【前　言】

幾乎沒(méi)有人是被逼著進(jìn)入軟件開(kāi)發(fā)行業(yè)的。相反，許多人愛(ài)上了編程并決定以此謀生。然而，大多數(shù)人所希望的職業(yè)生涯與軟件開(kāi)發(fā)那黑暗且令人沮喪的現(xiàn)實(shí)之間存在著巨大的差距。整個(gè)軟件行業(yè)正處于一場(chǎng)深刻的危機(jī)之中。因?yàn)檐浖�開(kāi)發(fā)是多維的，所以導(dǎo)致了非常嚴(yán)重的危機(jī)，而軟件開(kāi)發(fā)的每個(gè)方面都被打破了：

成本。一個(gè)項(xiàng)目的預(yù)算與實(shí)際開(kāi)發(fā)該系統(tǒng)的成本之間的相關(guān)性很弱。許多組織甚至不愿意解決成本問(wèn)題，可能是因?yàn)樗鼈兏�本不知道如何解決，也可能是因?yàn)樗鼈冋J(rèn)識(shí)到根本承擔(dān)不起系統(tǒng)的高昂成本。即使新系統(tǒng)的個(gè)版本的成本是合理的，但由于設(shè)計(jì)不當(dāng)和無(wú)法適應(yīng)變化，整個(gè)生命周期的系統(tǒng)成本也往往會(huì)遠(yuǎn)高于預(yù)期。隨著時(shí)間的推移，維護(hù)成本變得非常高，以至于公司通常會(huì)決定從頭開(kāi)始，新系統(tǒng)很快就會(huì)像之前一樣陷入同樣甚至更糟糕的局面。而其他任何行業(yè)都不會(huì)選擇定期從頭開(kāi)始，因?yàn)檫@樣做沒(méi)有經(jīng)濟(jì)意義。航空公司維護(hù)大型噴氣式飛機(jī)幾十年，而一棟房子可能維護(hù)整整一個(gè)世紀(jì)。

進(jìn)度。后期限（deadline）的設(shè)定通常是武斷的、無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樗�與實(shí)際開(kāi)發(fā)系統(tǒng)所需的時(shí)間幾乎沒(méi)有關(guān)系。對(duì)于大多數(shù)開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，后期限是無(wú)用的東西，它會(huì)在團(tuán)隊(duì)努力工作的時(shí)候呼嘯而過(guò)。如果開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)確實(shí)在后期限之前完成了任務(wù)，那么每個(gè)人都會(huì)感到驚訝，因?yàn)闆](méi)有人指望它能按時(shí)完成。這也是一個(gè)糟糕的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的直接結(jié)果，它會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的變更和新工作的連鎖反應(yīng)，并使以前完成的工作失效。而且，這是一個(gè)非常低效的開(kāi)發(fā)過(guò)程的結(jié)果，它忽略了活動(dòng)之間的依賴關(guān)系和構(gòu)建系統(tǒng)的快、安全的方式。不僅整個(gè)系統(tǒng)的上市時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，而且單個(gè)功能的上市時(shí)間也可能很夸張。當(dāng)項(xiàng)目的進(jìn)度出現(xiàn)延誤時(shí)，情況已經(jīng)很糟了；當(dāng)管理層和客戶都不知道這個(gè)延誤時(shí)，情況就更糟了，因?yàn)闆](méi)有人知道這個(gè)項(xiàng)目的真實(shí)狀況。

需求。開(kāi)發(fā)人員往往終解決了錯(cuò)誤的問(wèn)題。終端客戶或其內(nèi)部環(huán)節(jié)參與者（如市場(chǎng)營(yíng)銷人員）與開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)之間的溝通始終存在問(wèn)題。大多數(shù)開(kāi)發(fā)人員也無(wú)法適應(yīng)他們未能捕獲需求的情況。即使需求被完美地傳達(dá)下去，它們也可能隨著時(shí)間的推移而改變。此變更將使設(shè)計(jì)無(wú)效，并破壞團(tuán)隊(duì)試圖構(gòu)建的所有內(nèi)容。

人員配備。即使是普通的軟件系統(tǒng)也非常復(fù)雜，超出了人腦的理解能力。內(nèi)部和外部的復(fù)雜性是系統(tǒng)架構(gòu)不良的直接結(jié)果，這反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致復(fù)雜的系統(tǒng)很難維護(hù)、擴(kuò)展或重用。

