從程序員到架構(gòu)師之路

Android：從程序員到架構(gòu)師之路課程簡介：一般而言，人們大多先學(xué)開發(fā)(代碼)的技術(shù)，隨后才學(xué)(架構(gòu))設(shè)計的方法。然而，在實際做事時，卻是先設(shè)計，隨后才寫出代碼來。敏捷過程則讓設(shè)計與寫碼迭代循環(huán)下去，一直到完成為止。在本課程里，就遵循敏捷的迭代過程，從思想、方法、模式、范例和成功案例各種不同角度，帶你學(xué)習(xí)從設(shè)計到代碼的途徑。讓你在活潑的過程中，輕松地從原本的代碼世界，迅速熟悉設(shè)計的新天地。在躍入架構(gòu)設(shè)計新天地時，你很快會發(fā)現(xiàn)，架構(gòu)設(shè)計的主要流派有二：l 抽象思維派：致力于抽象出穩(wěn)定、可靠、不變的共同性架構(gòu)；亦即，追求的宗。l 組合創(chuàng)新派：致力于組合出具體獨特性的創(chuàng)新架構(gòu)；亦即，追求的特質(zhì)。在本課程里，將以后者(組合創(chuàng)新)為主軸，希望能陪伴你在移動互聯(lián)網(wǎng)、智能終端的創(chuàng)新潮流中，能如魚得水、展現(xiàn)無比的創(chuàng)造力。此外，也會幫你建立扎實的抽象思維能力。 為了讓你能順利從(代碼)開發(fā)躍升到(架構(gòu))設(shè)計，本課程會堅持一個美好的信念： ”各項架構(gòu)設(shè)計決策都必須能迅速落實為代碼”。一方面符合敏捷的原則；另一方面，你可以從熟悉的代碼中，領(lǐng)悟到其幕后的設(shè)計思想和技術(shù)。例如，本課程也以Android開源的代碼來闡述其幕后的 UI、IPC、HAL等架構(gòu)的設(shè)計思維和技巧。為了特別強調(diào)架構(gòu)與代碼兩者之間的無隙縫銜接，高煥堂老師特別設(shè)計了EIT代碼造形，讓組合創(chuàng)新派的設(shè)計核心：接口(即EIT的)能直接落實到代碼。因之，EIT造形成為架構(gòu)與代碼的核心交匯點。 此外，在本課程里，將由高老師指導(dǎo)大家親自進行架構(gòu)設(shè)計，直接取得實務(wù)經(jīng)驗；例如，以移動互聯(lián)網(wǎng)+智能家庭的情境，設(shè)計出手機與TV整合、多螢互動的新型系統(tǒng)架構(gòu)，并迅速落實為可執(zhí)行的框架代碼。并藉由成功案例分享來提供大量的實務(wù)設(shè)計模式，融合到框架的開發(fā)與API設(shè)計上，讓學(xué)員在最短的時間內(nèi)獲得扎實的設(shè)計經(jīng)驗和技巧；往上應(yīng)用于各行各業(yè)上。課程大綱：Part-1: 從架構(gòu)到代碼的過程1.1 敏捷與架構(gòu)的完美組合l 敏捷開發(fā)的原則和價值觀l 開發(fā)、架構(gòu)、測試之關(guān)系 l 架構(gòu)在敏捷過程里的角色l 架構(gòu)師在敏捷過程的職責(zé)l 過程觀點：(需求)測試做，敏捷(過程)做；l 分合觀點：(架構(gòu))設(shè)計做，(代碼)開發(fā)做l 測試觸發(fā)反饋，反饋帶動迭代，迭代驅(qū)動重構(gòu)l 迭代促進了的心靈溝通與攜手協(xié)作l 舉例：架構(gòu)師如何設(shè)計敏捷的起始架構(gòu)(Simple Solution)n 加法設(shè)計：圍繞問題( Problem)和愿景(Vision)，產(chǎn)生創(chuàng)意構(gòu)想(Creative Idea)n 減法設(shè)計：創(chuàng)意愛上限制(Creativity loves constraint)1.2 代碼是架構(gòu)的外貌，永遠(yuǎn)青春l 架構(gòu)師與開發(fā)者的合作成果：架構(gòu)+代碼=軟件(系統(tǒng))l 架構(gòu)是軟件的骨架、代碼是軟件的外貌l 架構(gòu)是軟件的核心l 架構(gòu)的用意：創(chuàng)新組l 架構(gòu)設(shè)計的焦點：接口(Interface)l 設(shè)計決策具有，系統(tǒng)才能適應(yīng)未來1.3 設(shè)計與開發(fā)的分工合作l 架構(gòu)設(shè)計的目的是：組合l 架構(gòu)師做，支持開發(fā)者做，合作實踐(系統(tǒng))組合l 分得妙，就能合得快(即：分之以為用，合之以為利)l 分得妙，就能得好接口(Interface)l 架構(gòu)師的核心工作：接口設(shè)計(Interface Design)l 