軟件的架構(gòu)與設(shè)計模式之層次原則

2019-11-17 04:42:01

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供稿：網(wǎng)友

計算機軟件工業(yè)是一個年輕的工業(yè)，它誕生于1950年，至今不過五十幾年的歷史。相比之下，建筑設(shè)計則可以追溯到幾千年前埃及金字塔時代，甚至更早。因此，計算機軟件設(shè)計師可以從建筑設(shè)計師那里學習到非常之多的經(jīng)驗和教訓。

計算機軟件系統(tǒng)的設(shè)計和建筑設(shè)計有很明顯的相似之處。假如讀者到過紐約華爾街四周的話，會發(fā)現(xiàn)那里大量的古老宏偉的地標性建筑群中散布著一些超豪華住宅建筑，十分不和諧。其實這些建筑本是昂貴的辦公大樓，建筑結(jié)構(gòu)極為牢固，只是因為大樓的設(shè)計老舊，無法適應(yīng)架設(shè)計算機通訊設(shè)備、以及電梯改造等等需求，而不得不改造為住宅。這一波發(fā)生在八十年代的IT設(shè)備革新的浪潮導致了大量的建筑物被拆毀重建，這些被改造為住宅的僅僅是其中少數(shù)幸存下來的。聞名的建筑設(shè)計學家Steward Brand考察了上千所古今建筑物，非凡是它們在落成和投入使用之后所發(fā)生的事情。他發(fā)現(xiàn)在建筑物的設(shè)計中，層次的概念是基本的原則。 Steward Brand說，好的建筑都是為變化而設(shè)計的（Built for Change），從古至今，人類所建造的千千萬萬的建筑物，其成功與失敗全在于是否能夠適應(yīng)需求的變化。但是怎么做到這一點呢？Steward Brand說："一個好的架構(gòu)應(yīng)當將變化的與不變的層次分開" ，也就是按照可變性的不同，將建筑物劃分成為不同的變化層。軟件的架構(gòu)與設(shè)計模式之層次原則（圖一）

圖10、Steward Brand所提出的六個S原則，描述建筑物的設(shè)計。六個S英國建筑學院院長Frank Duffy說，"我們的基本觀點是根本就不存在’一棟建筑’這樣的概念。"為什么這樣說呢？"一棟建筑"是一個固體的概念；而作為一個固體的建筑物并不存在，真正存在的是一個流體，它處在不斷的流動和變化之中，本身可以按照流速劃分成幾個不同的層次。在文獻[BRAND94]中，Steward Brand進一步發(fā)展了這個概念。他指出，建筑物可以劃分成為六個層次：·Site（地點）、建筑物所在的地理位置，建筑用地的外形如何等。建筑用地上面的建筑每過幾十年的時間就會被推倒重來，但是建筑用地會長久存在。 ·StrUCture（結(jié)構(gòu)）、建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分非常難以改變，改變起來也非常昂貴。一般而言，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的生命就是建筑物本身的生命?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)的生命通?？梢蚤L達三十年到三百年，當然由于其他的原因，很少有建筑物壽命超過六十年的。顯然，建筑物的主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性僅次于地點的穩(wěn)固性。無論是鋼結(jié)構(gòu)的還是混凝土結(jié)構(gòu)建筑，其主體結(jié)構(gòu)都是非常難以改變的，即便較小的改變所需代價都大得難以承受。Windows操作系統(tǒng)從9x版本不斷升級到XP版本，其內(nèi)部的變化就如同建筑物的主體結(jié)構(gòu)變化一樣，是非常昂貴的變化。 ·SKIN（外表）、這就是建筑物的外表。因為時尚、信仰、技術(shù)革命、大規(guī)模整修等原因，一般建筑物的外表每過二十年左右就會發(fā)生一次變化。比如最近對節(jié)省能源的關(guān)注導致建筑物外表更加密閉和絕緣。顯然，建筑物外表的穩(wěn)固刑部能夠與建筑物的主體結(jié)構(gòu)相比。在建筑物的主體結(jié)構(gòu)不變的情況下，外表可以發(fā)生適當?shù)淖兓Ｊ煜indows操作系統(tǒng)的讀者都目睹了從Windows 3.x到Windows 9x以及windows 2000的圖形用戶界面所發(fā)生的變化，一個早期開發(fā)的應(yīng)用程序，在不需要修改的情況下，就可以"變臉"。
·Service（服務(wù)）、這是建筑物的五臟六腑：通訊電纜、電源線、排水、供暖、通氣和空調(diào)等，以及建筑物內(nèi)部的可動部分，比如電梯、自動樓梯等。每過7到15年這些部分就磨損了。很多情況下，這些輕易磨損的部分非常緊密地嵌入到建筑物的結(jié)構(gòu)中，以至于無法簡單地更換它們，就只好將建筑物推倒重來。因此，建筑物的設(shè)計必須答應(yīng)服務(wù)部分進行不斷的更新，以便為建筑物的住戶或者商家提供與時具進的服務(wù)?！pace Plan（空間規(guī)劃）、建筑物內(nèi)部的墻、天花板、地板、門等如何分布。商業(yè)空間的規(guī)劃經(jīng)常會因為部門重組而發(fā)生變化，一般每三年就改變一次；而住宅空間有時每三十年才發(fā)生變化。顯然，空間的規(guī)劃受制于建筑物的基本結(jié)構(gòu)和服務(wù)?！tuff（擺設(shè)）、這是一些大家都非常熟悉的物品，比如辦公室里面的文件、電話、盆景、廢紙簍，家庭的床、洗漱間、照片、廚房設(shè)施、燈、發(fā)梳等，這些東西每月、每周、每日、每時都會變化。這些裝飾物的使用取決于建筑物的內(nèi)部空間規(guī)劃，而不是相反。軟件的架構(gòu)與設(shè)計模式之層次原則（圖二）

圖11、Steward Brand所提出的六個S原則，描述建筑物的設(shè)計。這就是建筑學的層次設(shè)計原則，其要害就是按照結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固度對建筑物的結(jié)構(gòu)進行劃分。穩(wěn)固度的反面就是變化的可能性；這一設(shè)計原則按照變化的難易程度將結(jié)構(gòu)分割成不同層次，位于最底部的是最穩(wěn)固、最難以改變的結(jié)構(gòu)，越往上就是穩(wěn)固性越低、變化越輕易的結(jié)構(gòu)。因此Frank Duffy說，作為一個設(shè)計師，你應(yīng)當避免為一個五分鐘的問題提供一個五十年的解決方案，也不要為一個五十年的問題提供一個五分鐘的解決方案。建筑設(shè)計師、服務(wù)工程師、空間計劃師、室內(nèi)裝修師應(yīng)當解決不同時間尺度上的問題。

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