軟件分析與設(shè)計：分析什么？如何設(shè)計？
分析與設(shè)計這兩個詞我們平時經(jīng)常聽到，也經(jīng)常講，那么分析與設(shè)計的本質(zhì)究竟是什么呢?到底要分析什么?又到底要怎樣去設(shè)計?這3個問題如果平時沒有一些積累，突然被問到這些，一時也會顯得不知所措。接下面在第一部分中回答分析與設(shè)計的本質(zhì)，只有清楚了本質(zhì)，那就知道要怎么分析與設(shè)計，因此在第二、第三部分具體講軟件的分析與設(shè)計方法，最后一部分講述個人的一些思考。
一 .分析與設(shè)計的本質(zhì)
1. 分析的本質(zhì)
"分析"，由"分"和"析"兩個字組成，"分"是分開的意思，這個比較好理解;"析"，左"木"又"斤"，"斤"通"金"，即把木劈開。延伸來講，分析的本質(zhì)即是洞察出事物的內(nèi)部要素，包含組成結(jié)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)制等。平時開發(fā)同學(xué)經(jīng)常看到"需求分析"、"軟件分析"、"架構(gòu)分析"這些詞，以"需求分析"為例，分析階段要了解的內(nèi)容有：需求背景、需求目的、需求目標(biāo)、利益相關(guān)方、業(yè)務(wù)流程、業(yè)務(wù)依賴方、業(yè)務(wù)指標(biāo)。分析的目的是為了找出隱藏在現(xiàn)象背后的本質(zhì)，考察的是否對事物打散認(rèn)識，深入到事物內(nèi)部去看問題，就像我們高中學(xué)習(xí)化學(xué)一樣，分子結(jié)構(gòu)決定表現(xiàn)現(xiàn)象。在實(shí)際軟件開發(fā)中，產(chǎn)品同學(xué)提的一個需求，有時它就包含了技術(shù)解決方案，只有深入分析之后，開發(fā)同學(xué)有可能提出更為合理的技術(shù)解決方案，否則只是就事論事的解決問題，在新的場景下，現(xiàn)有的解決方案又有問題。
有一個段子說一個人去做美容，剛來的一個醫(yī)生不懂人體結(jié)構(gòu)，結(jié)果一刀下去，把大動脈劃破了，結(jié)果人失血過多死了，"美死你了"這個詞就是這么來的。段子歸段子，這也說明如果分析沒有做得相當(dāng)充分，也即缺乏對事物的了解，往往做事會出錯。
2. 設(shè)計的本質(zhì)
"設(shè)"和"計"兩個字都有"言"字旁，并且右邊有"多"的意思，如"十"、"又"，即集多家之言。延伸來講，設(shè)計的本質(zhì)即是對方案優(yōu)中選優(yōu)，包含了對方案設(shè)計的思考、取舍和權(quán)衡。只有了解了當(dāng)時的設(shè)計思想才會比較快掌握是怎樣實(shí)現(xiàn)的，在軟件編碼實(shí)現(xiàn)層面上，我們有時看到一些比較難理解的邏輯，這些邏輯就是當(dāng)時設(shè)計的產(chǎn)物，在當(dāng)時是為了解決特定的問題產(chǎn)生的。
一個好的設(shè)計凝集了設(shè)計者的思想和心血，比如經(jīng)典的文學(xué)著作，里面有優(yōu)秀的寫作手法;比如經(jīng)典的影視橋段，里有精彩的故事情節(jié);比如巧奪天工的建筑設(shè)計，里面有豐富的寓意。相反一個糟糕的設(shè)計，輕則讓人迷惑，看不懂為什么要這么設(shè)計，影響美觀、使用，重則產(chǎn)生事故，在《復(fù)雜系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)》一書中，作者舉了一個輪船的例子，當(dāng)時建造輪船提了很多要求，在面對這么復(fù)雜的系統(tǒng)時，設(shè)計沒有考慮周全，結(jié)果設(shè)計出來的輪船下水就沉了。