維護(hù)。大多數(shù)軟件系統(tǒng)不是由開(kāi)發(fā)它們的人員來(lái)維護(hù)的。新員工不了解系統(tǒng)是如何運(yùn)行的，因此他們?cè)谠噲D解決舊問(wèn)題時(shí)不斷地引入新問(wèn)題。這很快就拉高了維護(hù)成本，推遲了上市時(shí)間，甚至導(dǎo)致工作停頓或項(xiàng)目取消。

質(zhì)量。也許沒(méi)有任何其他東西可以像質(zhì)量那樣破壞軟件系統(tǒng)。軟件有缺陷，軟件這個(gè)詞本身就是缺陷的同義詞，開(kāi)發(fā)人員無(wú)法想象沒(méi)有缺陷的軟件系統(tǒng)。修復(fù)缺陷通常會(huì)增加缺陷數(shù)，添加功能或簡(jiǎn)單維護(hù)也會(huì)增加缺陷數(shù)。質(zhì)量差是由不易測(cè)試、理解或維護(hù)的系統(tǒng)架構(gòu)直接導(dǎo)致的。同樣重要的是，大多數(shù)項(xiàng)目沒(méi)有考慮到基本的質(zhì)量控制活動(dòng)，也沒(méi)有為每項(xiàng)活動(dòng)分配足夠的時(shí)間，使其可以無(wú)可挑剔地完成。

幾十年前，業(yè)界開(kāi)始開(kāi)發(fā)解決世界問(wèn)題的軟件。今天，軟件開(kāi)發(fā)本身就是一個(gè)的問(wèn)題。軟件開(kāi)發(fā)中的問(wèn)題往往以非技術(shù)性的方式表現(xiàn)出來(lái)，如工作環(huán)境壓力大、人員流動(dòng)率高、工作倦怠、缺乏信任、自卑，甚至身體疾病等。

軟件開(kāi)發(fā)中的所有問(wèn)題都不是新問(wèn)題，甚至，有些人在其軟件開(kāi)發(fā)的整個(gè)職業(yè)生涯中都沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)一次正確的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程。這使他們相信這根本不可能做到，他們對(duì)任何試圖解決這些問(wèn)題的嘗試都不屑一顧，因?yàn)槭虑榫褪沁@樣的。他們甚至可能會(huì)與那些試圖改進(jìn)軟件開(kāi)發(fā)的人抗衡。他們已經(jīng)得出結(jié)論，這個(gè)目標(biāo)是不可能實(shí)現(xiàn)的，所以任何嘗試取得更好結(jié)果的人，都是在試圖做不可能的事，這侮辱了他們的智商。

我自己的過(guò)往經(jīng)歷是一個(gè)反例，表明開(kāi)發(fā)人員可以成功地開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)。我負(fù)責(zé)的每個(gè)項(xiàng)目均按時(shí)、按預(yù)算、零缺陷地交付。在創(chuàng)建IDesign之后，我繼續(xù)保持了這一紀(jì)錄，我們?cè)谠擃I(lǐng)域一次又一次地幫助客戶兌現(xiàn)了他們的承諾。

這種持續(xù)、可重復(fù)的成功紀(jì)錄絕非偶然。我在系統(tǒng)工程領(lǐng)域（包含物理系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)）接受了培訓(xùn)和教育，這使我很容易地認(rèn)識(shí)到這兩個(gè)系統(tǒng)的相似之處。將實(shí)踐原則應(yīng)用到軟件設(shè)計(jì)中，其他工程領(lǐng)域的常識(shí)在軟件系統(tǒng)中也是有意義的。我從來(lái)沒(méi)有想過(guò)不把軟件開(kāi)發(fā)當(dāng)作工程來(lái)對(duì)待，或者不經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)或計(jì)劃就開(kāi)發(fā)一個(gè)系統(tǒng)。我認(rèn)為沒(méi)有必要在我的信念上妥協(xié)，也沒(méi)有必要屈服于權(quán)宜之計(jì)，因?yàn)樽稣�確的事情才行得通，而不這樣做的可怕后果是顯而易見(jiàn)的。我很幸運(yùn)，能有出色的導(dǎo)師，在正確的時(shí)間、正確的地點(diǎn)看到哪些有效、哪些無(wú)效，并有機(jī)會(huì)在早期參與了一些重大而關(guān)鍵的項(xiàng)目，使之成為優(yōu)秀案例的一部分。

