为什么说应用架构需要分类思维？

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发布于: 2020 年 11 月 25 日
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简介：如何定义架构？应用架构的要素有哪些？什么是应用架构中的分类思维？开源应用架构COLA的作者张建飞介绍他在COLA架构设计中的一些思想经验，分享他的应用架构之道。
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模块（Module）、组件（Component）、包（Package），这些概念对于我们技术同学并不陌生，但并不是所有人都能理解其要义。
深入理解之后，我才发现，其背后的深意是分类思维。而这种分类也是应用架构的核心所在，通过不同粒度、不同层次的分类，把复杂的软件系统实现控制在可以被理解、被维护的程度。否则，对于动则上100万行代码的软件，人类根本没有办法理解和维护。
试想一个极端情况，假如没有这些概念协助我们分类，我们把所有业务逻辑都写在一个类里面，会是什么样的结果呢？我们很多的“非人类”系统，正是因为没有进行合理的分类造成的。
早期，我不喜欢JavaScript的一个重要原因，正是因为其缺少像Java中package和jar的概念，导致代码的组织形式比较松散、随意。这个问题直到ES6、React才得到比较好的解决，在此之前，前端工程师不得不依靠seaJS，requireJS这些框架来做模块化、组件化的事情。
至此，你可能有疑问，分类有什么魔力？怎么就成了应用架构的核心了呢？客官别着急，由我细细道来。
分类的重要性所谓分类，就是依据一定的标准对给定的事物进行组别的划分。我们人类天生就有分类的本能，例如，当我们观察下面这张图的时候。
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无论是谁，乍一看到上面的六个黑点，都会认为共有两组墨点，每组三个。造成这种印象的原因主要是，人类大脑会自动将发现的所有事物以某种持续组织起来。基本上，大脑会认为同时发生的任何事物之间都存在某种关联，并且会将这些事物按某种逻辑模式组织起来。
之所以我们大脑有这样的本能，是因为人一次能够理解的思想或概念的数量是有限的。正如乔治米勒在他的论文《奇妙的数字7》中提出的。人类大脑的短期记忆无法一次容纳7个以上的记忆项目。所以，当信息量过大时，唯有归类分组才能帮助我们去理解和处理问题。
其实，自古及今，人类一直在做着归类/分类，早在春秋时期，《战国策》中就提出过“物以类聚，人以群分”的概念。
在互联网行业，我们会对客户进行分类，然后针对不同的客户进行分层运营，也是这个道理。
平常我们所说的分析和综合的背后，其实就是分类能力。分析是在一个类里面找差异性，综合是在不同事物中找联系、找共同性，而这个共同性相当于分类的维度。
分类思维的能力，直接体现的就是看透事物本质的能力。
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应用架构中的分类思维概念定义
在讨论架构之前，我们先来明确一下Module、Component和Package这几个概念。
因为这些概念一直以来存在不小的歧义。通过Stack Overflow上几十篇询问这些概念差异的提问，以及五花八门的回答就能可见一斑。
在一篇Stack Overflow的帖子[1]中，我们看到这样的回答：
The terms are similar. I generally think of a "module" as being larger than a "component". A component is a single part, usually relatively small in scope, possibly general-purpose.
然而，另一篇Stack Overflow的帖子[2]，却有着不同的答案：
There is no criteria to measure which one is greater than the other. One component can contain list of modules, and one module also can contain many components.
在《实现领域驱动设计》一书中，作者有这样的描述：
If you are using Java or C#, you are already familiar with Modules, though you know them by another name. Java calls them packages. C# calls them namespaces.
然而，在AngularJS的设计文档[3]中，它对Module和Component是这样定义的：
The module can be considered as a collection of components, Each component can use other components. One of many modules combines up to make an Application.
