架构之道：软件构建的设计方法

　　本书展示了系统设计和项目设计的结构化工程方法。本书的结构反映了方法论的两个部分：系统设计（通常称为架构）和项目设计。这两部分相辅相成，是成功的必要条件。附录提供了一些补充内容。 在大多数技术书籍中，每一章只针对一个主题并深入探讨，这样更容易编写，但这通常不是人们学习的方式。相比之下，在这本书中，讲解是螺旋式的。本书的两大部分中的每一 章都重申了前几章的观点，通过多方面的洞察来进行更深入的研究或观点的演进。这模仿了自然的学习过程，每一章都依赖于前面的章节，所以你应该按顺序阅读这些章节。本书的两大部分均包含了详细的案例研究，以展示这些观点以及其他方面。同时，为了保持迭代的简洁性，作为一般规则，我通常避免内容重复，因此即使是关键知识点，也只讨论一次。 以下是对各章和附录的简单介绍： 第1章　元设计方法 本章介绍了下列关键思想：要想成功，必须同时设计系统和用来构建系统的项目。这两种设计对于最终成功都是不可或缺的。没有架构就无法设计项目，设计一个无法构建的系统是毫无意义的。 第2章　分解 本章致力于将系统分解为组成其架构的组件。大多数人以最坏的方式来分解系统，所以本章首先解释了不该做什么。一旦这个观念建立起来，你将学会如何正确地分解系统，在该过程中掌握一组有用的、简单的分析工具并获得观察结果。 第3章　结构 本章提升了第2章的思想，引入了结构。你将看到如何捕获需求、如何对架构分层、架构组件的分类及相互关系、特定的分类指导原则以及一些相关的问题，如子系统设计。 第4章　组合 本章说明如何将系统组件组装成满足需求的有效组合。这简短的一章包含了本书的几个关键设计原则，并将前两章的内容转化为将在每个系统中使用的强大的思维工具。 第5章　系统设计示例 本章是一个广泛的案例研究，展示了迄今为止所讨论的系统设计思想。系统设计螺旋结构的最后迭代提供了一个实际的系统，使系统设计与业务保持一致，并展示了如何生成架构并对其进行验证。 第6章　动机 由于大多数人从来没有听说过项目设计（更不用说实践了），本章介绍了项目设计的概念和参与项目设计的动机。这是项目设计螺旋的第0次迭代。 第7章　项目设计综述 本章概述了如何设计一个项目，首先定义了“软件研发的成功”，然后介绍了明智的决定、项目人员配备、项目网络图、关键路径、安排活动和项目费用等关键概念。本章涵盖了随后各章中使用的大多数思想和技术，最后重点讨论了角色和责任。 第8章　网络和浮动时间 本章介绍了项目网络及其作为设计工具的使用。你将看到如何将项目建模为一个网络图，学习浮动时间的关键概念，了解如何在人员配备和调度中使用浮动时间，并了解浮动时间与风险的关系。 第9章　时间和成本 本章定义了在所有项目中时间和成本之间可能的权衡，并讨论了通过正确工作来加速所有项目的方法。除此之外，你还将学习压缩的关键概念、时间-成本曲线和成本要素。 第10章　风险 本章介绍了大多数项目中缺少的要素：量化风险。你将看到如何度量风险并将其映射到上一章的时间和成本概念中，以及如何基于网络计算风险。风险通常是评估选项的最佳方式，也是一流的规划工具。 第11章　实践中的项目设计 本章通过对设计一个项目所涉及的步骤进行系统的演练，将前几章的所有概念付诸使用。其目标是演示设计项目时使用的思维过程，以及如何为业务决策者审查做准备。 第12章　高级技巧 遵循螺旋式学习模型，本章介绍了高级技巧和概念。这些技巧在各种复杂程度（从简单到具挑战性）的项目中都很有用，是对前几章的补充，而且经常会结合起来使用。 第13章　项目设计示例 本章是与第5章的系统设计示例相对应的项目设计示例。它也是一个案例研究，展示了设计项目端到端的过程。本章的重点是案例研究，而不是技巧。 第14章　总结 最后一章从设计的技术方面进行了回顾，提供了一系列的指导、技巧、视角和开发过程思想。它从“回答何时设计项目这个重要问题”开始，以“项目设计对质量的影响”结束。 附录A　项目跟踪 附录A展示了如何在计划方面跟踪项目的进度，以及如何在需要时采取纠正措施。项目跟踪更多的是关于项目管理，而不是项目设计，但它对于确保你在工作开始后履行承诺至关重要。 附录B　服务契约设计 架构本身是粗略的，你必须设计其每个组件的细节，而这些细节中最重要的是服务契约。附录B指出了设计服务契约的正确方法。此外，关于模块化、规模和成本的讨论也很好地契合了本书大多数章节的内容。 附录C　设计标准 附录C汇总了本书中提到的关键原则、指南和禁忌事项。该标准是简洁的，是关于“什么”，而不是“为什么”。这个标准背后的原理可以在本书的其余部分找到。