近年來(lái)，我注意到該行業(yè)的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。越來(lái)越多的軟件項(xiàng)目失敗了。在時(shí)間和金錢上失敗成本都變得越來(lái)越高，甚至已經(jīng)完成的項(xiàng)目也往往偏離了初的承諾。這場(chǎng)危機(jī)加劇不僅僅是因?yàn)橄到y(tǒng)越來(lái)越大或者云計(jì)算的發(fā)展，也可能是激進(jìn)的后期限或者更高的變更率。但我懷疑真正的原因是，開(kāi)發(fā)隊(duì)伍中越來(lái)越缺乏如何設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)的知識(shí)。之前大多數(shù)團(tuán)隊(duì)中都有一位資深人士，他指導(dǎo)年輕人并傳授知識(shí)。如今，這些導(dǎo)師已經(jīng)或即將退休。在他們?nèi)毕�的情況下，普通人只能獲得無(wú)限的信息，卻得不到有用的知識(shí)。

我多希望有一個(gè)你做了就能解決軟件危機(jī)的方法，比如使用過(guò)程、開(kāi)發(fā)方法、工具或技術(shù)。不幸的是，要解決多維問(wèn)題，就需要多維解決方案。在這本書(shū)中，我提供了一個(gè)統(tǒng)一的補(bǔ)救方法：軟件架構(gòu)之道（righting software）。

總之，我所建議的是使用工程原理來(lái)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)。好消息是沒(méi)有必要重新發(fā)明輪子，其他的工程學(xué)科是相當(dāng)成功的，因此軟件行業(yè)可以借用它們的關(guān)鍵通用設(shè)計(jì)思想并使其適用于軟件。你將在本書(shū)中看到一套軟件工程的基本原理，以及一套完整應(yīng)用于軟件系統(tǒng)和項(xiàng)目的工具與技術(shù)。要獲得成功，我們必須從工程的角度出發(fā)，基于時(shí)間和風(fēng)險(xiǎn)方面的考慮，確保軟件系統(tǒng)是可維護(hù)的、可擴(kuò)展的、可重用的、可負(fù)擔(dān)的和可行的，這些都是工程方面的問(wèn)題，而不是技術(shù)方面的問(wèn)題，而且可以直接追溯到系統(tǒng)和項(xiàng)目的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。由于軟件工程師通常指軟件開(kāi)發(fā)人員，所以出現(xiàn)了術(shù)語(yǔ)軟件架構(gòu)師來(lái)描述團(tuán)隊(duì)中負(fù)責(zé)項(xiàng)目所有設(shè)計(jì)方面的人。因此，我假定本書(shū)的讀者是軟件架構(gòu)師。

本書(shū)中的一些想法并不是你要正確認(rèn)識(shí)的事情，但它們肯定是一個(gè)良好的開(kāi)端，因?yàn)樗鼈冇|及了前面提到的問(wèn)題的根源。根本原因是設(shè)計(jì)不當(dāng)，無(wú)論是軟件系統(tǒng)本身還是用于構(gòu)建該系統(tǒng)的項(xiàng)目。你將看到，按計(jì)劃、按預(yù)算交付軟件以及設(shè)計(jì)滿足所有可能需求的系統(tǒng)是完全可能的，開(kāi)發(fā)出來(lái)的系統(tǒng)也是易維護(hù)、易擴(kuò)展和易重用的。希望通過(guò)實(shí)踐這些想法，你不僅能夠?qū)W會(huì)軟件系統(tǒng)構(gòu)建之道，還能助力自己的職業(yè)生涯，并重新點(diǎn)燃對(duì)軟件開(kāi)發(fā)的熱情。

【本書(shū)的組織結(jié)構(gòu)】

本書(shū)展示了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和項(xiàng)目設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)化工程方法。本書(shū)的結(jié)構(gòu)反映了方法論的兩個(gè)部分：系統(tǒng)設(shè)計(jì)（通常稱為架構(gòu)）和項(xiàng)目設(shè)計(jì)。這兩部分相輔相成，是成功的必要條件。附錄提供了一些補(bǔ)充內(nèi)容。

在大多數(shù)技術(shù)書(shū)籍中，每一章只針對(duì)一個(gè)主題并深入探討，這樣更容易編寫(xiě)，但這通常不是人們學(xué)習(xí)的方式。相比之下，在這本書(shū)中，講解是螺旋式的。本書(shū)的兩大部分中的每一

章都重申了前幾章的觀點(diǎn)，通過(guò)多方面的洞察來(lái)進(jìn)行更深入的研究或觀點(diǎn)的演進(jìn)。這模仿了自然的學(xué)習(xí)過(guò)程，每一章都依賴于前面的章節(jié)，所以你應(yīng)該按順序閱讀這些章節(jié)。本書(shū)的兩大部分均包含了詳細(xì)的案例研究，以展示這些觀點(diǎn)以及其他方面。同時(shí)，為了保持迭代的簡(jiǎn)潔性，作為一般規(guī)則，我通常避免內(nèi)容重復(fù)，因此即使是關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，也只討論一次。