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通过比较，结合我自己的认知，我更赞同AngularJS里面的定义，即Module是比Component更大的概念。比如在Maven中，Module是组成Application的第一级层次，而Component的粒度一般比Module要小，多个Component会组成一个Module。
因此，在进一步探讨之前，我特意对这些概念做如下定义：
应用（Application）：应用系统，有多个Module组成，用方框表示。
模块（Module）：一个Module是有一组Component构成，用正方体表示。
组件（Component）：表示一个可以独立提供某方面功能的物件，用UML的组件图表示。
包（Package)：Package相对比较tricky，它是一种组织形式，和粒度不是一个维度的，也就是说，一个Component可以包含多个Package，一个Package也可以包含多个Component。
基于上面的定义，他们的表示法（Notation）是这样的：
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应用架构的要素
关于架构的定义有很多，我最喜欢，也是最简洁的定义是：
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即架构是一种结构，是由物件（Components）+ 物件之间的关系 + 指导原则组成的。
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对于后端开发来说，应用层是我们的主战场，也是整个系统最复杂的部分（当然，前端也不简单），所有的业务逻辑都汇聚在此。所以，对于应用层，我们需要进行进一步拆分，而不仅仅是在这里写业务逻辑就完事了。
对应用层的进一步分层，就形成了COLA所提倡的四层结构，对应到Maven中，就是有4个Module，编译打包之后会有4个Jar。一个典型的应用，其Module呈现出如下的结构：
<modules>
        <module>cloudstore-adapter</module> <!--Adapter 层--> 
        <module>cloudstore-app</module>  <!--App 层--> 
        <module>cloudstore-domain</module>  <!--Domain 层--> 
        <module>cloudstore-infrastructure</module>  <!--Infra 层--> 
        <module>cloudstore-client</module>  <!--RPC SDK--> 
        <module>start</module>  <!--SpringBoot启动--> 
</modules>
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当业务变得复杂时，这种分层结构自然比没有分层要好。这也是COLA一直致力要去解决的问题——控制复杂度。
从COLA 1.0的事无巨细，到COLA 3.0的化繁为简。我渐渐明白，COLA作为应用架构，其核心不是去提供功能，而是提供基模（Archetype）。
在1.0的时候，COLA提供了Interceptor能力，提供了Event Bus能力，提供了扩展点能力。一个是我认为大家“需要”这些，另一个是感觉NB的框架就应该面面俱到，没有几个高级功能都不好意思开源。事实证明，我犯了一个惯性错误——过度设计。Interceptor完全可以用AOP替代，内部事件和扩展点很少被用到。所以在COLA 3.0的时候，果断的去掉了这些“鸡肋”，只保留了扩展点功能。
回归到架构的本质，COLA的核心应该是规定应用的结构和规范，即应用架构基模（Archetype）。而不是去纠结那些锦上添花的功能。
升级到COLA 3.1
实际上，这样的回归工作，COLA 3.0已经做的差不多了。在这次3.1的升级中，除了进一步去除了Event Bus的功能之外，最重要的就是重新规范了分包策略，和扩充了原来控制层（Controller）的职责。
分包策略调整
分层是一种在功能维度上的横向切分，即每一层都有自己的职责。
Adapter层：路由用户request + 适配response。
App层：接收请求，联合domain层一起做业务处理。
Domain层：领域模型 + 领域能力。
Infrastructure层：技术细节（DB，Search，RPC..） + 防腐（Anti-corruption）。
分层处理没有问题，只是这种功能划分，会带来一个问题，即领域维度的内聚性会收到影响。当一个application只负责一个领域的时候没有问题。然而，当一个application包含多个业务领域的时候，这种内聚性缺失的弊端就比较明显了。
更好的分包策略是按领域划分，而不是按功能。因为，领域更内聚，功能是为领域服务的，应该归属于领域。
然而，不巧的是，在COLA应用架构里面，我们要综合横向功能维度的划分，和纵向领域维度的划分，两个都很好，两个都想要。怎么办？我们可以采用物理划分和逻辑划分相结合的办法。
