可擴(kuò)展性指系統(tǒng)為了應(yīng)對(duì)將來(lái)需求變化而提供的一種擴(kuò)展能力莽红，當(dāng)有新的需求出現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)不需要或者僅需要少量修改就可以支持邦邦，無(wú)須整個(gè)系統(tǒng)重構(gòu)或者重建安吁。
由于軟件系統(tǒng)固有的多變性，新的需求總會(huì)不斷提出來(lái)燃辖，因此可擴(kuò)展性顯得尤其重要鬼店。設(shè)計(jì)具備良好可擴(kuò)展性的系統(tǒng)，有兩個(gè)基本條件：正確預(yù)測(cè)變化黔龟、完美封裝變化妇智。但要達(dá)成這兩個(gè)條件，本身也是一件復(fù)雜的事情氏身。
預(yù)測(cè)變化
軟件系統(tǒng)與硬件或者建筑相比巍棱，有一個(gè)很大的差異：軟件系統(tǒng)在發(fā)布后還可以不斷地修改和演進(jìn)，這就意味著不斷有新的需求需要實(shí)現(xiàn)蛋欣。因此作為架構(gòu)師航徙，總是試圖去預(yù)測(cè)所有的變化，然后設(shè)計(jì)完美的方案來(lái)應(yīng)對(duì)陷虎。
“預(yù)測(cè)”這個(gè)詞到踏，本身就暗示了不可能每次預(yù)測(cè)都是準(zhǔn)確的杠袱，如果預(yù)測(cè)的事情出錯(cuò)，我們期望中的需求遲遲不來(lái)窝稿，甚至被明確否定楣富，那么基于預(yù)測(cè)做的架構(gòu)設(shè)計(jì)就沒(méi)什么作用，投入的工作量也就白費(fèi)了讹躯。
綜合分析菩彬，預(yù)測(cè)變化的復(fù)雜性在于：
- 不能每個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)都考慮可擴(kuò)展性缠劝。
- 不能完全不考慮可擴(kuò)展性潮梯。
- 所有的預(yù)測(cè)都存在出錯(cuò)的可能性。
對(duì)于架構(gòu)師來(lái)說(shuō)惨恭，如何把握預(yù)測(cè)的程度和提升預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性秉馏，是一件很復(fù)雜的事情，而且沒(méi)有通用的標(biāo)準(zhǔn)可以簡(jiǎn)單套上去脱羡，更多是靠自己的經(jīng)驗(yàn)萝究、直覺(jué)，所以架構(gòu)設(shè)計(jì)評(píng)審的時(shí)候經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)設(shè)計(jì)師對(duì)某個(gè)判斷爭(zhēng)得面紅耳赤的情況锉罐，原因就在于沒(méi)有明確標(biāo)準(zhǔn)帆竹，不同的人理解和判斷有偏差，而最終又只能選擇一個(gè)判斷脓规。
應(yīng)對(duì)變化
預(yù)測(cè)變化是一回事栽连，采取什么方案來(lái)應(yīng)對(duì)變化，又是另外一個(gè)復(fù)雜的事情侨舆。即使預(yù)測(cè)很準(zhǔn)確秒紧，如果方案不合適，則系統(tǒng)擴(kuò)展一樣很麻煩挨下。
第一種應(yīng)對(duì)變化的常見(jiàn)方案是將“變化”封裝在一個(gè)“變化層”熔恢，將不變的部分封裝在一個(gè)獨(dú)立的“穩(wěn)定層”。
無(wú)論是變化層依賴穩(wěn)定層臭笆，還是穩(wěn)定層依賴變化層都是可以的叙淌，需要根據(jù)具體業(yè)務(wù)情況來(lái)設(shè)計(jì)。例如愁铺，如果系統(tǒng)需要支持 XML凿菩、JSON、ProtocolBuffer 三種接入方式帜讲，那么最終的架構(gòu)就是上面圖中的“形式 1”架構(gòu)衅谷，也就是下面這樣。
如果系統(tǒng)需要支持 MySQL似将、Oracle获黔、DB2 數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)蚀苛，那么最終的架構(gòu)就變成了“形式 2”的架構(gòu)了，你可以看下面這張圖玷氏。
無(wú)論采取哪種形式堵未，通過(guò)剝離變化層和穩(wěn)定層的方式應(yīng)對(duì)變化，都會(huì)帶來(lái)兩個(gè)主要的復(fù)雜性相關(guān)的問(wèn)題盏触。
1. 系統(tǒng)需要拆分出變化層和穩(wěn)定層
對(duì)于哪些屬于變化層渗蟹，哪些屬于穩(wěn)定層，很多時(shí)候并不是像前面的示例（不同接口協(xié)議或者不同數(shù)據(jù)庫(kù)）那樣明確赞辩，不同的人有不同的理解雌芽，導(dǎo)致架構(gòu)設(shè)計(jì)評(píng)審的時(shí)候可能吵翻天。
2. 需要設(shè)計(jì)變化層和穩(wěn)定層之間的接口
