软件系统复杂度的来源之一——可扩展性

——————————————————摘抄自《极客时间 李运华 从0开始学架构》

1 What:什么是架构的可扩展性?

业务需求、运行环境方面的变化都会导致软件系统发生变化,而这种软件系统对上述变化的适应能力就是可扩展性。

可扩展性可以理解为是一种从功能需求方面考虑的软件属性,属性就会存在好坏之分。

按照可扩展性的定义,一个具备良好可扩展性的架构设计应当符合开闭原则:对扩展开放,对修改关闭。衡量一个软件系统具备良好可扩展性主要表现但不限于:(1)软件自身内部方面。在软件系统实现新增的业务功能时,对现有系统功能影响较少,即不需要对现有功能作任何改动或者很少改动。(2)软件外部方面。软件系统本身与其他存在协同关系的外部系统之间存在松耦合关系,软件系统的变化对其他软件系统无影响,其他软件系统和功能不需要进行改动。反之,则是一个可扩展性不好的软件系统。

2 How:如何设计可扩展性好的架构?

面向对象思想、设计模式都是为了解决可扩展性的而出现的方法与技术。

设计具备良好可扩展性的系统,有两个思考角度:(1)从业务维度。对业务深入理解,对可预计的业务变化进行预测。(2)从技术维度。利用扩展性好的技术,实现对变化的封装。

(1)在业务维度。对业务深入理解,对业务的发展方向进行预判,也就是不能完全不考虑可扩展性;但是,变化无处不在,在业务看得远一点的同时,需要注意:警惕过度设计;不能每个设计点都考虑可扩展性;所有的预测都存在不正确的可能性。

(2)在技术维度。预测变化是一回事,采取什么方案来应对变化,又是另外一个复杂的事情。即使预测很准确,如果方案不合适,则系统扩展一样很麻烦。第一种应对变化的常见方案是将“变化”封装在一个“变化层”,将不变的部分封装在一个独立的“稳定层”。第二种常见的应对变化的方案是提炼出一个“抽象层”和一个“实现层”。

4.在实际工作场景中的解决方案
在实际软件系统架构设计中,常通过以下技术手段实现良好的可扩展性:(1)使用分布式服务(框架)构建可复用的业务平台。(2)使用分布式消息队列降低业务模块间的耦合性。

(1)分布式服务框架
利用分布式服务框架(如Dubbo)可以将业务逻辑实现和可复用组件服务分离开,通过接口降低子系统或模块间的耦合性。新增功能时,可以通过调用可复用的组件实现自身的业务逻辑,而对现有系统没有任何影响。可复用组件升级变更的时候,可以提供多版本服务对应用实现透明升级,对现有应用不会造成影响。

(2) 分布式消息队列
基于生产者-消费者编程模式,利用分布式消息队列(如RabbitMQ)将用户请求、业务请求作为消息发布者将事件构造成消息发布到消息队列,消息的订阅者作为消费者从消息队列中获取消息进行处理。通过这种方式将消息生产和消息处理分离开来,可以透明地增加新的消息生产者任务或者新的消息消费者任务。

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