软件架构设计思想、方法和模式.doc

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1、Android, iOS, Win8智慧終端的跨平台架構與軟硬整合開發技術-應用於電信、行動終端行業的平台開發-講師：台灣Android技術論壇主席、中國電子視像行業協會智能電視平台 高級顧問高煥堂 跨別人的平台，整合自己產品，進而推展自己的平台，是當今處於智慧終端產業多元發展情勢下的贏家之路。跨別人平台的問題有兩個來源：1)來自終端產品總是面對外來晶片(及其API)的善變；2) 平台軟體(如Android, iOS, Win8)升級和版本變更頻繁，終端必須隨之而更新。通常，晶片廠商的修改點並不聚焦，而是散落於產品的各個層的各個模塊中，如果逐點進行抽象封裝很難解決問題。那麼，我們如何克服這些挑

2、戰呢? 高煥堂老師教您善用EIT設計思維和方法，來有效解決跨平台問題。 跨平台與軟硬整合，兩者看似衝突，其實是互補的。跨平台讓我們擺脫別人；軟硬整合追求超越別人。先力求跨(別人的)平台，然後追求(自己的)軟硬整合，致力於創造來開發自己的整合產品。跨平台是節流，軟硬整合是開源。高煥堂老師教您善用HTML5, JNI, HAL等軟硬整合開發技術，來開發整合產品，並進而建立自己的中間件平台。一、架構的未來發展趨勢1.1 架構是什麼一個架構是系統的基本結構，它由多個元件以及它們彼此間的關係而組成，並且在一定環境和原則下進行設計和演變。1.2 架構師的職責：願景、組合、創新、未來性架構師把一群各自的模組

3、(如輪胎、引擎、機翼、機尾、油箱等)，以精緻架構將它們巧妙地組起來，竟然整體就飛起來了。架構師的職責是要創造的整體。蘋果約伯斯(Steve Jobs)說：“你不可能在眺望未來時把生活中的每個點連接起來，只有回顧時能才連點成線。所以你必須相信今日所做的會影響你的未來。”願景從哪里來?組合與創新分析：通用性 VS. 組合：獨特性設計出未來性：包容改變例如，包容通信協議的例如，底層可抽換、上層跨平台。1.3 產業標準的架構規範：DoDAF, ToGAF等介紹產業的主流架構規範 DoDAF是什麼？oDAF不是什麼？AF不規範如何設計架構，也就是它不限制架構設計方法(Method)如果你需要架構設計方法

4、，可使用ToGAF的ToGAF提供了架構設計方法：ADM (Architecture Development Method)DoDAF與TOGAF的整合1.4 DoDAF, ToGAF如何表述SoS/SoA架構觀點Krygiel對SoS的定義SoS的特性SoA：網路時代的SoSSoS的四個面向DoDAF的三個觀點(View)ToGAF的方法以DoDAF表達SoS的架構以DoDAF表達SoA的架構1.5 願景派vs. 需求派架構設計 需求扮演什麼角色需求派： 主要思維元素：需求和架構需求是架構設計的目的(需求是架構設計的基礎)願景派：主要思維元素：願景、需求和架構需求是檢驗架構的手段(願景是架構

5、設計的基礎)1.6 需求如何檢驗架構 增添一個思維元素:正面驗證：加法；反面驗證：減法學習麥肯錫(McKinsey)的MECE議題架構的檢驗方法 MECE是建立一個樹狀的問題架構；並在架構引領下的收集和分析事實，以便刪除不符合現實需求的議題。刪除法(減法)的範例親自演練MECE和檢驗方法移動硬體廠商(如華為)該賣硬體送服務？賣服務送硬體？純賣硬體？內容提供商(如小米)該賣硬體送內容？賣內容送硬體？純賣內容？1.7 以軟體框架(Framework)實踐強勢架構設計假設假想願景商業模式架構軟體框架願景是自由的假想(Hypothesis)商業模式來自願景(Vision)商業模式是願景的可獲利策略(P