接口設(shè)計(jì)同樣至關(guān)重要辨嗽，對(duì)于穩(wěn)定層來(lái)說(shuō)世落，接口肯定是越穩(wěn)定越好；但對(duì)于變化層來(lái)說(shuō)糟需，在有差異的多個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中找出共同點(diǎn)屉佳，并且還要保證當(dāng)加入新的功能時(shí)原有的接口設(shè)計(jì)不需要太大修改，這是一件很復(fù)雜的事情洲押。
第二種常見(jiàn)的應(yīng)對(duì)變化的方案是提煉出一個(gè)“抽象層”和一個(gè)“實(shí)現(xiàn)層”武花。抽象層是穩(wěn)定的，實(shí)現(xiàn)層可以根據(jù)具體業(yè)務(wù)需要定制開(kāi)發(fā)杈帐，當(dāng)加入新的功能時(shí)体箕，只需要增加新的實(shí)現(xiàn)，無(wú)須修改抽象層娘荡。這種方案典型的實(shí)踐就是設(shè)計(jì)模式和規(guī)則引擎干旁。下面以設(shè)計(jì)模式為例來(lái)說(shuō)明這種方案的復(fù)雜性。
以設(shè)計(jì)模式的“裝飾者”模式來(lái)分析炮沐，下面是裝飾者模式的類關(guān)系圖争群。
圖中的 Component 和 Decorator 就是抽象出來(lái)的規(guī)則，這個(gè)規(guī)則包括幾部分：
- Component 和 Decorator 類大年。
- Decorator 類繼承 Component 類换薄。
- Decorator 類聚合了 Component 類。
這個(gè)規(guī)則一旦抽象出來(lái)后就固定了翔试，不能輕易修改轻要。例如，把規(guī)則 3 去掉垦缅，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)裝飾者模式的目的了冲泥。
裝飾者模式相比傳統(tǒng)的繼承來(lái)實(shí)現(xiàn)功能，確實(shí)靈活很多。例如凡恍，《設(shè)計(jì)模式》中裝飾者模式的樣例“TextView”類的實(shí)現(xiàn)志秃，用了裝飾者之后，能夠靈活地給 TextView 增加額外更多功能嚼酝，比如可以增加邊框浮还、滾動(dòng)條、背景圖片等闽巩，這些功能上的組合不影響規(guī)則钧舌，只需要按照規(guī)則實(shí)現(xiàn)即可。但裝飾者模式相對(duì)普通的類實(shí)現(xiàn)模式涎跨，明顯要復(fù)雜多了洼冻。本來(lái)一個(gè)函數(shù)或者一個(gè)類就能搞定的事情，現(xiàn)在要拆分成多個(gè)類六敬，而且多個(gè)類之間必須按照裝飾者模式來(lái)設(shè)計(jì)和調(diào)用碘赖。
Ps: 順便理解一下設(shè)計(jì)模式的核心驾荣。
設(shè)計(jì)模式的核心就是外构，封裝變化，隔離可變性播掷。
規(guī)則引擎和設(shè)計(jì)模式類似审编，都是通過(guò)靈活的設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到可擴(kuò)展的目的，但“靈活的設(shè)計(jì)”本身就是一件復(fù)雜的事情歧匈，不說(shuō)別的垒酬，光是把 23 種設(shè)計(jì)模式全部理解和備注，都是一件很困難的事情件炉。
本節(jié)總結(jié)
什么是架構(gòu)的可擴(kuò)展性
業(yè)務(wù)需求勘究、運(yùn)行環(huán)境方面的變化都會(huì)導(dǎo)致軟件系統(tǒng)發(fā)生變化，而這種軟件系統(tǒng)對(duì)上述變化的適應(yīng)能力就是可擴(kuò)展性斟冕。
可擴(kuò)展性可以理解為是一種從功能需求方面考慮的軟件屬性口糕，屬性就會(huì)存在好壞之分。
按照可擴(kuò)展性的定義磕蛇，一個(gè)具備良好可擴(kuò)展性的架構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)符合開(kāi)閉原則：對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放景描，對(duì)修改關(guān)閉。衡量一個(gè)軟件系統(tǒng)具備良好可擴(kuò)展性主要表現(xiàn)但不限于：
- 軟件自身內(nèi)部方面秀撇。在軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)新增的業(yè)務(wù)功能時(shí)超棺，對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)功能影響較少，即不需要對(duì)現(xiàn)有功能作任何改動(dòng)或者很少改動(dòng)呵燕。