　　作者简介：居瓦&洛瑞（Juval Lowy）　IDesign的创始人，专业的软件架构师，专门研究系统和项目设计。他帮助过全球多家公司在预算内按时交付高质量的软件。他被微软公司认定为世界知名专家和行业领导者之一，参与了有关C＃、WCF和相关技术的内部战略设计审查，并被授予“软件传奇”的称号。 在现代软件开发的主要领域，他出版了几本畅销书并发表了多篇文章。他还经常在主要的国际软件开发会议上进行演讲，并在全球进行大师班授课。 译者简介：朱少民　同济大学特聘教授、国内知名测试专家、软件绿色联盟标准评测组组长、QECon大会发起人。近30年来一直从事软件测试、质量管理等工作，先后获得多项省部级科技进步奖。已出版了20多部著作和2部译作，代表作主要有《全程软件测试》《软件测试方法和技术》等。经常在国内外学术会议或技术大会上发表演讲，曾任思科（中国）软件有限公司QA高级总监、IEEE ICST 2019工业论坛主席等。 张元　知名外企研发总监，国内项目管理、新产品开发资深专家，国家外国专家局认证讲师，PMP、ACP、PBA、 NPDP、信息系统项目管理师。有十多年的敏捷项目管理和系统架构的经验，对于敏捷项目实施、流程优化、跨国团队管理有丰富的实践经验。擅长在IT领域为企业提供项目管理/新产品开发的战略规划、实施与优化的解决方案。 丁慧　世界五百强公司研发高级经理，负责产品开发及组织战略与发展工作。兼任精益六西格玛黑带教练、问题解决教练和研发敏捷教练， 南京大学和东南大学客座讲师。ISO9001标准主任审核员，ISO27001、ISO14001、CMMI 审核员。15年以上软件开发、项目管理、过程改进、质量管理和团队管理经验。 周倩嫣　PerfMa市场运营总监，负责公司市场运营模式、竞争战略、实施规划等方面的管理工作。曾担任国内某面向全球的信息技术服务企业的软件质量负责人，负责Adobe、TrendMicro、Citrix、Sage等产品的离岸测试中心项目管理，组建团队并不断提升团队的测试递交能力，同时协调美国、印度、荷兰、澳大利亚等多国项目干系人，保证产品质量的稳步提升。 金泽锋　中兴通讯首席研发教练，无线研究院软件过程总工，20多年研发领域一线开发管理经验，持续关注敏捷精益和嵌入式开发领域的最佳实践，拥有多个大规模项目的转型变革经验。

第1章　元设计方法 / 1
1.1　什么是元设计方法 / 2
1.1.1　设计验证 / 3
1.1.2　紧迫的时间 / 3
1.1.3　消除分析瘫痪 / 4
1.1.4　沟通 / 5
1.2　元设计方法不是什么 / 6
|第一部分| 系统设计
第2章　分解 / 8
2.1　避免功能分解 / 9
2.1.1　功能分解带来的问题 / 9
2.1.2　关于功能分解的思考 / 13
2.1.3　避免领域分解 / 15
2.1.4　错误的动机 / 17
2.1.5　可测试性和设计 / 17
2.1.6　示例：功能型交易系统 / 19
2.2　基于易变性的分解 / 21
2.2.1　分解、维护和开发 / 22
2.2.2　普遍性原则 / 23
2.2.3　基于易变性的分解与测试 / 24
2.2.4　易变性的挑战 / 24
2.3　识别易变性 / 26
2.3.1　易变性与可变性 / 26
2.3.2　易变轴 / 27
2.3.3　伪装成需求的解决方案 / 29
2.3.4　易变列表 / 30
2.3.5　示例：基于易变性的交易系统 / 30
2.3.6　抵制“塞壬之歌” / 34
2.3.7　易变性与业务 / 35
2.3.8　为竞争对手设计 / 37
2.3.9　易变性和寿命 / 38
2.3.10　实践的重要性 / 38
第3章　结构 / 40
3.1　用例和需求 / 41
3.2　分层方法 / 43
3.3　典型分层 / 44
3.3.1　客户端层 / 44
3.3.2　业务逻辑层 / 45
3.3.3　资源访问层 / 46
3.3.4　资源层 / 47
3.3.5　实用工具库栏 / 48
3.4　分类指南 / 48
3.4.1　命名的玄机 / 48
3.4.2　四个问题 / 49
3.4.3　管理器与引擎比 / 50
3.4.4　关键观察 / 51
3.5　子系统和服务 / 52
3.5.1　增量构造 / 52
3.5.2　关于微服务 / 54
3.6　开放和封闭式架构 / 56
3.6.1　开放式架构 / 56
3.6.2　封闭式架构 / 56
3.6.3　半封闭/半开放架构 / 57
3.6.4　放宽规则 / 57
3.6.5　设计禁忌 / 59
3.6.6　力求对称 / 61
第4章　组合 / 62
4.1　需求与变更 / 62
4.1.1　憎恨变更 / 63
4.1.2　设计基本准则 / 63
4.2　可组合设计 / 64
4.2.1　核心用例 / 64
4.2.2　架构师的使命 / 65
4.3　这里没有功能 / 68
4.4　处理变更 / 69