6、rofitable Strategy)架構(Architecture)是商業模式的可實現計畫(Achievable Plan)框架(Framework)是一種電腦可以執行的架構(Architecture)框架的內涵是程式碼。框架呈現形式是：元素是軟體程式碼；結構是軟體基類(Super class)和API( Application Programming Interface ) 商業模式是必備條件，框架是充分條件框架實踐話語權：框架API是魚鉤，APP是魚掌握框架掌握APP掌握User框架實踐強勢商業模式：願景和商業模式都是獨特的基於獨特的願景和商業模式表現於與眾不同軟體框架上擁有別人無法取代

7、的主導權 二、跨平台設計的基礎：插件容納變化2.1 什麼是插件(Plug-in)?設計插件(Plug-in)、來接納外在的變化和複雜汽車的跨平台設計思維：汽車插件HTML5的跨平台設計思維：軟體插件2.2 插件的分類：平台插件：隨著平台的變化而抽換的插件用戶插件：隨著用戶的變化而抽換的插件買主插件：隨著買主的變化而抽換的插件2.3 插件與介面(Interface)插件與介面之關係插件輪胎(Tire)簡稱介面輪盤(轂)簡稱 引擎(Engine)簡稱EIT造形(或模式)2.4 強龍設計介面、地頭蛇開發插件與成為當今IT產業最時髦的分工模式，也是當今App Store商業經營模式的幕後機制分工的先後

8、順序：無之以為用；然後有之以為利分工的時間點：買主來了，才知道買主選擇何種插件買主來之前做分，買主來之後做合強龍知識寫在，地頭蛇知識寫在基於介面，當買主出現了，才把買主的知識寫入插件裡觀摩Android的插件設計及其幕後的EIT造形2.5 高煥堂門派的EIT造形由吸收變化，讓跨平台 EIT造形(form)是一種設計模式，能提升架構師的插件技藝EIT造形師法自然三、跨平台設計的基礎：積極掌控插件3.1 什麼是介面?在OOP裡，將介面定義為一種特殊的類別(Class)在Java裡，將 純粹抽象類別稱為介面(Interface)EIT造形的介面表示可以合併到裡3.2 誰控制?成為控制點 引擎驅動輪胎

9、3.3 介面的分類UI與API被動型API與主動型API3.4 API的經濟效益API決定控制權&金流沒錢就改版，改版就有錢以HAL為例，說明API = 話語權誰擁用介面的制定權，誰就掌握控制點，就能獲得較大的主動權從API看控制力量的強弱等級把控制力傳播出去 四、跨平台的需求分析：插件從那裡來? 4.1 把事物EIT(設計)了是控制點，透過來驅動+ = 框架(Framework)分工模式： 架構師做EIT設計強龍做框架地頭蛇配插件4.2 把軟體EIT(設計)了軟體表達人們對事物的認知(知識)把知識(knowledge) EIT(設計)了把領域知識寫入於框架基類裡把買主知識需求寫入到子類裡定義

10、兩者之間的介面是控制點，透過來呼叫4.3 領悟”被EIT(設計)”別人公司的架構師依循EIT造形，分出三種要素別人的公司變成強龍：開發框架我們成為地頭蛇：裝配(或開發)插件幫XP平台實現跨YP平台：X公司的架構師依循EIT造形，分出三種要素X公司開發的框架，變成X公司擁有的平台XP我們在XP平台上開發(和裝配)插件，以便包容Y公司的平台YP之善變4.4 建立”多層EIT”架構以OpenGL 3D繪圖為例 以HTML5 & PhoneGap框架為例 五、建立自己的平台：如何跨小平台?5.1 建立一個跨用戶的ListView小平台規劃一個ListView框架，然後讓插件來吸納買主的變化依據買主的差

11、異化，繪製需求時間表依據需求表，設計介面 詳細的介面設計融入於大EIT裡5.2 建立一個跨Console平台的Slot Machine遊戲小平台用戶(User)是：玩家。買主(Buyer)是：賭場老闆。製造商(Maker)是：G公司規劃Slot Machine框架，然後讓插件來吸納買主的變化：買主需求變化(一)：選擇後端雲平台買主需求變化(二)：自訂UI買主需求變化(三)：修正獎項5.3 結語”跨小平台”經常來自於我們的使用了別人的平台，則高度依賴於別人的；導致的變化擴散到。 設計介面和插件來容納的變化。讓我們的平台獲得穩定和未來性，亦即跨別人的平台了。六 建立自己的平台：如何跨大平台?6.1