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按照领域的分包策略至少会带来两个好处：
系统的可理解性和可维护性更好，用白话说，就是找东西更好找了。
方便以后的拆分，比如下单域（Order）变得越来越复杂，需要拆出去，我们只需要把Order下面的东西迁移到一个新应用就好了。
用Adatper代替Controller
Controller这个名字主要是来自于MVC，因为是MVC，所以自带了Web应用的烙印。然而，随着mobile的兴起，现在很少有应用仅仅只支持Web端，通常的标配是Web，Mobile，WAP三端都要支持。
在这样的背景下，狭义的控制层已经不能满足需求了，因为在这一层，不仅仅要做路由转发，还要做多端适配，类似于六边形架构中的Driving Adapter的角色。鉴于此，我们使用适配层（Adapter）替换掉了Controller，一方面，是为了呼应六边形架构；另一方面，的确也是需要做多端适配。
基于这样的变化，我重构了COLA Archetype，把Adapter作为一个层次凸显出来。实际上，Infrastructure也是适配器，是对技术实现的适配（或者叫解耦），比如，我需要数据来帮助构造Domain Entity，但是我不care这个数据是来自于DB、RPC还是Search，或者说，我可以在这些技术实现中进行自由切换，而不影响我Domain层和App层的稳定性。
改造后的COLA在架构风格，模块、组件以及分包策略上都会有所调整，具体变化请参考下面两张图。
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COLA3.1
COLA组件关系图：
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组织架构中的分类思维这么重要的思维能力，其应用肯定不仅仅局限于架构设计的范畴。开篇已经说过了，分类是我们人类的本能，是分析和综合问题的重要手段。
生产关系决定生产力，好的组织结构会助力业务发展，反之，则会拖业务的后退。因此，大公司的CEO每年都会花很多时间在组织设计上，这也是为什么，在大厂，每年我们都会看到不小的组织调整。
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有没有感觉苹果的组织架构，和我们的COLA思想是一样的：），物理上，按照职能划分；逻辑上，按照业务和产品划分。
苹果这样的组织设计，是因为它是技术和创新驱动的公司，协作成本不是最大的问题，缺少专业性（技术不行），缺少创新才是攸关生死的大问题。所以他宁肯牺牲协同效率，也要确保专业性，也就是说，做摄像头的只做摄像头，做iOS的只做iOS，技术leader直接向CEO汇报，可以决定产品的发展方向。因为他们在这个领域更专业。
很早以前，史蒂夫·乔布斯就有这样的观点：苹果公司的经理们应该是他们管理领域的专家。在 1984 年的一次采访中，他说：
我们在苹果经历了那个阶段，当时我们出去想，哦，我们要成为一家大公司，让我们雇佣专业的管理人员。我们出去雇了一群专业的管理人员。一点也不管用……他们知道如何管理，但他们在专业方面什么都不知道。如果你是一个伟大的人，为什么你想为一个你什么都学不到的人工作？你知道什么是有趣的吗？你知道谁是最好的经理吗？他们是伟大的个人贡献者，他们从来都不想成为一名管理者，但却决定自己必须成为，因为没有其他人能够出色地完成工作。
说实话，看完这篇文章，我很感慨，一方面是佩服乔布斯的洞见能力，另一方面也为我们这个行业感到唏嘘，业务技术也是技术啊，却没有一个像样的培育发展技术的环境和土壤。
如今，业务技术Leader还有多少是专注在技术上呢，俨然都变成了业务Leader。如果技术Leader都变成了纯管理者，那么谁去关心技术，谁去关心代码，谁去关心工程师的成长呢？
分类学是科学也是艺术最后，我还是要中庸一下，分类很重要，但同时也很难，带有一定的主观性。就像比尔.布莱森在《万物简史》里说的：
分类学有时候被描述成一门科学，有时候被描述成一种艺术，但实际上那是一个战场。即使到了今天，那个体系比许多人认为的还要混乱。以描述生物基本结构的门的划分为例。许多生物学家坚持认为总数30个门，但有的认为20来个门，而爱德华在《生命的多样性》一书里提出的数字高达令人吃惊的89门。
我们观察事物的视角不同，对问题的认知程度不同，得出来的分类也会不同。就拿COLA来说，直到现在的3.1版本，我个人认为其分层和分包的方式才相对比较合理。然而，很有可能在后期的迭代中，分类方式又会改变。
组织架构的分类方式也是一样，按照业务和职能划分，都可以。关键看其分类是否匹配你组织的特性，没有最好的分类，只有最合适的。
除了本文分享的分类思维，更多的思维能力还可以参看作者的新书：《代码精进之路：从码农到工匠》。这是一本为专业程序员而写的书，主要分为技艺、思想和实践三个部分，详细介绍了编程技巧和方法论、抽象能力、分治思想、常见的应用架构模式，以及COLA架构的设计原理。希望能够帮助广大程序员培养良好的编程习惯和思维。
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