程式架構的重要性

程式架構有多重要?如果你的程式碼會需要不斷演化下去,會轉手給他人開發,會變成大型系統,那架構會非常重要!

但這樣似乎跟沒有講一樣,實務上的程式哪個沒有符合上述要求?所以我覺得用刪去法來看,只要你的程式是測試開發、創業初期驗證概念、只會使用幾次的,其實求快比較重要,架構倒是其次。但如果創業公司已經發展起來,開發人員增加,功能開始增多,我認為架構就是一切,沒有良好的設計架構,就像根基不穩的建築,隨時都可能倒塌!

程式架構的重要性
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在創業時期,我其實並不懂這些概念,也是求快優先,需要加什麼功能,用最快的方式搞定他。但到了中後期,開始發現自己之前寫的某些程式變得難以修改。比如說當時的應用需要同步手機與伺服器的資料,發現有時候資料會變的不一致,研究才發現一開始用的版本演算法是有問題的,想要修改卻發現邏輯和資料庫操作沾黏在一起,很難改動,外加沒有寫測試,也不知道改動會有什麼影響。那時只有我一個人負責開發伺服器和手機App,在時間的緊迫下,暫時放棄修改。

後來到了別家公司,接手前人的程式碼,功能更多,也寫的更沾黏,修改時牽一髮動全身。有時嚴重到像是蝴蝶效應,小改了某一個參數,導致數個功能開始出問題,此時才開始領悟到架構的重要性。

最近正在看「重構」這本神書,其中說到,任何一個人都可以寫電腦看得懂的程式碼,只有專家才能寫給人看得懂的程式碼。突然有種頓悟感,覺得非常有道理!對於電腦而言,程式碼只是一道道指令,他只要乖乖照的做就可以。但對於人而言,程式碼是一個抽象的概念,把工程師腦中的想法和設計,轉換成程式碼描述出來,就像設計圖一樣。如何讓接手的人看得懂前人的設計圖,真的是一門學問。

程式架構的重要性
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在軟體工程上,我也認為「分層」是一件很重要的事情。所謂分層,就好像一家公司,會聘僱各種專業人士,讓各個員工分別去處理他們擅長的事,而不是一個人負擔所有的事情。假設一家公司員工過少,每個員工都負擔太多任務,久而久之就會過勞,發生錯誤的機率也會上升。

同理,在軟體設計上,有時我們會對一個 method 或 function 賦予太多任務,在一個程式區塊裡面做了太多事情,雖然看起來好像一個萬能函數,呼叫他就能夠完成所有事情。但如果某天需要增加一個功能,你會發現難以修改!因為每個邏輯都互相相關,或是行行都看得懂,但就是不知道他在幹嘛(想像一個一千多行的巨無霸大函數,我相信當你打開它,只會想把它關掉)。

此時引入公司組織的概念,把一整個大任務適當的切分成各個小任務,然後為每一個 function 賦予他一個最重要的功能,他只要簡單做好這件事就好!最後再把它串接再一起,完成一開始我們所設想的任務。這樣的好處有很多:

  1. 功能模組化

如果未來要新增或刪減,因為已經模組化,就像玩樂高一樣,可以簡單的重新做組合

  1. 讓程式碼可測

巨大函數通常沾黏各種資料庫或是 api 呼叫,根本無法測試。如果把功能拆解,就能夠為每一塊撰寫測試。未來在修改時只需要簡單跑過測試,就能知道功能是否有被破壞。

  1. 人類可以看得懂

我覺得這個最重要!人的記憶力有限,要他一次消化掉一千行的程式,除非他是超強強者,不然我覺得困難重重。如果模組化,就好像看地圖,我可以先看 A 區,有概念後再看  B 區,接著看兩區的路線,就能夠簡單的串接起來,整體概念更清晰!

整體來看,把大函數切分成小函數,把一層切成多層,其實精神上是一樣的,就是簡化每一塊的功能負擔,儘量的分工、模組化。讓每一塊的相依性能夠變到最小,這樣未來開發才能有最大的彈性。

在生物界其實已經把這件事做到極致,就是我們的大腦。在神經科學上會將大腦皮質分區,比如說體感覺皮質區,視覺皮質區,聽覺皮質區等等。在功能上做分區,如果今天視覺皮質區受到損壞,體感覺並不會受到影響。皮質本身還會分層,每一層負責不同的視覺刺激解析,如亮度、顏色、型態等等。最後在統合成我們看到的東西,並且做更多認知上的判斷!大腦除了分層分區,他還是多執行緒!想想你有可能再聽到某個聲音的時候,暫時看不到東西嗎?如果我們要讓程式可以並行處理,勢必也是要有良好的結構和區分才能達到!不得不說生物真的是工程領域的老師!

大腦皮質分層圖

這邊簡單以概念性的角度來討論程式架構的重要性,之後再從技術上來分享他的好處!

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封面圖片備註

攝影師:Clem Onojeghuo,連結:Pexels

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Written by J
雖然大學唸的是生物,但持著興趣與熱情自學,畢業後轉戰硬體工程師,與宅宅工程師們一起過著沒日沒夜的生活,做著台灣最薄的 intel 筆電,要與 macbook air 比拼。離開後,憑著一股傻勁與朋友創業,再度轉戰軟體工程師,一手扛起前後端、雙平台 app 開發,過程中雖跌跌撞撞,卻也累計不少經驗。可惜不是那 1% 的成功人士,於是加入其他成功人士的新創公司,專職開發後端。沒想到卻在採前人坑的過程中,拓寬了眼界,得到了深層的領悟。