jì)元素，然后作為慣用模式進(jìn)行保存，這是他在“演化架構(gòu)和緊急設(shè)計(jì)：利用可重用代碼，第1部分”中作為已有問題的有效解決方案定義的。這些已發(fā)現(xiàn)模式就像是某公司皇冠上的珠寶，因?yàn)樗鼈兪菍?shí)現(xiàn)公司運(yùn)行方式的設(shè)計(jì)元素。令人擔(dān)憂的是，開發(fā)者所編寫的少量代碼囊括了惟一值：余下的大部分只是拖放到數(shù)據(jù)庫、構(gòu)建HTML，等等。慣用模式比在Joint Application Design(JAD)或象牙塔設(shè)計(jì)中編造的模式要更有價(jià)值，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)達(dá)到了實(shí)用的關(guān)鍵條件之一：它們已經(jīng)被用來解決了一個(gè)實(shí)際問題。

開發(fā)者可以通過各種方法收獲慣用模式。可以創(chuàng)建一個(gè)API，這只是很簡(jiǎn)單并沒有什么特別的—看起來和所使用的其他API沒什么兩樣。也可以捕獲一些使用元程序和屬性的慣用模式（見“演化架構(gòu)和緊急設(shè)計(jì)：利用可重用代碼，第2部分”）。在“演化架構(gòu)和緊急設(shè)計(jì)：使用DSL”、“演化架構(gòu)和緊急設(shè)計(jì)：連貫接口”、“演化架構(gòu)和緊急設(shè)計(jì)：使用Groovy構(gòu)建DSL”和“演化架構(gòu)和緊急設(shè)計(jì)：使用JRuby構(gòu)建DSL”中，他也討論了使用特定域語言捕獲慣用模式。

總是想要識(shí)別有用設(shè)計(jì)元素，避免制定人工難以執(zhí)行的決策。例如，當(dāng)這些元素被添加到代碼基中，在沒有使用它們時(shí)向應(yīng)用程序（比如，可擴(kuò)展層或面向服務(wù)架構(gòu)的服務(wù)）中添加架構(gòu)元素使代碼更為復(fù)雜。務(wù)必確保在正確的時(shí)間添加復(fù)雜性，因?yàn)樵谑褂盟?，它都是偶發(fā)復(fù)雜性。