第5章　系统设计示例 / 71
5.1　系统概述 / 72
5.1.1　遗留系统 / 73
5.1.2　新系统 / 74
5.1.3　公司 / 74
5.1.4　用例 / 74
5.2　反设计工作 / 80
5.2.1　巨型系统 / 80
5.2.2　颗粒化构建块 / 80
5.2.3　域分解 / 81
5.3　业务对齐 / 82
5.3.1　愿景 / 82
5.3.2　业务目标 / 83
5.3.3　使命陈述 / 84
5.4　架构 / 84
5.4.1　TradeMe词汇表 / 84
5.4.2　TradeMe易变区域 / 85
5.4.3　静态架构 / 88
5.4.4　操作概念 / 90
5.4.5　工作流管理器 / 92
5.5　设计验证 / 93
5.5.1　添加技工/承包商用例 / 94
5.5.2　请求技工用例 / 95
5.5.3　匹配技工用例 / 96
5.5.4　分配技工用例 / 98
5.5.5　终止技工用例 / 100
5.5.6　支付技工用例 / 101
5.5.7　创建项目用例 / 101
5.5.8　结束项目用例 / 102
5.6　接下来会是什么 / 103
|第二部分|　项目设计
第6章　动机 / 106
6.1　项目设计的背景和基本动机 / 106
6.1.1　项目设计和项目稳健 / 107
6.1.2　组装说明 / 108
6.2　软件项目的需求层级 / 108
第7章　项目设计综述 / 111
7.1　定义成功 / 111
7.2　项目初始人员配备 / 113
7.2.1　一个架构师，非一群架构师 / 113
7.2.2　核心团队 / 114
7.3　明智的决定 / 116
7.3.1　计划，不计划 / 116
7.3.2　软件开发计划评审 / 117
7.4　服务和开发人员 / 117
7.4.1　设计和团队效率 / 119
7.4.2　任务连续性 / 120
7.5　工作量的估算 / 120
7.5.1　经典错误 / 121
7.5.2　估算技术 / 123
7.5.3　总体项目估算 / 124
7.5.4　活动估算 / 126
7.6　关键路径分析 / 127
7.6.1　项目网络图 / 127
7.6.2　关键路径 / 130
7.6.3　分配资源 / 131
7.7　安排活动 / 134
7.8　项目费用 / 140
7.9　挣值计划 / 143
7.9.1　经典错误 / 144
7.9.2　浅S曲线 / 145
7.10　角色和责任 / 148
第8章　网络和浮动时间 / 149
8.1　网络图 / 149
8.1.1　节点图 / 150
8.1.2　箭头图 / 150
8.1.3　箭头图与节点图 / 151
8.2　浮动时间 / 152
8.2.1　总浮动时间 / 153
8.2.2　自由浮动时间 / 153
8.2.3　计算浮动时间 / 154
8.2.4　可视化浮动时间 / 155
8.3　基于浮动时间的进度安排 / 157
第9章　时间和成本 / 159
9.1　加速软件项目 / 159
9.2　进度压缩 / 162
9.2.1　利用更好的资源 / 162
9.2.2　并行工作 / 162
9.2.3　并行工作和成本 / 164
9.3　时间-成本曲线 / 164
9.3.1　时间-成本曲线上的要点 / 165
9.3.2　离散建模 / 167
9.3.3　避免经典错误 / 168
9.3.4　项目可行性 / 168
9.3.5　找到常规方案 / 169
9.4　项目成本要素 / 171
9.4.1　直接成本 / 171
9.4.2　间接成本 / 172
9.4.3　会计与价值 / 172
9.4.4　总成本、直接成本和间接成本 / 172
9.4.5　压缩和成本要素 / 173
9.4.6　人员配备和成本要素 / 176
9.4.7　固定成本 / 178
9.5　网络压缩 / 178
第10章　风险 / 181
10.1　选择选项 / 181
10.2　时间-风险曲线 / 182
10.3　风险建模 / 184
10.3.1　标准化风险 / 185
10.3.2　风险和浮动 / 185
10.3.3　风险和直接成本 / 186
10.3.4　临界风险 / 186
10.3.5　斐波那契风险 / 188
10.3.6　活动风险 / 189
10.3.7　临界风险与活动风险 / 191
10.4　压缩和风险 / 191
10.5　风险缓解 / 192
10.5.1　如何缓解 / 192
10.5.2　缓解目标 / 193
10.6　风险指标 / 194
第11章　实践中的项目设计 / 196
11.1　使命 / 196
11.1.1　静态架构 / 197
11.1.2　调用链 / 197
