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第 11 屆 iT 邦幫忙鐵人賽

DAY 11
4

軟體架構淺談

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在 Strategic Design 前往 Tactical Design 的路上,我們可以開始思考要用哪一種架構來協助我們達到目的。不過請切記,架構並不是 DDD 的目的,而僅僅是為了達成 Strategic Design 的工具而已。本系列介紹的架構僅是提供大家一種設計方法,即使是其他的架構也可以與 DDD 配和。

本篇將會先從架構這個概念開始講起,然後聊一聊在什麼情境下你可以使用 Clean Architecture 的設計模式。在閱讀前,我要先聲明,每種架構都有其適合的情境,沒有一個架構是銀子彈,但當你多學會了一種設計模式,就像手中多了一副牌,你可以打或不打甚至出套組合牌,學習架構是為了做出更好的決定

何謂軟體架構?

在開始定義架構前,可以請大家在心中問自己:你覺得軟體架構是什麼?每個軟體都會有架構嗎?

其實架構的定義很簡單:

軟體架構就是你所建造的系統的形狀

架構就是軟體的形狀,因此任何軟體即使再簡單都有架構存在。而架構的功能就在於將系統拆分以及管理元件,以及元件之間的溝通。就好像做室內設計一樣,一間能讓人居住的房屋可能需要有臥房、客廳、廁所等等,而每個房間都有自己的功能與職責,你不會把烤箱放在廁所,即使這樣可以讓你一次解決多項生理需求。

目前常見到的軟體架構大概有這些類型:

  • MVC
  • MVP
  • Layered Architecture
  • Client Server
  • Microservice
  • Event-Driven Architecture
  • Pipe-Filter
  • MVVM
  • ...其他族繁不及備載

軟體架構的目的

有了這麼多架構做選擇,那麼架構的目的到底是什麼?可以看 Clean Architecture 的這段敘述:

The goal of software architecture is to minimize the human resources required to build and maintain the required system.
軟體架構的目的是最小化建置與維護「需求系統」所需要的人力資源。

直白地說,在不同的情境與需求下,使用架構的目的就是要讓工程師開發的更輕鬆拉!而這些工作不只包含開發 (development),也關於部署 (deployment)、運行 (operation) 與維護 (maintainance)。

所以如果今天你是一個 2、3 人小團隊,那一個單純的、大一統 (monolithic) 的軟體結構可能會對於初期開發更有效率。但當專案成長或人數成長後,更有規劃的分層架構可能就會成為新的選項之一。

除了提升軟體開發的效率,軟體架構也可以透過拖延來提升你的決策品質。

好的架構可以幫你拖延決定!

在設計一個大型軟體時,免不了需要很多元件支援,比如資料庫、 UI 框架、通訊協定等等實作細節。這些細節雖然重要,但就像第一天所說,軟體的核心是解決問題的能力,你的使用者不會在乎你使用的是 Postgres 或是 MongoDB 。

因此好的架構可以將你做決定的時間拖延,讓你有更多時間研究與嘗試,提升你最後的決策品質。

舉收藏書本為例,當你買了一個三層式的書架,你可以很順利地將你想收藏的書籍放在你喜歡的層,但如果沒有了書架,你就必須向疊積木一般,你需要決定好底層才能疊上新的一層。這個過程你不但不會有足夠的時間做出決定,還會陷入動一髮牽全身的困境。

以最常見的 MVC 類的架構來說,就是因為將不同的關注點分離,所以搞 UI 的不用擔心要選用什麼資料庫。當你的團隊有更多時間可以調查與比較不同的資料庫選項的同時,專案的開發也不會停止,這就是架構最大的威力!

軟體架構與商業需求

學習架構前,必須要了解一個前提:

軟體的架構與功能需求沒有關係。

軟體架構是非功性需球 Non-Funcitonal Requirement

這邊先定義何謂「功能性需求」,可以查看 wiki,裡面提到:

Functional requirement defines a function of a system or its component, where a function is described as a specification of behavior between outputs and inputs.
功能性需求定義了一個系統中的函式(或元件),這些函式被用來表達行為輸入與輸出的規格。

常見的功能性需求包含計算、資料處理以及其他系統該完成的工作。功能性需求在乎的是系統達成的任務的能力,而非功能性需求則是在乎系統運作的方式的評估,常見的比如效能、安全性、可靠性。

就從一個例子來看,「一個可以同時處理上萬人搶票的系統」的效能需求是功能性需求嗎?答案為不是,「買票」這件事情是功能性需求,但效能與可靠性則是非功能性。

這也就是為什麼 DDD 不等於 Clean Architecture,兩者關注的面向不同。DDD 的主要目的是將軟體的模型更貼近業務需求,架構只是為了達到目的的工具。

會尖叫的架構

雖然說架構與功能性無關。但好的架構要能夠讓使用者看出系統的功能。你只要光從資料夾結構由上往下看,就可以知道這是一個什麼系統。就像是車站有很多種外觀,但通常你可以從一些關鍵特徵就知道它的功能是什麼。

很多人一聽到架構都以為是非常高大尚的東西,只存在於高層次的領域,但架構也是一種設計,不管是高層次或低層次的結構都是同一個整體的一部份。

舉以下這個例子,你大概可以看出這是什麼系統嗎?

猜猜我是誰
├── catalog
├── inventory
└── order
    ├── domain
    │   └── model
    │       └── Order.ts
    ├── repository
    │   └── OrderRepository.ts
    └── useCase
        ├── createOrder.ts
        ├── getOrderList.ts
        └── updateOrder.ts

我想,很明顯的可以看出是跟電子商務或相關產業的系統。

設計的品質

之前上過 Clean Architecture 的課程,講過如何評量軟體設計的品質,就是「衡量滿足客戶需求的工作量」。意即

如果工作量很低,而且在整個軟體生命週期都保持很低,則該設計就是好設計。

其實如果只是要解決問題,那麼任何架構都可以做到。但好的架構能夠讓改變的成本維持在低處。如下圖,如果一開始挑一個簡單的架構上路,初期的確成本很低,但是軟體的真正挑戰要從交付後才開始,維護、修改的成本只會逐漸增高,直到最後整個系統動彈不得。

好的架構不代表改動不會有成本,而是成本相對的低。即使一開始需要投入更多的心力,比如原本一個檔案十行程式碼要被分在三個檔案三十行程式碼,但持續的付出。同樣地,像是 TDD、CI/CD、重構、Clean Code 等等都可以提升設計的品質。

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