拉曼《UML和模式應(yīng)用》一書中，對分析與設(shè)計概括成：分析是做正確的事;設(shè)計是正確地做事，之前看到這2句話挺迷糊，并沒有領(lǐng)會到這兩句的精髓，后面經(jīng)歷了一些系統(tǒng)的設(shè)計之后，重新去看發(fā)現(xiàn)這2句話高度概括出了分析與設(shè)計的本質(zhì)內(nèi)涵。
二 .到底要分析什么
1 .分析全景圖
分析的起點(diǎn)是問題本身，比如現(xiàn)象、痛點(diǎn)、挑戰(zhàn)、價值等，從這些基礎(chǔ)點(diǎn)去分析，如分析一個業(yè)務(wù)時，我喜歡從業(yè)務(wù)愿景和業(yè)務(wù)目標(biāo)去看這個業(yè)務(wù)有哪些利益相關(guān)者，也即有哪些角色在使用這個業(yè)務(wù)，從這些利益相關(guān)者的角度去思考他們的本質(zhì)訴求，正是他們的訴求構(gòu)成了我們要做什么的輸入，不管外部怎么變化，他們的本質(zhì)訴求是不變的，如對于消費(fèi)者來講，他們的訴求是花最短的時間、最少的錢、更好的體驗(yàn)買到心儀的商品;對于商家來講，他們的訴求是怎么賣出更多的貨、怎樣獲得更大的利潤。反而如果我們不去關(guān)注利益關(guān)注點(diǎn)的本質(zhì)訴求，而只是自己憑空想出來的，自以為有價值，結(jié)果一落地就出現(xiàn)了問題。
當(dāng)明確了要做什么(What)之后，接下來就要思考業(yè)務(wù)流程以及業(yè)務(wù)中包含的要素(業(yè)務(wù)對象)、業(yè)務(wù)模型以及業(yè)務(wù)能力(How)，實(shí)際上這部分就是提供一個解決方案去實(shí)現(xiàn)前面提到的訴求。分析的階段，一定要非常細(xì)，在軟件分析中，有一些分析的工具幫助我們更好地理解事物本身，具體地在下一節(jié)中講到。分析的產(chǎn)物是業(yè)務(wù)模型和業(yè)務(wù)能力地圖，通過業(yè)務(wù)模型可以看出業(yè)務(wù)是什么、有什么，通過業(yè)務(wù)能力地圖可以看出具體的業(yè)務(wù)能力有哪些，可以支撐哪些業(yè)務(wù)場景。
分析往上看一層，就是要分析商業(yè)價值鏈和商業(yè)模式，雖然這一塊并不是開發(fā)同學(xué)負(fù)責(zé)的范疇，了解一些還比較好，能讓我們對業(yè)務(wù)有更深刻的認(rèn)識，商業(yè)模式?jīng)Q定商業(yè)結(jié)構(gòu)，商業(yè)結(jié)構(gòu)決定交易結(jié)構(gòu)，交易結(jié)構(gòu)決定業(yè)務(wù)組成結(jié)構(gòu)。利益相關(guān)者也是從業(yè)務(wù)組成結(jié)構(gòu)中推導(dǎo)出來的，這一部分是最頂層的分析，分析業(yè)務(wù)的可行性，也即我們常說的Why。
2. 具體分析方法
在實(shí)際中，我們會看到各種各樣的分析方法，這些方法本身并不重要，重要的是它能給我們帶來什么的幫助，為什么需要它，個人的觀點(diǎn)是分析方法不要貪多，真正融匯到實(shí)際中，有那么1、2個方法就足已，不要迷失在各種各樣的分析方法中，真正還是要了解分析的本質(zhì)是什么，在第一部分中，已經(jīng)提到分析的本質(zhì)是要洞察出事物的組成，包含組成結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制，你再去看各種各樣的分析方法，它們都是為了找出事物的組成結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制。如黃金圈分析方法，它就包含了三層(Why、What、How)，分析事物不斷從宏觀到微觀、從目的到實(shí)現(xiàn);再比如5W2H，真正的把一件事分析得非常仔細(xì)，什么人在什么時間什么地點(diǎn)因?yàn)槭裁醋隽耸裁词隆?/p>