開發(fā)者的核心工作：依據(jù)接口，開發(fā)(系統(tǒng))模塊并整合l 有許多種開發(fā)者：如App開發(fā)者、底層系統(tǒng)開發(fā)者等1.4 敏捷思維：盡快呈現(xiàn)架構(gòu)的外貌l 接口設(shè)計是的組合設(shè)計l 接口設(shè)計是的分工設(shè)計l 架構(gòu)師設(shè)計多種接口來支撐分工與組合l 架構(gòu)師心中的4種接口：SI、PI、API和UIn SI：本架構(gòu)與外部系統(tǒng)之間的整合接口n PI：本架構(gòu)與內(nèi)部挿件(Plug-in)之間的接口n API：本架構(gòu)與應(yīng)用程序(App)之間的接口n UI：App與用戶的互動接口l 依循敏捷原則，接口迅速落實為代碼，盡快呈現(xiàn)外貌1.5 EIT造形：接口美麗的外貌l 認(rèn)識EIT軟件造形l EIT造形：呈現(xiàn)核心設(shè)計的外貌l EIT造形的可涵蓋三種：SI、PI、APIl EIT造形的代表本架構(gòu)l EIT造形的代表本架構(gòu)的配件(即插件：Plug-in)1.6 一群美妙的組合是：框架(Framework)l 認(rèn)識GoF的設(shè)計模式(Design Pattern)l 隨著敏捷的迭代過程，EIT造形會逐漸增加l 如何巧妙組合漸增的EIT造形：擅用設(shè)計模式l 組合起來，就成為軟件框架了l 如何迭成多層級(Layer)的框架體系：以Android為例Part-2: 從Android框架代碼中學(xué)習(xí)設(shè)計2.1 基礎(chǔ)設(shè)計模式(Pattern)的代碼：以Android為例l Template Method模式：IoC(控制反轉(zhuǎn))機制l Observer模式：接口設(shè)計l Abstract Factory模式：兩個EIT造形的組合l Adapter模式：封裝接口l Composite模式：實踐組合l Faade模式：組合體的接口設(shè)計l EIT造形是原子，設(shè)計模式是分子l 更多EIT造形的組合模式：以Android代碼為例2.2 從 UI框架入手l View體系的架構(gòu)設(shè)計(使用Template Method模式)l Activity-View的架構(gòu)設(shè)計(使用Factory模式) l Layout-View的架構(gòu)設(shè)計(使用Composite模式)l WMS(WindowManagerService)-View的架構(gòu)設(shè)計l WMS-SurfaceFlinger的架構(gòu)設(shè)計l Surface-Canvas(畫布)的架構(gòu)設(shè)計 l SurfaceView與OpenGL的3D繪圖架構(gòu)設(shè)計l ListView框架的設(shè)計2.3 跨進程(IPC)架構(gòu)設(shè)計l Android 的IPC幕后設(shè)計：BD(Binder Driver)驅(qū)動架構(gòu)l 以IBinder接口包裝BD驅(qū)動的服務(wù)l 包裝IBinder接口的Proxy-Stub設(shè)計模式l Proxy和Stub類別的代碼l 設(shè)計Proxy和Stub類別的APIl 如何自動生成Proxy和Stub類別代碼l IBinder & AIDL方法n 方法(一)：Implementing a Bindern 方法(二)：Using a Messenger n 方法(三)：Bound Services2.4 Java與C/C+兩層框架的設(shè)計l JNI(Java Native Interface)代碼開發(fā)要點l JNI的數(shù)據(jù)型態(tài)(Data Type)轉(zhuǎn)換規(guī)則l JNI的線程(Thread)模式：JNIENV類的設(shè)計l 正向通信：Java函數(shù)調(diào)用本地C函數(shù)l 反向通信：本地C函數(shù)調(diào)用Java函數(shù)l Android HAL架構(gòu)設(shè)計n HAL(Hardware Abstraction Layer)的意義n 理解runtime與HAL Stubn 撰寫HAL Stub代碼n Stub調(diào)用Linux Kernel的方法2.5 核心服務(wù)的框架設(shè)計l 認(rèn)識核心服務(wù)(Core Service)n 