以下是對(duì)各章和附錄的簡(jiǎn)單介紹：

第1章　元設(shè)計(jì)方法

本章介紹了下列關(guān)鍵思想：要想成功，必須同時(shí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)和用來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)的項(xiàng)目。這兩種設(shè)計(jì)對(duì)于終成功都是不可或缺的。沒(méi)有架構(gòu)就無(wú)法設(shè)計(jì)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)法構(gòu)建的系統(tǒng)是毫無(wú)意義的。

第2章　分解

本章致力于將系統(tǒng)分解為組成其架構(gòu)的組件。大多數(shù)人以壞的方式來(lái)分解系統(tǒng)，所以本章首先解釋了不該做什么。一旦這個(gè)觀念建立起來(lái)，你將學(xué)會(huì)如何正確地分解系統(tǒng)，在該過(guò)程中掌握一組有用的、簡(jiǎn)單的分析工具并獲得觀察結(jié)果。

第3章　結(jié)構(gòu)

本章提升了第2章的思想，引入了結(jié)構(gòu)。你將看到如何捕獲需求、如何對(duì)架構(gòu)分層、架構(gòu)組件的分類及相互關(guān)系、特定的分類指導(dǎo)原則以及一些相關(guān)的問(wèn)題，如子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

第4章　組合

本章說(shuō)明如何將系統(tǒng)組件組裝成滿足需求的有效組合。這簡(jiǎn)短的一章包含了本書(shū)的幾個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)原則，并將前兩章的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為將在每個(gè)系統(tǒng)中使用的強(qiáng)大的思維工具。

第5章　系統(tǒng)設(shè)計(jì)示例

本章是一個(gè)廣泛的案例研究，展示了迄今為止所討論的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想。系統(tǒng)設(shè)計(jì)螺旋結(jié)構(gòu)的后迭代提供了一個(gè)實(shí)際的系統(tǒng)，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)與業(yè)務(wù)保持一致，并展示了如何生成架構(gòu)并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。

第6章　動(dòng)機(jī)

由于大多數(shù)人從來(lái)沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)項(xiàng)目設(shè)計(jì)（更不用說(shuō)實(shí)踐了），本章介紹了項(xiàng)目設(shè)計(jì)的概念和參與項(xiàng)目設(shè)計(jì)的動(dòng)機(jī)。這是項(xiàng)目設(shè)計(jì)螺旋的第0次迭代。

第7章　項(xiàng)目設(shè)計(jì)綜述

本章概述了如何設(shè)計(jì)一個(gè)項(xiàng)目，首先定義了軟件研發(fā)的成功，然后介紹了明智的決定、項(xiàng)目人員配備、項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)圖、關(guān)鍵路徑、安排活動(dòng)和項(xiàng)目費(fèi)用等關(guān)鍵概念。本章涵蓋了隨后各章中使用的大多數(shù)思想和技術(shù)，后重點(diǎn)討論了角色和責(zé)任。

第8章　網(wǎng)絡(luò)和浮動(dòng)時(shí)間

本章介紹了項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)及其作為設(shè)計(jì)工具的使用。你將看到如何將項(xiàng)目建模為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)圖，學(xué)習(xí)浮動(dòng)時(shí)間的關(guān)鍵概念，了解如何在人員配備和調(diào)度中使用浮動(dòng)時(shí)間，并了解浮動(dòng)時(shí)間與風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系。

第9章　時(shí)間和成本

本章定義了在所有項(xiàng)目中時(shí)間和成本之間可能的權(quán)衡，并討論了通過(guò)正確工作來(lái)加速所有項(xiàng)目的方法。除此之外，你還將學(xué)習(xí)壓縮的關(guān)鍵概念、時(shí)間-成本曲線和成本要素。

第10章　風(fēng)險(xiǎn)

本章介紹了大多數(shù)項(xiàng)目中缺少的要素：量化風(fēng)險(xiǎn)。你將看到如何度量風(fēng)險(xiǎn)并將其映射到上一章的時(shí)間和成本概念中，以及如何基于網(wǎng)絡(luò)計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)通常是評(píng)估選項(xiàng)的方式，也是一流的規(guī)劃工具。

第11章　實(shí)踐中的項(xiàng)目設(shè)計(jì)

本章通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)一個(gè)項(xiàng)目所涉及的步驟進(jìn)行系統(tǒng)的演練，將前幾章的所有概念付諸使用。其目標(biāo)是演示設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)使用的思維過(guò)程，以及如何為業(yè)務(wù)決策者審查做準(zhǔn)備。