再回到軟件分析本身，之前在大學(xué)里我們我們學(xué)習(xí)軟件工程、UML等課程，由于當(dāng)時并沒有多少實(shí)際的研發(fā)、設(shè)計的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)的時候覺得這些內(nèi)容比較空洞，反正老師讓我們這樣做就這樣做，缺乏對這些UML圖的理解。
- 用例圖：用戶對系統(tǒng)最直接的交互，要表達(dá)出用戶需要怎樣的能力去滿足他們的訴求，它的關(guān)鍵是用戶、目的、價值。
- 活動圖：用戶在某一類場景中，要表達(dá)出業(yè)務(wù)流程是怎樣的，它的關(guān)鍵是業(yè)務(wù)活動、流程交互(僅是業(yè)務(wù)層面，不是系統(tǒng)流程)。
- 模型圖：屏蔽業(yè)務(wù)細(xì)節(jié)，抽象出業(yè)務(wù)關(guān)鍵要素以及它們之間的聯(lián)系，它的關(guān)鍵是業(yè)務(wù)抽象出來的實(shí)體以有實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)。
我們現(xiàn)在反過來去想想當(dāng)時學(xué)習(xí)的UML課程，里面各種圖都是為了幫助我們更好去認(rèn)識、理解項(xiàng)目需求，畫這些圖并非是做做樣子，而是真正地挖掘出業(yè)務(wù)能力有哪些、系統(tǒng)能力有哪些、業(yè)務(wù)模型是怎樣的、要有哪些對象、對象之間的關(guān)系是怎樣的。在實(shí)際工作中，有些人在分析階段在這一塊落實(shí)得并不那么好，其實(shí)問幾個問題很容易暴露出來，比如設(shè)計的類圖的出發(fā)點(diǎn)是什么、這個類的職責(zé)為什么有這些、這個職責(zé)為什么在這個類而不是在另外一個類中。如果我們分析階段做得不扎實(shí)，設(shè)計階段的輸入就會比較少，或者是淺層次的輸入，設(shè)計的質(zhì)量也不會高，因?yàn)椴]有真正洞察出問題。
3. 1個分析案例
用2.1節(jié)中提到的分析方法，我當(dāng)時分析一個分銷業(yè)務(wù)也是用了上面的方法，從下面這張圖中可以看出業(yè)務(wù)發(fā)展思路是怎樣，用了幾個關(guān)鍵詞進(jìn)行概括：打基礎(chǔ)、拓渠道、夯能力、搭體系、數(shù)據(jù)化。當(dāng)有了這些認(rèn)識之后，再去推導(dǎo)技術(shù)側(cè)要做哪些就比較容易，以拓展渠道為例，當(dāng)多個渠道接入進(jìn)來時就暴露了一些問題，比如答疑成本比較高，因此就有一個重要的方面就是渠道接入保障，怎么減少渠道接入成本、答疑成本就是技術(shù)側(cè)要思考的問題。
三 .到底要怎樣設(shè)計
1 .設(shè)計全景圖
如果說分析階段是把事物打散，那么設(shè)計就是把打散的事物更好地組合起來。設(shè)計最為核心的是從分析中提煉出問題，即定義技術(shù)問題，這個是非常難的，比如你覺得某個設(shè)計不好，但又講不出來為什么不好，說明對問題的理解程度還不高。常見的技術(shù)問題有：性能、擴(kuò)展性、穩(wěn)定性、安全、效能、體驗(yàn)、成本、數(shù)據(jù)一致性等。
當(dāng)定義好了技術(shù)問題，接下來就要調(diào)研業(yè)界對這個問題有哪些方案，每個方案的優(yōu)缺點(diǎn)是什么，比如數(shù)據(jù)一致性，有事務(wù)型解決方案，也有補(bǔ)償型解決方案，結(jié)合業(yè)務(wù)本身去做選擇，這個選擇就包含了決策，決策就意味著取舍和平衡，并不是隨意的決策，而是有決策的依據(jù)來支撐，比如經(jīng)驗(yàn)、原則、數(shù)據(jù)等。