12、 被大平台EIT(設計)了跨大平台”經常源於被別人EIT(設計)了別人成為強龍，我們成為地頭蛇，擔任裝配(或開發)插件的角色在別人的平台上，受制於人，因而有”跨平台”的期盼。於是，展開了：爭奪介面制定權，以及邏輯控制權以Android平台裡的Binder基類為例6.2 屏蔽大平台的建立自己的平台制定自己的介面屏蔽掉別人的介面6.3 屏蔽大平台的Client介面屏蔽掉別人的Client介面制定自己的新Client介面6.4 挾天子以令諸侯- 開發曹操平台讓自己的平台跨(別人的)小平台挾天子以另諸侯：既跨大平台(屏蔽大平台的介面)，又跨小平台善用Proxy-Stub設計模式6.5 曹操類(Stub

13、)促進跨平台壁虎尾巴的比喻(棄尾求生)討論：誰跨誰的平台? 以Android的SQLite資料庫引擎為例七、跨平台應用案例討論7.1 智慧型終端開發，如何跨晶片(硬體)平台關心議題：智慧型終端總是面對外來晶片的善變；架構師如何規劃跨晶片(硬體)平台的架構?核心議題：晶片平台有其API(即服務功能或軟體函數)；這晶片API是善變的；基本對策：把它”EIT(設計)”了基本架構：依循EIT造形，設計插件來包裝晶片API；依循EIT造形，提供API(即Client介面)給上層使用。進階架構：如果與是強龍與地頭蛇分工發的，有時也必須保護的跨晶片平台，強化設計。其他考慮：晶片的差異化，有時單純的來自晶片的

14、改版；有時則來自用戶或買主的抉擇。如果是後者的話，就必需同時規劃買主插件與平台插件並存的架構。例如，上圖裡的可扮演買主插件，而可扮演平台插件。有些晶片服務API位於底層的驅動(如C)部分，有些位於中層的系統服務(如C+)部分，有些則是在上層應用框架(如Java)部分。因此上述架構可能位於特定層級，也可能存在於不同層級。7.2 智慧型終端開發，如何跨Android(軟體)平台關心議題Android版本升級時，智慧型終端必須隨之而更新架構師如何規劃跨Android平台(版本)的架構，以提高更新速度?核心議題Android本身是一個多層的框架結構，包括底層Linux驅動框架、HAL驅動框架、系統服務

15、BBinder框架、Java層應用框架。其中，各層框架的都是由谷歌所開發，谷歌是強龍，我們都”被EIT(設計)”了。基本對策：”協天子以另諸侯”；可參考講義。基本架構谷歌是強龍，位居天子角色，其設計來控制我們開發的。規劃Stub類別(曹操類)，制定自己的，讓脫離的牽制。進階架構除了曹操類之外，還可以運用概念。 設計壁虎Body和壁虎Tail類別。 其他考慮在Android版本升級過程中，UI部分的跨平台機會較低，因此有些廠商使用HTML5 & PhoneGap來讓UI更容易跨平台。當HTML5跨平台時，其依賴Browser和PhoneGap的插件來吸收用戶、買主或平台的差異化。如果插件很多時，

16、可以使用PhoneGap裡的PluginManager來管理之。即使不採用HTML5，也能使用PluginManager來管裡插件。7.3 智慧型終端開發，如何跨自己的平台(中間件)關心議題隨著自己公司的業務成長，自己平台的差異化也隨之增加。架構師如何規劃中間件來吸收其差異化呢?核心議題如何規劃一個上層平台來吸納自己平台的差異化呢?這個上層平台又稱為中間件(middleware)。中間件是否也屏蔽掉自己的差異化呢? 還是凸顯獨特性呢?基本對策：”萬里長城模式”；請參考講義。基本架構萬里長城就是，一方面提供相對穩定的；另一方面保護自己平台的變動自由度。打造一做萬里長城來保護自己平台的變動自由度。 進階架構通常，中間件的任務是提供API，真正的控制點在自己平台，所以要留意，其呼叫順序可能。 其他考慮自己平台愈多差異化(獨特性)，在商場上，可能擁有更多優勢。在規劃中間件時，除了提供穩定的共同API之外，往往也需要凸顯自己平台的獨特性。跨自己平台的中間件，能夠兼具有和，才是完美的架構設計。* END *