【前　言】

幾乎沒有人是被逼著進入軟件開發(fā)行業(yè)的。相反，許多人愛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)生涯與軟件開發(fā)那黑暗且令人沮喪的現(xiàn)實之間存在著巨大的差距。整個軟件行業(yè)正處于一場深刻的危機之中。因為軟件開發(fā)是多維的，所以導(dǎo)致了非常嚴(yán)重的危機，而軟件開發(fā)的每個方面都被打破了：

成本。一個項目的預(yù)算與實際開發(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題，可能是因為它們根本不知道如何解決，也可能是因為它們認(rèn)識到根本承擔(dān)不起系統(tǒng)的高昂成本。即使新系統(tǒng)的個版本的成本是合理的，但由于設(shè)計不當(dāng)和無法適應(yīng)變化，整個生命周期的系統(tǒng)成本也往往會遠(yuǎn)高于預(yù)期。隨著時間的推移，維護成本變得非常高，以至于公司通常會決定從頭開始，新系統(tǒng)很快就會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)都不會選擇定期從頭開始，因為這樣做沒有經(jīng)濟意義。航空公司維護大型噴氣式飛機幾十年，而一棟房子可能維護整整一個世紀(jì)。

進度。后期限（deadline）的設(shè)定通常是武斷的、無法實現(xiàn)的，因為它與實際開發(fā)系統(tǒng)所需的時間幾乎沒有關(guān)系。對于大多數(shù)開發(fā)人員來說，后期限是無用的東西，它會在團隊努力工作的時候呼嘯而過。如果開發(fā)團隊確實在后期限之前完成了任務(wù)，那么每個人都會感到驚訝，因為沒有人指望它能按時完成。這也是一個糟糕的系統(tǒng)設(shè)計的直接結(jié)果，它會導(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，這是一個非常低效的開發(fā)過程的結(jié)果，它忽略了活動之間的依賴關(guān)系和構(gòu)建系統(tǒng)的快、安全的方式。不僅整個系統(tǒng)的上市時間相當(dāng)長，而且單個功能的上市時間也可能很夸張。當(dāng)項目的進度出現(xiàn)延誤時，情況已經(jīng)很糟了；當(dāng)管理層和客戶都不知道這個延誤時，情況就更糟了，因為沒有人知道這個項目的真實狀況。

需求。開發(fā)人員往往終解決了錯誤的問題。終端客戶或其內(nèi)部環(huán)節(jié)參與者（如市場營銷人員）與開發(fā)團隊之間的溝通始終存在問題。大多數(shù)開發(fā)人員也無法適應(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，它們也可能隨著時間的推移而改變。此變更將使設(shè)計無效，并破壞團隊試圖構(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，這反過來又導(dǎo)致復(fù)雜的系統(tǒng)很難維護、擴展或重用。

維護。大多數(shù)軟件系統(tǒng)不是由開發(fā)它們的人員來維護的。新員工不了解系統(tǒng)是如何運行的，因此他們在試圖解決舊問題時不斷地引入新問題。這很快就拉高了維護成本，推遲了上市時間，甚至導(dǎo)致工作停頓或項目取消。

質(zhì)量。也許沒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，軟件這個詞本身就是缺陷的同義詞，開發(fā)人員無法想象沒有缺陷的軟件系統(tǒng)。修復(fù)缺陷通常會增加缺陷數(shù)，添加功能或簡單維護也會增加缺陷數(shù)。質(zhì)量差是由不易測試、理解或維護的系統(tǒng)架構(gòu)直接導(dǎo)致的。同樣重要的是，大多數(shù)項目沒有考慮到基本的質(zhì)量控制活動，也沒有為每項活動分配足夠的時間，使其可以無可挑剔地完成。

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

軟件開發(fā)中的所有問題都不是新問題，甚至，有些人在其軟件開發(fā)的整個職業(yè)生涯中都沒有經(jīng)歷過一次正確的軟件開發(fā)過程。這使他們相信這根本不可能做到，他們對任何試圖解決這些問題的嘗試都不屑一顧，因為事情就是這樣的。他們甚至可能會與那些試圖改進軟件開發(fā)的人抗衡。他們已經(jīng)得出結(jié)論，這個目標(biāo)是不可能實現(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。