設(shè)計是包含原則的，這些原則應(yīng)該是大家都去遵循的，比如分層原則，這個在軟件設(shè)計中非常常見，原則是平時大家開發(fā)過程經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶，以分層原則為例，可以深入思考，為什么要分層、分層解決了什么問題、要分多少層、如何去分層，只有深入思考了這些原則，在新的場景中再去做設(shè)計時，就會得心應(yīng)手，而不是僵硬地去套用分層原則。
2 .設(shè)計原則
設(shè)計原則，每個設(shè)計者有自己的理解，很難有統(tǒng)一的設(shè)計原則，只能在局部上達(dá)成一致，比如分層原則，這個大家比較容易達(dá)成的，設(shè)計原則應(yīng)該是一系列的原則組成集合，并非是單一。設(shè)計原則是在大量實(shí)踐過程中沉淀出來的，我更想說的是如果你對看到的某些原則能結(jié)合自己的經(jīng)歷講得出來，說明你是有過真正實(shí)踐和思考的，否則這些設(shè)計原則也僅僅是一些文字，轉(zhuǎn)化不了設(shè)計經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計能力，這里列出一些常用的設(shè)計原則。
- 系統(tǒng)性原則
- 抽象分層原則
- 領(lǐng)域原則
- 復(fù)用原則
- 簡易原則
- 成本效率原則
- 正交原則
- 擴(kuò)展原則
- 演進(jìn)原則
3 .兩個設(shè)計案例
對于上面提到的9個設(shè)計原則，這里主要聊的是系統(tǒng)性原則和正交原則，系統(tǒng)性原則是站在全局上思考系統(tǒng)之間的交互，這個是非常重要的，相當(dāng)于是指明燈，當(dāng)看懂了整個系統(tǒng)未來的樣子，在當(dāng)下每一步的執(zhí)行都清楚知道是為了什么。反之沒有這個系統(tǒng)性原則，所做的事都只是關(guān)注點(diǎn)狀事情，不成體系。以2.3節(jié)中的例子來講，當(dāng)分析出來要做的事情后，如下圖畫出系統(tǒng)架構(gòu)圖。從系統(tǒng)架構(gòu)圖中可以看出系統(tǒng)之間的交互是怎樣的、鏈路邏輯是怎樣的(注：逆向鏈路沒有表達(dá)出來)。
我們在數(shù)學(xué)中學(xué)習(xí)過正交，最簡單的理解是兩條線是垂直的，在軟件中我們看到一些邏輯中包含了很多的邏輯，每次修改的時候，改了這個邏輯結(jié)果影響了另外一個邏輯，說明我們的邏輯耦合度比較高。正交原則即是分離出不同的變化點(diǎn)，讓變化自治，即每個變化只影響自身，不會影響到其它的變化點(diǎn)。平時我們寫代碼中有兩種場景影響正交：代碼重復(fù)和關(guān)系依賴，對于重復(fù)的代碼可以抽取出來，對于依賴的部分，可以抽象一層防腐層出來。
舉一個正交的例子，假如有一個需求是：查找員工名為John的員工，這個代碼可以很快寫出來，但細(xì)細(xì)想想的它的變化點(diǎn)，至少可以想到下面3個變化點(diǎn)：
查找的內(nèi)容會變，不一定按照名字來查，比如按照員工工號來查;
查找的對象會變，不一定查員工，還有可能查學(xué)生;
查找的規(guī)則會變，不一定是待值查找，還有可能是范圍查找，比如查找年齡在20至30的員工。
當(dāng)想到了這些變化，重新設(shè)計后的效果就會不一樣了，當(dāng)面臨業(yè)務(wù)場景變化的時候，可以做到最少的改動，這也即是設(shè)計能夠降本增效的原因。
四 .分析與設(shè)計的思考
1 .衡量標(biāo)準(zhǔn)
