Android和Docker的一致架構設計 -- 追求今天決策的未來性

Android和Docker的一致架構設計

-- 追求今天決策的未來性

By 高煥堂 

前言

    企業需求的變化，往往如流水般不可測；也就是因為它的不可測性，所以才需要優越的架構設計。雖然未來世界是不可知的，但我們的目前決策會影響世界未來的發展軌跡。所以架構師專注的不是未來決策，而是目前決策的未來性。

   在當今的大資料時代裡，需求日益碎片化，藉由貨櫃形式包裝微服務(碎片)成為主流趨勢，無論在行動終端或雲平台，如果都能一致追求(目前)決策的未來性，將能有效支持企業的整體、和諧與創新服務。

   因此，本文將以Android框架和Docker貨櫃為例，說明架構師如何擴大視野，涵蓋終端和雲平台，以一致的架構設計思維，追求決策未來性，開創產品的不一樣生命。

1、設計理念的一致性(Conceptual Integrity)

    1960年代開發IBM OS的Fred Brooks曾說道﹕“Conceptual integrity does require that a system reflect a single philosophy and that the specification as seen by the user flow from a few minds.”(概念一體性是一個系統反應出一致設計理念﹐讓人們感覺到整個系統猶如由少數幾位元設計師精心策劃一般。)

    

    這種感覺，在城市建築中也能感受到，它能創造整齊的協調感(和諧感)。例如，田思怡 在其歐洲遊記裡曾寫道：

「比利時的布魯日(Brugge)是歐洲觀光客的最愛之一，雖然觀光客不少，但仍可隨處覓得一個僻靜的角落，發思古之幽情，…城內建築物的造形不一，卻十分整齊協調，整個城市猶如由一位大師精心規劃的一般，找不到一棟礙眼的建築。」

這個概念一體性包含了空間的完整性。不同的建築師在不同時期裡，興建出各式各樣的建築物，只要都能與空間搭配而且維護其一體性，就自然猶如由一位大師精心規劃的一般。Fred Brooks 又說道﹕

“Today I am more convinced than ever. Conceptual integrity is central to product quality. Having a system architect is the most important single step toward conceptual integrity. These principles are by no means limited to software systems, … ”

(我現在更相信，概念一體性是系統品質的核心。聘請系統架構師是邁向概念一體性的關鍵步驟。這個原則並不限於軟體系統，…。)

    所以，大家常說，一般架構師用心于改善客戶的系統架構和設計，而傑出架構師努力改變自己的思考角度和視野。因為傑出架構師想領導團隊開創產品的不一樣生命，必須仰賴自己對它有主見的思考。

2、舉例：媽媽決策的未來性

    從日常生活中也能領悟到決策的未來性。例如，一位完全聽從小孩為所欲為的母親，很可能會寵壞了小孩，所給予的並非小孩的真正需求，因為小孩對「未來的」環境和技術變化的知識並不充足，其明示的需求常常偏於眼前視野。無論是一般的系統架構設計，或者是軟體框架設計，都是關注於：目前決策的未來性。例如：

l 小孩目前就想去買糖果吃(這是目前決策)。

l 媽媽正苦惱著要不要答應小孩(這是目前決策)。

   如果媽媽唯小孩的需求是從，每次都答應小孩買糖吃，逐漸地媽媽就失控了，再也沒有替小孩思考未來的空間，導致目前決策偏於眼前短利，目前決策就失去它的未來性了。媽媽有責任要確保整體家庭的目前決策具有未來性，以保護小孩未來的健康、安全和成長。

3、從Android框架領悟<決策的未來性>

3.1  以SurfaceView框架為例

    照相機(Camera)能透過鏡頭去取得影像，然後將影像傳遞到SurfaceView顯示視窗裡呈現出來。為了有效的未來，目前透過比較彈性的途徑去將接口(Interface)拉到對方。例如下圖的系統架構設計，就是缺乏未來性的：

 

圖-1、少了未來性的設計決策

    架構師做了決策：SurfaceView搭配Camera。當使用者于稍後出現時，使用者沒有選擇的餘地，這樣的設計常常不能滿足各使用者的特殊需求，所以他們不會想買這樣的產品或系統。這表示這個系統架構的設計是沒有未來性的，沒有辦法適應未來各種不可預期的環境變化(如使用者的的不同需求)。

