系统设计的一些原则

系统设计的好坏在根本上决定了软件系统的优劣。可以说“差的系统设计必定产生差的软件系统”，但是不能保证“好的系统设计必定产生好的软件系统”。因为在设计之前有需求开发工作，在设计之后还有编码，测试和维护工作，无论哪个环节出了差错，都会把好事搞砸了。

据说上帝把所有的女士都设计成天使，可是天使们在下凡的时候，有些人双脚先着地，有些人脸先着地。上帝的这一疏忽让很多女士伤透了心。所以我们在开发软件的时候，一定要吸取这个教训。

 

一．合适性

系统设计的源头是需求，这是由商业目标决定的。高水平的设计师高就高在“设计出恰好满足客户需求的软件，并且使开发方和客户方”获取最大的利益，而不是不惜代价设计出最先进的软件。

评估体系结构好不好的第一个指标就是“合适性”，即体系结构是否符合适合于软件的“功能性需求”和“非功能性需求”。人们一般不会在需求文档中指定软件的体系结构，需求与体系结构之间并没有一一对应的关系，甚至没有明显的对应关系。所以设计师可以充分发挥主观能动性，根据需求的特征，通过推理和归纳的方法设计出合适的体系结构。经验不丰富的设计师往往把注意力集中在“功能性需求”而疏忽了“非功能性需求”，殊不知后者恰恰是最能体现设计水平的地方。

比如设计住宅。住宅的最基本的功能性需求是“吃喝拉撒睡”，全世界人民“吃喝拉撒睡”的方式都是差不多的。住宅的非功能性需求主要是让人住得舒服。住宅的种类非常多，如茅草屋、窑洞、筒子楼、酒店、别墅等等。窑洞的体系结构与别墅的有天壤之别，你能说后者一定比前者好吗？不能，因为没有可比度。

如果一名建筑师受政府委托给广大的中国陕北农民设计住宅，他应当设计更好的窑洞而非别墅。理由很简单，因为广大的陕北农民住不起别墅，而那里的条件特别适合于建窑洞。窑洞对于当地的农民而言是非常实用而且成本低廉的住宅。

对于软件系统而言，能够满足需求的设计方案可能有很多种，究竟该选择哪一种呢？这时候商业目标是决策依据，即选择能够为开发方和客户方带来最大利益的那个方案。大部分开发人员天生有使用新技术的倾向，而这种倾向对开发商业产品而言可能是不利的，切记切记！

 

二．结构稳定性

体系结构是系统设计的第一要素，详细设计阶段的工作如用户界面设计，数据库设计，模块设计，数据结构设计等等，都是在体系结构确定之后开展的，而编程和测试是最后面的工作。如果体系结构经常变动，那么建筑在体系结构之上的用户界面、数据库、模块、数据结构等也跟着经常变动，用“树倒猢狲散”来比喻很恰当，这将导致项目发生混乱。

当前中国有几句流行的至理名言：“稳定压倒一切”、“发展才是硬道理”。发展的前提条件是稳定，社会如此，开发软件产品也是如此。

所以体系结构一旦设计完成，应当在一定的时间内保持稳定不变，只有这样才能使后续工作顺利开展。

前面讲了，体系结构是依据需求而设计的。如果需求变更了，很有可能导致体系结构发生变更，那么“保持结构稳定”岂不是成了空想？

高水平的设计师应当能够分析需求文档，判断出哪些需求是稳定不变的，哪些需求是可能变动的。于是根据那些稳定不变的需求设计体系结构，而根据那些可变的需求设计软件的“可扩展性”。

 

三．可扩展性

可扩展性是指软件扩展新功能的容易程度。可扩展越好，表示软件适应“变化”的能力越强。由于软件是“软”的，那是否所有的软件必须设计能扩展新功能呢？这要视软件的规模和复杂性而定。

如果软件规模很小，问题很简单，那么扩展功能的确比较容易。要是软件的代码只有100行，这时就无所谓“可扩展性”了，你想怎么扩展都可以。如果软件规模很大，问题很复杂，倘若软件的可扩展性不好，那么该软件就像用卡片造成的房子，抽出或者塞进去一张卡片都有可能使房子倒塌。

是否任何软件在设计的时候都要考虑可扩展性呢？不见得，如果确信某个软件在它淘汰之前永远都不会变更（如一次性产品），那么在设计阶段就没必要考虑可扩展性，这样省事省力。

可扩展性越来越重要，社会的商业越来越发达，需求变化就越快。需求变化必将导致修改（或扩展）软件的功能，如果软件的扩展性比较差的话，那么修改（或扩展）功能的代价会很高。

现代软件产品通常采用“增量开发模式”开发商不断地推出软件产品的新版本，从而不断地获取增值利润。如果软件的可扩展性比较差的话，每次开发新版本的代价就会很高。虽然开发商抓住了商机，但却由于设计水平差而导致没有赚取多少利润，真是要活活气死。体系结构的稳定性是根据那些稳定不变的需求而设计的，体系结构的可扩展性则是依据那些可变的需求而设计的。从字面上看，稳定性和可扩展性似乎有点矛盾。两者之间存在辩证的关系：如果系统不可扩展的话，那么就没有发展前途，所以不能只关心稳定性而忽视可扩展性；而软件系统“可扩展”的前提条件是“保持结构稳定”，否则软件难以按计划开发出来，稳定性是使系统能够持续发展的基础。所以稳当性和扩展性都是体系结构设计的要素。

人们对物质有喜新厌旧的天性，你可以经常改变房子的装潢和摆设，但不能每次都去拆墙，挖地基。在软件开发过程中，变化是司空见惯的事情。如果每次变化都导致体系结构发生大的变化，那简直就是“伤筋动骨”，这样的体系结构无疑是败笔之作。

分层开发是一种重要的体系结构，有着良好的可扩展性，而且在扩充或修改功能时，基本不会破坏原有结构的稳定性。可以参看我的分层开发思想与小笼包一文。

 

四．可复用性

复用就是指“重复利用已经存在的东西”。复用不是人类懒惰的表现，而是智慧的表现。因为人类总是在继承了前人的成果，不断加以利用、改进或创新后才会进步。

复用有利于提高产品的质量、提高生产效率和降低成本。由经验可知，通常在一个新系统中，大部分的内容是成熟的，只有小部分内容是创新的。一般地，可以相信成熟的东西总是比较可靠的（即具有高质量），而大量成熟的工作可以通过复用来快速实现（即具有高生产效率）。勤劳并且聪明的人们应该把大部分的时间用在小比例的创新工作上，而把小部分的时间用在大比例的成熟工作中，这样才能把工作做的又快又好。

企业成功地开发了某个软件产品之后，如果下个新产品能够复用上个产品的体系结构的话，那么新产品的系统设计的成本和风险将大大降低。

可复用性是设计出来的，而不是偶然碰到的。要使体系结构具有良好的可复用性，设计师应当分析应用域的共性问题，然后设计出一种通用的体系结构模式，这样的体系结构才可以被复用。