11.1.3　活动清单 / 199
11.1.4　网络图 / 200
11.1.5　计划假设 / 201
11.2　寻找常规的解决方案 / 203
11.2.1　无限的资源（迭代1） / 203
11.2.2　网络和资源问题 / 204
11.2.3　基础设施优先（迭代2） / 204
11.2.4　有限的资源 / 205
11.2.5　亚临界化（迭代7） / 208
11.2.6　选择常规的解决方案 / 211
11.3　网络压缩 / 211
11.3.1　使用更好的资源进行压缩 / 211
11.3.2　引入并行工作 / 213
11.3.3　压缩迭代结束 / 219
11.3.4　产出分析 / 219
11.4　效率分析 / 221
11.5　时间-成本曲线 / 221
11.5.1　时间-成本相关模型 / 222
11.5.2　死亡区域 / 224
11.6　规划与风险 / 225
11.6.1　风险缓解 / 226
11.6.2　重建时间-成本曲线 / 228
11.6.3　风险模型化 / 230
11.6.4　风险包含与排除 / 232
11.7　SDP评审 / 232
第12章　高级技巧 / 234
12.1　上帝活动 / 234
12.2　风险交叉点 / 235
12.3　找到缓解目标 / 238
12.4　几何风险 / 240
12.4.1　几何临界风险 / 241
12.4.2　几何斐波那契风险 / 241
12.4.3　几何活动风险 / 242
12.4.4　几何风险行为 / 243
12.5　执行复杂度 / 244
12.5.1　圈复杂度 / 244
12.5.2　项目类型与复杂度 / 245
12.5.3　项目压缩与复杂度 / 246
12.6　超大型项目 / 247
12.6.1　复杂系统与脆弱性 / 248
12.6.2　网络群 / 250
12.6.3　设计网络群 / 250
12.7　小项目 / 253
12.8　基于层次设计 / 253
12.8.1　基于层次设计的利弊 / 254
12.8.2　层次与构造 / 255
第13章　项目设计示例 / 256
13.1　估算 / 257
13.1.1　单个活动估算 / 257
13.1.2　总体项目估算 / 258
13.2　依赖关系和项目网络 / 259
13.2.1　行为依赖 / 259
13.2.2　非行为依赖 / 259
13.2.3　覆盖某些依赖 / 260
13.2.4　完整性检查 / 260
13.3　常规方案 / 261
13.3.1　网络图 / 261
13.3.2　计划进度 / 263
13.3.3　计划的人员配备分布 / 263
13.3.4　成本和效率 / 264
13.3.5　结果总结 / 264
13.4　压缩方案 / 264
13.4.1　添加启用活动 / 264
13.4.2　分配资源 / 265
13.4.3　计划进度 / 266
13.4.4　计划的人员配备分布 / 266
13.4.5　成本和效率 / 266
13.4.6　结果总结 / 267
13.5　分层设计 / 268
13.5.1　分层设计和风险 / 268
13.5.2　人员配备分布 / 269
13.5.3　结果总结 / 269
13.6　亚临界方案 / 269
13.6.1　持续时间、计划进度和风险 / 270
13.6.2　成本和效率 / 270
13.6.3　结果总结 / 270
13.7　比较选项 / 271
13.8　计划与风险 / 271
13.8.1　风险缓解 / 271
13.8.2　重新计算成本 / 274
13.9　为SDP评审做准备 / 274
第14章　总结 / 276
14.1　项目设计时间 / 276
14.1.1　真实的答案 / 277
14.1.2　迈向未来 / 278
14.2　一般性指导 / 279
14.2.1　架构与估算 / 279
14.2.2　设计立场 / 280
14.2.3　可选性 / 280
14.2.4　压缩 / 281
14.2.5　计划与风险 / 283
14.3　项目设计的设计 / 283
14.4　不同的视角 / 285
14.5　交接 / 287
14.5.1　初级交接 / 287
14.5.2　高级交接 / 287
14.5.3　资深开发人员作为初级架构师 / 288
14.6　实践 / 289
14.7　项目设计的口头汇报 / 290
14.8　关于质量 / 291
14.8.1　质量控制活动 / 291
14.8.2　质量保证活动 / 292
14.8.3　质量与文化 / 293
|附录|
附录A　项目跟踪 / 296
附录B　服务契约设计 / 310
附录C　设计标准 / 323