衡量分析與設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)是比較難的，一般是從一些大的原則去看，比如復(fù)雜性、開放性等，但又很難有一個量化的指標(biāo)去衡量，到底復(fù)雜度有多高、開放性有多底。真正衡量好壞只有通過比較才比較好判斷，比如多個方案之間的比較，這個是比較容易衡量誰好。因此我們需要多去看別人是怎么設(shè)計的，有哪些好的設(shè)計思想值得借鑒，多吸收好的設(shè)計思想、設(shè)計案例。
做設(shè)計最怕是閉門造車，結(jié)果設(shè)計出來的東西不能夠很好地解決實(shí)際問題。個人的經(jīng)驗(yàn)是去看業(yè)界的方案，看看它們是怎么設(shè)計的，各自的特點(diǎn)，比如數(shù)據(jù)不一致性的問題，有很多種設(shè)計方案來解決，有的方案對業(yè)務(wù)入侵比較大，需要改造很大，能不能無入侵業(yè)務(wù)呢?阿里提出了TXC解決方案，這個設(shè)計就非常好，使用者只有打上一個注解就ok，對業(yè)務(wù)改造沒有什么成本，這也即是前面提到的簡易設(shè)計原則。
2. 虛實(shí)結(jié)合
提到分析與設(shè)計，很多人覺得很虛，的確，在我剛工作前3年，也覺得這個非常虛，這個不就是畫畫圖嘛，后面發(fā)現(xiàn)還真不是這么一回事。印象最深的一件事，當(dāng)時在滴滴，我的主管給我們展示了營銷系統(tǒng)未來我們要做的事，用了一張系統(tǒng)架構(gòu)圖非常體系地講出來，知道未來我們要做成什么樣子，當(dāng)前我們處在什么位置上，那段時間我們過得非常充實(shí)，知道我們在做什么、要做什么，1年半以后我們把當(dāng)時那張系統(tǒng)架構(gòu)圖上的事情都完成了，回過來頭來看，如果沒有當(dāng)時的指引，每天還是做著需求，來一個需求做一個需求，這也即是最開始做事沒啥動力，沒看到目標(biāo)。
當(dāng)設(shè)計的內(nèi)容確定之后，最為重要的就是落實(shí)，這個過程是經(jīng)驗(yàn)的積累，在實(shí)踐的過程中會遇到一些問題，比如發(fā)放優(yōu)惠券的過程中怎么扣庫存、怎么保持事務(wù)一致性，技術(shù)難度的問題，我聽一個人講過一句話：要么沒看到問題;要么回避問題，在實(shí)際中，我們會遇到各種各樣的問題，只是我們把它忽略掉了，到最后說這個事技術(shù)上沒復(fù)雜度。我經(jīng)常分享的一個觀點(diǎn)是往上抽象看2層，或許你的設(shè)計方案會變。架構(gòu)設(shè)計是需要大量的實(shí)實(shí)在在的經(jīng)驗(yàn)，不是簡單地畫畫架構(gòu)圖就行了，需要在實(shí)踐中反復(fù)檢驗(yàn)，再去指導(dǎo)下一次更好地設(shè)計，我欣賞的一句話是：將虛的事情做實(shí)。
3 .將經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成能力
當(dāng)我們有一些分析設(shè)計經(jīng)驗(yàn)之后，更進(jìn)一步地要轉(zhuǎn)化成設(shè)計能力，設(shè)計能力是抽象的，需要在實(shí)際中得到檢驗(yàn)。就像在第三部分講到的設(shè)計，它不像分析那么很好地講出具體的方法出來，設(shè)計本身是凝聚了思想、心血在里面，同時設(shè)計是一種藝術(shù)，具有高度的靈活性，因此很難講出具體的設(shè)計方法，也不會有統(tǒng)一的方法，有靈活性一定不是具體的，所以這部分需要在大量的實(shí)踐基礎(chǔ)上，提煉出設(shè)計原則，將其轉(zhuǎn)化成設(shè)計能力。
【本文為51CTO專欄作者“阿里巴巴官方技術(shù)”原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者】