我自己的過往經(jīng)歷是一個反例，表明開發(fā)人員可以成功地開發(fā)軟件系統(tǒng)。我負(fù)責(zé)的每個項目均按時、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，我們在該領(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)識到這兩個系統(tǒng)的相似之處。將實踐原則應(yīng)用到軟件設(shè)計中，其他工程領(lǐng)域的常識在軟件系統(tǒng)中也是有意義的。我從來沒有想過不把軟件開發(fā)當(dāng)作工程來對待，或者不經(jīng)過設(shè)計或計劃就開發(fā)一個系統(tǒng)。我認(rèn)為沒有必要在我的信念上妥協(xié)，也沒有必要屈服于權(quán)宜之計，因為做正確的事情才行得通，而不這樣做的可怕后果是顯而易見的。我很幸運，能有出色的導(dǎo)師，在正確的時間、正確的地點看到哪些有效、哪些無效，并有機會在早期參與了一些重大而關(guān)鍵的項目，使之成為優(yōu)秀案例的一部分。

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

我多希望有一個你做了就能解決軟件危機的方法，比如使用過程、開發(fā)方法、工具或技術(shù)。不幸的是，要解決多維問題，就需要多維解決方案。在這本書中，我提供了一個統(tǒng)一的補救方法：軟件架構(gòu)之道（righting software）。

總之，我所建議的是使用工程原理來設(shè)計和開發(fā)軟件系統(tǒng)。好消息是沒有必要重新發(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)計思想并使其適用于軟件。你將在本書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)，基于時間和風(fēng)險方面的考慮，確保軟件系統(tǒng)是可維護的、可擴展的、可重用的、可負(fù)擔(dān)的和可行的，這些都是工程方面的問題，而不是技術(shù)方面的問題，而且可以直接追溯到系統(tǒng)和項目的設(shè)計環(huán)節(jié)。由于軟件工程師通常指軟件開發(fā)人員，所以出現(xiàn)了術(shù)語軟件架構(gòu)師來描述團隊中負(fù)責(zé)項目所有設(shè)計方面的人。因此，我假定本書的讀者是軟件架構(gòu)師。

本書中的一些想法并不是你要正確認(rèn)識的事情，但它們肯定是一個良好的開端，因為它們觸及了前面提到的問題的根源。根本原因是設(shè)計不當(dāng)，無論是軟件系統(tǒng)本身還是用于構(gòu)建該系統(tǒng)的項目。你將看到，按計劃、按預(yù)算交付軟件以及設(shè)計滿足所有可能需求的系統(tǒng)是完全可能的，開發(fā)出來的系統(tǒng)也是易維護、易擴展和易重用的。希望通過實踐這些想法，你不僅能夠?qū)W會軟件系統(tǒng)構(gòu)建之道，還能助力自己的職業(yè)生涯，并重新點燃對軟件開發(fā)的熱情。

【本書的組織結(jié)構(gòu)】

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

在大多數(shù)技術(shù)書籍中，每一章只針對一個主題并深入探討，這樣更容易編寫，但這通常不是人們學(xué)習(xí)的方式。相比之下，在這本書中，講解是螺旋式的。本書的兩大部分中的每一

章都重申了前幾章的觀點，通過多方面的洞察來進行更深入的研究或觀點的演進。這模仿了自然的學(xué)習(xí)過程，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)。本書的兩大部分均包含了詳細(xì)的案例研究，以展示這些觀點以及其他方面。同時，為了保持迭代的簡潔性，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)鍵知識點，也只討論一次。

以下是對各章和附錄的簡單介紹：

第1章　元設(shè)計方法

本章介紹了下列關(guān)鍵思想：要想成功，必須同時設(shè)計系統(tǒng)和用來構(gòu)建系統(tǒng)的項目。這兩種設(shè)計對于終成功都是不可或缺的。沒有架構(gòu)就無法設(shè)計項目，設(shè)計一個無法構(gòu)建的系統(tǒng)是毫無意義的。

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)人以壞的方式來分解系統(tǒng)，所以本章首先解釋了不該做什么。一旦這個觀念建立起來，你將學(xué)會如何正確地分解系統(tǒng)，在該過程中掌握一組有用的、簡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)的問題，如子系統(tǒng)設(shè)計。