核心服務(wù)都是在開機過程中，由Android的INIT進程啟動的n 包括Android Service和 Native Service兩種n 以Java語言撰寫的，就稱為Android Servicen 以C+撰寫的，就稱為Native Servicel 親自撰寫一個核心服務(wù)n 撰寫一個C+類別n 繼承BBinder基類，繼承得來IBinder界面n 提供接口給Java層(透過JNI)調(diào)用 2.6 JUnit測試框架的設(shè)計l Android的測試工具，都是基于JUnit測試框架的l JUnit框架也是由許多EIT造形所組成；其TestCase基類是l 從基類衍生出各子類，如ServiceTestCase就是擴充的；其內(nèi)涵的setUP()和tearDown()函數(shù)就是l 可撰寫(即Test case)代碼，來啟動TDD機制l 可使用TestSuite基類來管理一群相關(guān)的(即Test case)Part-3: 梳理你的架構(gòu)設(shè)計思想、方法和模式3.1 復(fù)習(xí)設(shè)計概念與技藝概念復(fù)習(xí)l 說明框架的起源、分層與其無用之用效果l 闡述應(yīng)用框架魅力的泉源：控制反轉(zhuǎn)(IoC, Inversion of Control)機制 l 深入認(rèn)識控制反轉(zhuǎn)機制 l 主控者是框架，而不是應(yīng)用程序 l 現(xiàn)代應(yīng)用框架：采取廣義IoC觀念 l 框架的重要功能：提供默認(rèn)行為(Default Behavior) 技藝復(fù)習(xí)l 抽象(無之)與衍生(有之)l 打造框架：細(xì)膩的抽象步驟l 基本步驟：n 細(xì)膩的手藝(一)：數(shù)據(jù)抽象n 細(xì)膩的手藝(二)：函數(shù)抽象n 細(xì)膩的手藝(三)：將抽象類別轉(zhuǎn)為接口l 善用類的繼承(Inheritance)機制l 設(shè)計基類的抽象函數(shù)l 抽象是手段，組合是目的UML復(fù)習(xí)l UML的3種基本圖表：類圖、順序圖和用例圖l 以UML表達(dá)設(shè)計模式和框架l EIT造形的兩種表達(dá)：UML圖和代碼3.2 架構(gòu)設(shè)計的需求分析方法l 基本設(shè)計技能：把輪胎拔掉l 偉大的雕刻師羅丹( Muse Rodin)說：”把不必要的部分去掉”l 買主需求：想想為什么(why)汽車架構(gòu)師會決定把輪胎拔掉呢? 其背后的理由是：買主來了，才知道買主對輪胎的偏好或特殊需求。只有等到買主決定和挑選了輪胎之后，才能將輪胎裝配上去。 l 探索買主需求n 為什么把輪胎拔掉呢?n 為什么火鍋店的桌子要挖洞呢? n 為什么餐廳要分開與呢? 3.3 接口設(shè)計模式什么是接口(Interface)l 在OOP里，將接口定義為一種特殊的類別(Class)l 在Java里，將”純粹抽象類別”稱為接口(Interface)l EIT造形的接口表示為l 可以合并到里誰控制? l 成為控制點 l 引擎驅(qū)動輪胎如何控制API ?l UI與APIl 被動型API與主動型APIAPI與商業(yè)模式l API決定控制權(quán)&金流l 沒錢就改版，改版就有錢l 以HAL為例，說明API = 話語權(quán)l(xiāng) 誰擁用接口的制定權(quán)，誰就掌握控制點，就能獲得較大的話語權(quán)l(xiāng) 從API看控制力量的強弱等級l 把控制力傳播出去 Part-4: 親自、并迭代出代碼4.1 情境范例：”手機訪問TV/STB”l 愿景：多屏互動、幸福家庭的實踐l 亮點：許多智能設(shè)備大量進入家庭，在家里的Android TV建立一朵私密云，來整合窗外多個云平臺和手機移動終端，變得流行起來。l 情境：手機遠(yuǎn)距訪問TV，透過TV打開家中的壁燈開關(guān)l 架構(gòu)：基于的大小機相聯(lián)、大小屏幕互動的新架構(gòu)l 設(shè)計：設(shè)計TV里的框架、撰寫插件l 技術(shù)：n 在外的家庭成員透過手機瀏覽器(Browser)上網(wǎng)訪問家庭云，您可以在家庭云里，安裝一個i-Jetty網(wǎng)頁容器(Web Container)n 此時，I-Jetty里的HttpServlet就是另一個，而它的doGet()等函數(shù)就是n 您寫的servlet代碼就是I-Jetty的，它接受手機的訪問4.2 實際開發(fā)：依循敏捷、落實為代碼階段的敏捷迭代l Step-0. 