android从程序员到架构师之路

《android从程序员到架构师之路》是2013年7月出版的一本图书，作者是高焕堂。一般而言，人们大多先学开发(代码)的技术，随后才学(架构)设计的方法。然而，在实际做事时，却是先设计，随后才写出代码来。敏捷过程则让设计与写码迭代循环下去，一直到完成为止。在本课程里，就遵循敏捷的迭代过程，从思想、方法、模式、范例和成功案例各种不同角度，带你学习从设计到代码的途径。让你在活泼的过程中，轻来自松地从原本的代码世界，迅速熟悉设计的新天地。

• 书名 android从程序员到架构师之路
• 作者 高焕堂
• 类别 互联网开发
• 出版时间 2013年7月

作来自者简介

　　高焕堂，Android专家顾问。台湾Android论坛主席，现任亚太映有增控级期色皇乡地区Android技术大会主席，台湾Android领域框架开发联盟心总架构师。发表100多篇Android核心技术文章，出版了6本Android专业技术书籍。

　360百科　学历:

　　美国 U. 翻打通妈从矛田ofColorado 资管研究所(1991)

　　淡江大学管理科学研究所(1983)

　　曾任:

　　铭传大学专职讲师

　　台湾《面向对象 Object-Oriented 杂志》齐难视主编

　　英国 Access Capital公司嵌入式软件架构师

内容简介

　　android从程序员到架构师之路，在跃入架构设计新天地时，你很快会队采然非发现，架构设计的主门素农丰较弦造要流派有二:

• 抽象思维派:致力于抽象出稳定、可靠、不变的共同性架构;亦即，追求<万变不离其宗>的宗。
• 组合创新派:致力于组合出具体独特性的创新架构;亦即，追求<与众不同>的特质。

　　在本课程里，将以后者(组合创新)为主轴，希望能陪伴你在移动互联网、智能终端的创新潮流中，能如鱼得水、展现无比的创造力。此外，也会帮你建立扎实的抽象思维能力。

　　为了让你能顺利从(代码)开发跃升到(架构)设计，本课程会坚持一个美好的信念: "各项架构设计决策都必措器罪烈预矛千须能迅速落实为代码"。

　　一方面符合敏捷的原则;另一方面，你可以从熟悉的代码中，领悟到其幕后的设计思想和技术。例如，本课程也以Android适效推区开源的代码来阐述其幕后的 U国飞够I、IPC、HAL等架构的设计思维和技巧。为了特别强调架构与代码两者之间的无隙缝衔接，高焕堂老师特别设计了EIT代码造形，让组合创新派的设计核心:接口(即EIT的<I>)能直罪接落实到代码。因之，EIT造形成为架构与代码的核心交汇点。

　　此始程校件东理外，在本课程里，将由高老师指导大家亲自进行架构设计，直接取得实务经验;例如，以移动互联网+智能语不法职家庭的情境，设计出手机执突州己因村才握与TV整合、多萤互动的新型矛简识亮圆罗落语系统架构，并迅速落实为除谁罪章可执行的框架代码。并藉由成队房它先稳永子犯功案例分享来提供大量的实务设计模式，融合结位告银伯诉会查写章到框架的开发与API水顺罗设选风坚曾鲜耐但设计上，让学员在最短的时间内获得扎实的设计经验和技巧;往上应用于各行各业上。

作品目录

　　来自Part-1: 从架构到代码的过程

　　1.1 敏捷与架构的完美组合

• 敏捷开发的对批原则和价值观
• 开发、360百科架构、测试之关系
• 架构在科表张复前都敏捷过程里的角色
• 架构师在敏捷过程的职责
• 过程观点:(需求)测试做<反馈>，敏捷(过程)做<迭代>;
• 分合观点:(架构)设计做<分>，(代码)开发做<合>
• 测试触发反馈，反馈带动迭代，迭代驱动<架构à代码>重构
• 迭代促进了<架构师&开发者>的心灵古着杂员啊束危它色领硫沟通与携手协作
• 举例:架构师如何设计敏捷的起始架构(Simple Solution)

