架构与关系

andyo7

在之前的文章“架构是个什么鬼”中笔者介绍过，系统的架构可以定义为所研究系统的组成部分以及各个组成部分之间的交互，可简化表达为：架构=组件+交互。    想要做好架构设计工作，需要合理地划分系统并设计系统各个组成部分之间的交互，因此必须深入理解所研究系统与系统外部之间的关系以及系统内部各个组成部分之间的关系。    可以毫不夸张地说，“关系”问题是架构设计中最核心的问题。如果说“分工”的需求使架构得以诞生，那么事物之间各种各样的“关系”则成就了架构本身。    请大家特别注意一下“事物”这个词的含义。事物包含事件和物体。在本文中，物体泛指一切物理实体以及逻辑实体。物理实体包括一切生物和非生物实体。逻辑实体则指无形的实体，例如，在硬件物理实体上运行的软件。事件则泛指物体自身的行为以及对其他物体产生的行为。    在描述物体之间的关系和事件之间的关系时，笔者会分别使用“物体"和”事件“作为主语。    事件之间的关系主要分为以下五个类别：一、概念关系    道德经云：“道生一，一生二，二生三，三生万物”。一个概念衍生出两个概念，两个概念演化出更小的子概念，从而衍生出整个知识体系。在之前的文章“架构工程师基本能力1-结构化思维”中笔者介绍了两个概念之间的关系。概念关系是研究一切事物关系的基础，因为概念是一切事物在头脑中的思维对象。二、空间关系    最直观的关系就是两个物体之间在空间上的相对关系，例如，前、后、左、右、上、下、内部、外部、距离等等。三、时间关系    时间关系虽然没有空间关系那么直观，但也很好理解，就是从时间这个维度上（空间是三维的，时间通常被称为第4个维度）两个事件发生的先后顺序。四、行为关系    物体自身的行为以及对其他物体产生的行为称为行为关系，物体之间的行为关系导致了事件的发生。    例如，人吃苹果、苹果腐烂，人解决问题，电脑运行软件，这些都是行为关系，这些行为关系也相应地产生了事件。五、因果关系    一般来说，如果事件A的发生导致事件B的发生，我们称事件A为事件B的原因，事件B为事件A的结果，事件A和事件B具有因果关系。因果关系是最复杂的一种关系。因果关系必然包含概念关系和行为关系，通常也会涉及时间关系和空间关系。    对于复杂系统，事件之间的因果关系可能随着空间和时间不断增加，由一个事件引发另一个事件，然后下一个事件，再下一个事件……由于牵扯的事件众多，每个事件又可能包含多种行为关系，最终增加了可能出现的结果的数目。    在《系统思考》一书中，介绍了几种系统循环图（也叫做因果回路图），这种工具和技术可以帮助我们以因果关系链的形式来描述复杂系统。    在之前的文章“架构工程师应该做什么”中，笔者介绍了架构工程师的工作职责，其中一个职责就是：架构工程师应该使复杂的汽车电气系统便于理解，可以比较清楚地看出电气系统的组成结构以及电气功能的运行机制。以因果关系链的形式来描述汽车电气系统的运行机制也许是一种比较好的方法。    因果关系链由两种回路组成：增强回路和调节回路。增强回路即正反馈回路(导致某种结果不断增强)；调节回路即负反馈回路（导致结果朝预期目标不断接近）。    复杂系统的本质特征就是存在大量的反馈，通过因果回路中一个个闭环，代表因果链的回路最终链接到自己身上，整个回路没有起点，没有终点，每个事件都与其它事件产生联系，这样的回路就称之为反馈回路。    系统思考的基本原则是，对于现实的复杂系统，最好用相互连接的反馈回路所形成的网络来描述。    另外，将复杂系统看做一个整体，它必然有自己的边界。外界需要给系统输入，例如系统需要达到的目标、系统的外部驱动或限制条件等。系统也需要给外界输出，例如系统的运行结果。    笔者引用《系统思考》一书中的一段话作为本文的结束语：    系统思考的精髓是：处理真实世界中复杂问题的最佳方式就是用整体的观点观察周围的事物。只有拓展视野才能避免“竖井”式思维和组织“近视”。但拓展视野不能以忽视细节作为代价，我们需要关注非常重要的细节但也不需要关注所有细节。实际上系统思考是一个在由恰当的细节构成的环境中保持开阔视野的问题，既见树木，又见森林。