第12章　高級(jí)技巧

遵循螺旋式學(xué)習(xí)模型，本章介紹了高級(jí)技巧和概念。這些技巧在各種復(fù)雜程度（從簡(jiǎn)單到挑戰(zhàn)性）的項(xiàng)目中都很有用，是對(duì)前幾章的補(bǔ)充，而且經(jīng)常會(huì)結(jié)合起來(lái)使用。

第13章　項(xiàng)目設(shè)計(jì)示例

本章是與第5章的系統(tǒng)設(shè)計(jì)示例相對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)示例。它也是一個(gè)案例研究，展示了設(shè)計(jì)項(xiàng)目端到端的過(guò)程。本章的重點(diǎn)是案例研究，而不是技巧。

第14章　總結(jié)

后一章從設(shè)計(jì)的技術(shù)方面進(jìn)行了回顧，提供了一系列的指導(dǎo)、技巧、視角和開(kāi)發(fā)過(guò)程思想。它從回答何時(shí)設(shè)計(jì)項(xiàng)目這個(gè)重要問(wèn)題開(kāi)始，以項(xiàng)目設(shè)計(jì)對(duì)質(zhì)量的影響結(jié)束。

附錄A　項(xiàng)目跟蹤

附錄A展示了如何在計(jì)劃方面跟蹤項(xiàng)目的進(jìn)度，以及如何在需要時(shí)采取糾正措施。項(xiàng)目跟蹤更多的是關(guān)于項(xiàng)目管理，而不是項(xiàng)目設(shè)計(jì)，但它對(duì)于確保你在工作開(kāi)始后履行承諾至關(guān)重要。

附錄B　服務(wù)契約設(shè)計(jì)

架構(gòu)本身是粗略的，你必須設(shè)計(jì)其每個(gè)組件的細(xì)節(jié)，而這些細(xì)節(jié)中重要的是服務(wù)契約。附錄B指出了設(shè)計(jì)服務(wù)契約的正確方法。此外，關(guān)于模塊化、規(guī)模和成本的討論也很好地契合了本書(shū)大多數(shù)章節(jié)的內(nèi)容。

附錄C　設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

附錄C匯總了本書(shū)中提到的關(guān)鍵原則、指南和禁忌事項(xiàng)。該標(biāo)準(zhǔn)是簡(jiǎn)潔的，是關(guān)于什么，而不是為什么。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)背后的原理可以在本書(shū)的其余部分找到。

【關(guān)于讀者的假設(shè)】

雖然本書(shū)是面向軟件架構(gòu)師的，但讀者范圍更廣泛。讀者可以是架構(gòu)師、高級(jí)軟件專業(yè)人員、項(xiàng)目經(jīng)理或多重角色的人，也就是說(shuō)，有志于提高自己技能的開(kāi)發(fā)人員都將從本書(shū)中受益。無(wú)論你目前處于什么職位，本書(shū)都將為你的職業(yè)生涯打開(kāi)一扇大門(mén)。當(dāng)你初次閱讀本書(shū)時(shí)，可能不是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的架構(gòu)師，但是一旦你閱讀并掌握了方法論，就將躋身世界之巔。

本書(shū)的技術(shù)和思想適用于各種編程語(yǔ)言（如C 、Java、C#和Python）、各種平臺(tái)（如Windows、Linux、移動(dòng)設(shè)備、本地環(huán)境和云）和各種項(xiàng)目規(guī)模（從小到的項(xiàng)目），還跨越所有行業(yè)（從醫(yī)療保健到國(guó)防）及所有商業(yè)模式和公司規(guī)模（從初創(chuàng)企業(yè)到大型公司）。

我對(duì)讀者做出的重要假設(shè)是，你在深層次上關(guān)心自己的工作，而當(dāng)前的失敗和浪費(fèi)使你感到苦惱。你想做得更好，但是缺乏指導(dǎo)，或者為不良的做法所困擾。

使用本書(shū)的要訣

閱讀本書(shū)的先決條件是開(kāi)放的心態(tài)，過(guò)去的失敗經(jīng)歷和挫折是加分項(xiàng)。

其他在線資源

本書(shū)的網(wǎng)頁(yè)提供了示例文件、附錄和勘誤表�？梢酝ㄟ^(guò)以下網(wǎng)址訪問(wèn)此頁(yè)：

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你可以在本書(shū)的下載支持文件鏈接下找到示例文件和相關(guān)的支持材料。

有關(guān)本書(shū)的其他信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)informit.com/title/9780136524038。