   於是，架構師將SurfaceView與Camera兩者的相依性(Dependency)降低，成為疏結合(Loosely Coupled)，預留了彈性，讓使用者在稍後出現時，能有決策的空間，並委託App開發者把其決策寫在App裡。如下圖所示：

圖-2、創造了彈性的決策空間

    

3.2  表現出架構設計<決策的未來性>

    一旦SurfaceView與Camera兩者變成為疏結合(Loosely Coupled)關係了，當業主在稍後出現時，就能做彈性的組合了。例如，委託App開發者把 SurfaceView聯接到醫院加護病房的儀器設備上。如下圖所示：

 

圖-3、彈性的決策空間，創造了系統的未來性

    所以，在Android框架的支持下，我們將醫院加護病房的儀器聯結到護士站的Android TV(電視機)，讓患者的病情及時傳送到TV上。同時，TV也主動再將訊息及時傳送到醫生的手機或Pad上，讓醫生能進行即時性的決策，提供更高品質的服務。如下圖所示：

 

圖-4、醫院ICU的即時訊息傳遞系統架構

架構師的職責不是對使用者的未來行為，進行明確的預測。架構師專注于未來環境的變化，創造更好架構來包容未來環境的變化。架構師要處理的是使用者的未來行為的「變化」，而不是行為本身。架構師的洞悉力愈好，規劃出來的架構就愈能替使用者帶來高度的決策空間。基於這樣的優越架構設計，產品就會具有未來性，能掌握美好商機。

4、Docker雲端：也採取一致的設計理念

在上述的圖-1裡，可以看到，兩個碎片(如Docker貨櫃)之間，如果直接連結(例如直接使用對方的接口)，將產生高度的相依性。如下圖：

圖-5、少了未來性的設計決策

    

當A貨櫃的開發者知道B貨櫃有一項拍照片的功能(或函數)時，自然而然會將該項函數名稱寫在A貨櫃的程式碼(Code)裡，如下圖：

 

圖-6、程式碼之間的相依性

於是，就產生了相依性，也就降低了未來(變化的彈)性了。此時，可以增添一個轉接器(Adapter)貨櫃，如下圖：

 

圖-7、設計一個Adapter貨櫃

那麼，可能你馬上會問到：這轉接器C貨櫃裡，其內涵是什麼呢? 此時，可參考上圖-2，採取一致的架構設計理念：力求設計決策的未來性。於是可設計出轉接器C貨櫃的內涵，如下圖：

 

圖-8、轉接器貨櫃的內涵

    如此，讓A貨櫃與B貨櫃之間的相依性降低了，也提升的彈性。例如，必要時可以將B貨櫃抽換掉，改換成為H貨櫃來與A貨櫃組合，創造新的服務，如下圖：

 

圖-9、可迅速而彈性抽換

值得留意的是，在這圖裡，C貨櫃裡的<I>介面通常是由A貨櫃的開發者所定義的。而綠色模組則常常是由協力廠商(即組合者)所開發的。因此，從開發者(Developer)視角來看，這是由三種開發者互相<分工>的結果，如下圖：

 

圖-10、三個開發者團隊的<分工>

    反之，從維運者(Operator)視角來看，這是由三個Docker貨櫃所<組合>而成的。傑出架構師常常善於創造出這種<分合自如>的彈性架構，來開創產品的高度未來性。

5、未來性架構設計

5.1 創造未來重構的自由度

架構師團隊如何給自己創造重構的自由度，以及支持開發者重構的空間，是架構設計的關鍵議題。這種自由度，決定于架構師是否能仔細分辨出：關注<未來的決策>與關注<今天決策的未來性>的微妙差異了。愈是能關注<今天決策的未來性>，而不是關注<未來的決策>，就愈能創造未來重構的自由度。

從上圖-9和圖-10哩，可以看出來，<I>是A貨櫃與B(或H)貨櫃的組合點。這項<未來性>架構設計，其實在日常生活中，也是俯拾可見的。基於此種<分合自如>的一致性設計思維，我們就能輕易理解到：為什麼火鍋店裡的桌子上都會挖洞了。同樣地，也很容易理解：為什麼汽車車輛都會把輪胎拔掉，留下輪盤（或輪穀）介面，這讓買主在買了車子之後，未來隨時可以改變選擇(公路或高山等）搭配不同的輪胎，展現出設計師目前決策的未來性了。例如，買主未來決定將車子要到沙灘上跑時，就更換新輪胎。如下圖：

 

圖-11、包容未來變化範例(一)