第4章　組合

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

第5章　系統(tǒng)設(shè)計示例

本章是一個廣泛的案例研究，展示了迄今為止所討論的系統(tǒng)設(shè)計思想。系統(tǒng)設(shè)計螺旋結(jié)構(gòu)的后迭代提供了一個實際的系統(tǒng)，使系統(tǒng)設(shè)計與業(yè)務(wù)保持一致，并展示了如何生成架構(gòu)并對其進行驗證。

第6章　動機

由于大多數(shù)人從來沒有聽說過項目設(shè)計（更不用說實踐了），本章介紹了項目設(shè)計的概念和參與項目設(shè)計的動機。這是項目設(shè)計螺旋的第0次迭代。

第7章　項目設(shè)計綜述

本章概述了如何設(shè)計一個項目，首先定義了軟件研發(fā)的成功，然后介紹了明智的決定、項目人員配備、項目網(wǎng)絡(luò)圖、關(guān)鍵路徑、安排活動和項目費用等關(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)，后重點討論了角色和責(zé)任。

第8章　網(wǎng)絡(luò)和浮動時間

本章介紹了項目網(wǎng)絡(luò)及其作為設(shè)計工具的使用。你將看到如何將項目建模為一個網(wǎng)絡(luò)圖，學(xué)習(xí)浮動時間的關(guān)鍵概念，了解如何在人員配備和調(diào)度中使用浮動時間，并了解浮動時間與風(fēng)險的關(guān)系。

第9章　時間和成本

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

第10章　風(fēng)險

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

第11章　實踐中的項目設(shè)計

本章通過對設(shè)計一個項目所涉及的步驟進行系統(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)計項目時使用的思維過程，以及如何為業(yè)務(wù)決策者審查做準(zhǔn)備。

第12章　高級技巧

遵循螺旋式學(xué)習(xí)模型，本章介紹了高級技巧和概念。這些技巧在各種復(fù)雜程度（從簡單到挑戰(zhàn)性）的項目中都很有用，是對前幾章的補充，而且經(jīng)常會結(jié)合起來使用。

第13章　項目設(shè)計示例

本章是與第5章的系統(tǒng)設(shè)計示例相對應(yīng)的項目設(shè)計示例。它也是一個案例研究，展示了設(shè)計項目端到端的過程。本章的重點是案例研究，而不是技巧。

第14章　總結(jié)

后一章從設(shè)計的技術(shù)方面進行了回顧，提供了一系列的指導(dǎo)、技巧、視角和開發(fā)過程思想。它從回答何時設(shè)計項目這個重要問題開始，以項目設(shè)計對質(zhì)量的影響結(jié)束。

附錄A　項目跟蹤

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

附錄B　服務(wù)契約設(shè)計

架構(gòu)本身是粗略的，你必須設(shè)計其每個組件的細(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大多數(shù)章節(jié)的內(nèi)容。

附錄C　設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

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

【關(guān)于讀者的假設(shè)】

雖然本書是面向軟件架構(gòu)師的，但讀者范圍更廣泛。讀者可以是架構(gòu)師、高級軟件專業(yè)人員、項目經(jīng)理或多重角色的人，也就是說，有志于提高自己技能的開發(fā)人員都將從本書中受益。無論你目前處于什么職位，本書都將為你的職業(yè)生涯打開一扇大門。當(dāng)你初次閱讀本書時，可能不是一個經(jīng)驗豐富的架構(gòu)師，但是一旦你閱讀并掌握了方法論，就將躋身世界之巔。

本書的技術(shù)和思想適用于各種編程語言（如C 、Java、C#和Python）、各種平臺（如Windows、Linux、移動設(shè)備、本地環(huán)境和云）和各種項目規(guī)模（從小到的項目），還跨越所有行業(yè)（從醫(yī)療保健到國防）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。

使用本書的要訣

閱讀本書的先決條件是開放的心態(tài)，過去的失敗經(jīng)歷和挫折是加分項。

其他在線資源

本書的網(wǎng)頁提供了示例文件、附錄和勘誤表�？梢酝ㄟ^以下網(wǎng)址訪問此頁：

http：//www.rightingsoftware.org

你可以在本書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。

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