- 軟件外部方面棠绘。軟件系統(tǒng)本身與其他存在協(xié)同關(guān)系的外部系統(tǒng)之間存在松耦合關(guān)系，軟件系統(tǒng)的變化對(duì)其他軟件系統(tǒng)無(wú)影響，其他軟件系統(tǒng)和功能不需要進(jìn)行改動(dòng)氧苍。反之适肠，則是一個(gè)可擴(kuò)展性不好的軟件系統(tǒng)。
為什么要求架構(gòu)具備良好的可擴(kuò)展性
伴隨業(yè)務(wù)的發(fā)展候引、創(chuàng)新侯养，運(yùn)行環(huán)境的變化，對(duì)技術(shù)也就提出了更多澄干、更高的要求逛揩。能夠快速響應(yīng)上述變化，并最大程度降低對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的影響麸俘，是設(shè)計(jì)可擴(kuò)展性好的架構(gòu)的主要目的辩稽。
如何設(shè)計(jì)可擴(kuò)展性好的架構(gòu)
面向?qū)ο笏枷搿⒃O(shè)計(jì)模式都是為了解決可擴(kuò)展性的而出現(xiàn)的方法與技術(shù)从媚。
設(shè)計(jì)具備良好可擴(kuò)展性的系統(tǒng)逞泄，有兩個(gè)思考角度：
- 從業(yè)務(wù)維度。對(duì)業(yè)務(wù)深入理解拜效，對(duì)可預(yù)計(jì)的業(yè)務(wù)變化進(jìn)行預(yù)測(cè)喷众。
- 從技術(shù)維度。利用擴(kuò)展性好的技術(shù)紧憾，實(shí)現(xiàn)對(duì)變化的封裝到千。
在業(yè)務(wù)維度。對(duì)業(yè)務(wù)深入理解赴穗，對(duì)業(yè)務(wù)的發(fā)展方向進(jìn)行預(yù)判憔四，也就是不能完全不考慮可擴(kuò)展性；但是般眉，變化無(wú)處不在了赵，在業(yè)務(wù)看得遠(yuǎn)一點(diǎn)的同時(shí)，需要注意:警惕過(guò)度設(shè)計(jì)甸赃；不能每個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)都考慮可擴(kuò)展性柿汛；所有的預(yù)測(cè)都存在不正確的可能性。
在技術(shù)維度辑奈。預(yù)測(cè)變化是一回事苛茂，采取什么方案來(lái)應(yīng)對(duì)變化，又是另外一個(gè)復(fù)雜的事情鸠窗。即使預(yù)測(cè)很準(zhǔn)確妓羊，如果方案不合適，則系統(tǒng)擴(kuò)展一樣很麻煩稍计。第一種應(yīng)對(duì)變化的常見(jiàn)方案是將“變化”封裝在一個(gè)“變化層”躁绸，將不變的部分封裝在一個(gè)獨(dú)立的“穩(wěn)定層”。第二種常見(jiàn)的應(yīng)對(duì)變化的方案是提煉出一個(gè)“抽象層”和一個(gè)“實(shí)現(xiàn)層”。
在實(shí)際工作場(chǎng)景中的解決方案
在實(shí)際軟件系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)中净刮，常通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)良好的可擴(kuò)展性:
- 使用分布式服務(wù)（框架）構(gòu)建可復(fù)用的業(yè)務(wù)平臺(tái)剥哑。
- 使用分布式消息隊(duì)列降低業(yè)務(wù)模塊間的耦合性。
分布式服務(wù)框架
利用分布式服務(wù)框架（如 Dubbo）可以將業(yè)務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn)和可復(fù)用組件服務(wù)分離開(kāi)淹父，通過(guò)接口降低子系統(tǒng)或模塊間的耦合性株婴。新增功能時(shí)，可以通過(guò)調(diào)用可復(fù)用的組件實(shí)現(xiàn)自身的業(yè)務(wù)邏輯暑认，而對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)沒(méi)有任何影響困介。可復(fù)用組件升級(jí)變更的時(shí)候蘸际，可以提供多版本服務(wù)對(duì)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)透明升級(jí)座哩，對(duì)現(xiàn)有應(yīng)用不會(huì)造成影響。分布式消息隊(duì)列
基于生產(chǎn)者 - 消費(fèi)者編程模式粮彤，利用分布式消息隊(duì)列（如 RabbitMQ）將用戶請(qǐng)求根穷、業(yè)務(wù)請(qǐng)求作為消息發(fā)布者將事件構(gòu)造成消息發(fā)布到消息隊(duì)列，消息的訂閱者作為消費(fèi)者從消息隊(duì)列中獲取消息進(jìn)行處理导坟。通過(guò)這種方式將消息生產(chǎn)和消息處理分離開(kāi)來(lái)屿良，可以透明地增加新的消息生產(chǎn)者任務(wù)或者新的消息消費(fèi)者任務(wù)。