準(zhǔn)備測試計劃n 訂定此階段的測試方案(Test Case)n 以Android手機Browser為測試方案的執(zhí)行軟件l Step-1. 設(shè)計敏捷過程的起點架構(gòu)：Simple Solutionn 通信協(xié)議：手機與TV采HTTP通信n 軟件接口：TV端的EIT造形與手機端Browser對接n 設(shè)計：以UML表達(dá)EIT造形n 代碼：賺寫I-Jetty的Servlet來實踐EIT造形l Step-2. 啟動TDD機制、進行迭代n 從手機來實機檢測TV里的EIT造形的接口代碼n 依循TDD的反饋，迭代Step-1和Step-2的活動階段的敏捷迭代l Step-3. 準(zhǔn)備測試計劃n 訂定此階段的測試方案：基于用戶需求(Requirements)n 以Android手機Browser為測試方案的執(zhí)行軟件l Step-4. 以上階段Step-2產(chǎn)出的EIT造形為起點架構(gòu)l Step-5. 依循測試方案，展開細(xì)節(jié)設(shè)計和代碼開發(fā)n 撰寫Android App代碼：基于Android應(yīng)用框架n I-Jetty的調(diào)用Android的Appn App透過JNI調(diào)用Android的Zigbee驅(qū)動代碼n Zigbee驅(qū)動透過Dongle發(fā)信號給壁燈開關(guān)l Step-6. 啟動TDD機制、進行迭代n 從手機來實機檢測TV里的有關(guān)代碼n 依循TDD的反饋，迭代Step-5和Step-6的活動，直到完成4.3 繼續(xù)敏捷迭代、開發(fā)新功能新功能1：手機控制TV里的Camera拍照片l TV/STB內(nèi)的i-Jetty含有servlet代碼，讓手機可以遠(yuǎn)距來訪問它l TV/STB則內(nèi)含Camera驅(qū)動，能控制攝像頭硬件l 運用EIT造形和敏捷迭代，開發(fā)軟件來整合家外的手機與TV/STB上的攝像頭硬件，讓家庭成員隨時從手機來打開TV/STB的攝像頭，拍了照片送回到手機上呈現(xiàn)出來l 展開敏捷過程，直到完成新功能2：手機控制TV將照片送上云端(Cloud)l TV/STB將Camera拍攝的照片送上云端：例如Google的GAE等l 基于WiFi通信協(xié)議l 展開敏捷過程，直到完成Part-5: 架構(gòu)設(shè)計應(yīng)用：支持跨平臺5.1 三個架構(gòu)設(shè)計策略l 三個實施策略：n 策略-1：把它”EIT(設(shè)計)”了n 策略-2：挾天子以令諸侯 n 策略-3：建立中間件(middleware)5.2 跨芯片(小)平臺：采取情境A：先有別人的(小)平臺，然后才建立我的平臺l 小平臺是指別人的平臺，該平臺的變化決定于別人l 為了跨平臺，就不宜直接使用別人的平臺l 您設(shè)計，而且設(shè)計來包容別人平臺的變化，這就稱為：把它”EIT(設(shè)計)”了。情境B：先建立我的平臺，然后才讓別人來擴充(Extend)l 這反過來，讓別人設(shè)計插件來擴充(extend)您的l 別人為了保護他自己，也會將插件分成兩部分：與l 萬一您的有變化時，這只壁虎(插件)便能棄尾求生，讓跨您的5.3 Android版本(大)平臺：采取l Android升級和版本變更頻繁，終端必須隨之而更新l Android是一個多層級結(jié)構(gòu)，各層都是由Google所開發(fā)，Google是強龍，位居天子角色，其設(shè)計來控制您的插件l 您可以拿EIT造形搭配Proxy-Stub設(shè)計模式，規(guī)劃Stub類別(曹操類)，制定自己的，讓脫離Android的所牽制；實現(xiàn)”挾天子以令諸侯”的效果5.4 跨自己的平臺(建立中間件)：采取l 隨著您的公司業(yè)務(wù)成長，您的平臺版本變更頻繁；如何包容自己平臺的變化呢?l 您可以規(guī)劃一個上層平臺來吸納自己平臺的變化l 此平臺又稱為中間件，其提供穩(wěn)定的(又稱API)，也保護自己平臺的變動自由度，實現(xiàn)”沒錢就改版，改版就有錢”的效果l 中間件還能提供您的專有API，來凸顯自己平臺的獨特性Part-6: 架構(gòu)設(shè)計的成功案例分享6.1 案例：重構(gòu)PhoneGap的架構(gòu)和代碼l 議題：PhoneGap目前只搭配HTML5的Web Appn 如何重構(gòu)PhoneGap的架構(gòu)和代碼n 讓PhoneGap也能搭配一般的Native Appl 現(xiàn)況：目前Phone