買主在未來時間裡，可能會改變他的決策。例如，買主未來又改變需求，決定將車子開到高速公路上時，就更換新輪胎，如下圖：

 

圖-12、包容未來變化範例(二)

     

再如，買主未來又改變需求，決定將車子開到高山雪地時，又可隨時換新輪胎，如下圖：

     

圖-13、包容未來變化範例(三)

     

從這圖裡，可以看到我所提出的EIT架構設計模式(或稱EIT造形)。架構師設計了介面<I>來容納買主未來決策的改變，這也意味著：架構師的目前決策（決定如何定義介面）具有高度的未來性。EIT造形讓架構師、開發者都具有整體觀，兼具通用性和特殊性的考慮，因而讓整體系統具有高度的未來性和敏捷性。

5.2  組合與創新

有些人認為，架構設計是要尋覓系統的共通性。其實，架構是獨一無二的，架構設計是追求獨特性的、氣象萬千的、與眾不同的嶄新組合。蘋果約伯斯(Jobs)說：

“創造無非就是把事物聯結起來。即若是非凡的創造通常也不過是對已有事物進行的新組合和關聯而已。”

在《7 Brains:怎樣擁有達芬奇(De Vinci)的7種天才》一書裡，作者寫道：

“能不能看出事物的關係和模式，並做出不尋常的組合和關聯，乃是創造力的核心要素。”

剛才已經說過了，在需求碎片化的時代裡，架構師的職責並非去萃取共通性，而是追求與眾不同的創新組合，並力求設計出未來性。關於共通性，許多人熱衷於<亂中有序>，致力於分析(Analysis)，並對分析結果進行抽象，抽出萬變不離其<宗>，把此宗視為不變的序(Order)或本質(Essence)，然後基於這本質來進行產品開發，如下圖：

    

圖-14、追求共通性

至於獨特性(與眾不同)方面，例如在飛機行業裡，架構師的願景是把一群各自「不會飛」的元件(如輪胎、引擎、機翼、機尾、油箱等)，以精緻架構將它們巧妙地組<合>起來，竟然整體就飛起來了，如下圖：

圖-15、追求獨特性

在追求獨特性時，架構師心中先有合的目標，才來做<分>的動作。分離出很多介面，依據介面來組合出許多新奇的產品。由於EIT造形具有重複組合的特性，人們可以組合出多層級EIT造形體系的結構，進而設計出多層級的框架，就能創造更大的重構自由度。

6、結語：整體、和諧與創新

蘋果賈伯斯(Jobs)曾說：

“你必須相信今天所做的<決策>會影響你的未來。”

所以，今日決策的未來性關係到個人或企業的未來發展。架構師是重要的決策者，他要透過架構<設計>來創造<今日決策>的未來性。對企業而言，所謂未來性就是未來競爭主導性。所以，架構設計不僅要適應未來的變化，而且要讓企業、產品或系統在未來多變的需求趨勢、時尚空間裡取得市場的競爭話語權。

架構師的職責是致力於現在決策，並讓它能包容未來的變化，也就是讓<目前決策>具有未來性。架構師不是去預測未來(的標準)，不是去關心<未來決策>、去替未來做決策。架構<設計>不是要去實現<需求>。需求是善變、市場主導權之競爭也往往如流水般不可測；也就是因為它的未來的不可測性，所以我們需要優越的架構設計。

架構師的核心思維有4個元素：願景、組合、創新、未來性，如下圖：

    

圖-16、架構師決策的4個要素

     

例如，業主的願景是想要能<飛>，架構師把一群各自<不會飛>的模組(如輪胎、引擎、機翼、機尾、油箱等)，以精緻架構將它們巧妙地組<合>起來，竟然整體就飛起來了。架構師的職責是要創造<會飛>的整體(Whole)，而不是去分析、抽象和開發不會飛的零件(Part)。對於客戶(或企業)而言，願景是目標，組合創新是手段；然而對於架構師而言，願景則是手段，組合創新是目的。至於需求(Requirements)則代表現實性。願景和需求都隨時間而變，所以架構決策必須具有未來性。

  因之，在本文裡，就以「Android終端 + Docker雲端」的架構設計為例，深入闡述如何追求終端與雲端的一致設計理念(Conceptual Integrity)，以便創造整體的和諧感。其中的設計理念之一就是：目前(設計)決策的未來性。從本文裡，我相信您已經能基於Android和Docker的經驗而更上一層樓，邁向兼具「整體、和諧與創新」的更高境界了。

~ End ~