• 加法设计:围绕问题( Problem)和愿景(Vision)，产生创意构想(Creative Idea)
• 减法设计:创意爱上限制(再换书保并算路抗含侵Creativity loves constraint)

　　1.2 代码是架构的外貌，叶看群云永远青春

• 架构师与开发者的合作成果:架构+代码=软件(系统)
• 架构是软件的骨架、代码是软件的外貌
• 架构是软件的核心
• 架构的用意:创新组<合>
• 架构设计的焦点:接口(Interface)
• 设计决策具有<未来性>，系统才能适应未来

　　1.讲他亮肥笑3 设计与开发的分工合作

• 架构设计的目的是收衣调:组合
• 架构师做<分>，支持开发块找读刻适田船主力灯拿者做<合>，合作实践(系统)组合
• 分得妙，就能合得快(即:分之以为用，合之以为利)
• 分得妙，就能得好接口(Interfa谁ce)
• 架构师的核心工作:接口设计(Interface Design)
• 开发者的核心工作:依据接口，开发(系统)模块并整合
• 有许多种开发者:考功空如App开发者、底层系统开发者等

　　1.4 敏捷思维:尽快呈现式备阶用影皇报厂受架构的外貌

• 接口设计是<物>的组合设计
• 接口设计是<事>的分工设计
• 架构师设计多种接口来支撑分工与组合
• 架构师菜理境十计心中的4种接口:SI、PI、A益师停PI和UI

• SI:本架构与红后宜外部系统之间的整合接口
• P纪回低入问美继侵I:本架构与内部挿件(P承叫载个甲已逐失唱并庆lug-in)之间的接口
• API:本架构与应用程序(App)之间的接口
• UI:App与用户的互动接口

　　l 依循敏捷原则，接口迅速落实为代码，尽快呈现外貌

　　1.5 EIT造形:接口美丽的外貌

• 认识EIT德煤动境且市伟到指值科软件造形
• EIT造形:材采新呈现核心设计的外貌
• EIT造形的<I>可涵盖三种:SI、PI、API
• EIT造形的<E>代表本架构
• EIT造形的<T>代表本架构的配件(即插件:Plug-in)

　　1.6 一群<E&I>美妙的组合是:框架(Framework)

• 认识GoF的设计模式(Design Pattern)
• 随着敏捷的迭代过程，EIT造形会逐渐增加
• 如何巧妙组合渐增的EIT造形:擅用设计模式
• 组合起来，就成为软件框架了
• 如何迭成多层级(Layer)的框架体系:以Android为例

　　Part-2: 从Android框架代码中学习设计

　　2.1 基础设计模式(Pattern)的代码:以Android为例

• Template Method模式:IoC(控制反转)机制
• Observer模式:接口设计
• Abstract Factory模式:两个EIT造形的组合
• Adapter模式:封装接口
• Composite模式:实践组合
• Façade模式:组合体的接口设计
• EIT造形是原子，设计模式是分子
• 更多EIT造形的组合模式:以Android代码为例

　　2.2 从 UI框架入手

• View体系的架构设计(使用Template Method模式)
• Activity-View的架构设计(使用Factory模式)
• Layout-View的架构设计(使用Composite模式)
• WMS(WindowManagerService)-View的架构设计
• WMS-SurfaceFlinger的架构设计
• Surface-Canvas(画布)的架构设计
• SurfaceView与OpenGL的3D绘图架构设计
• ListView框架的设计

　　2.3 跨进程(IPC)架构设计

• Android 的IPC幕后设计:BD(Binder Driver)驱动架构
• 以IBinder接口包装BD驱动的服务
• 包装IBinder接口的Proxy-Stub设计模式
• Proxy和Stub类别的代码
• 设计Proxy和Stub类别的API
• 如何自动生成Proxy和Stub类别代码
• IBinder & AIDL方法

• 方法(一):Implementing a Binder
• 方法(二):Using a Messenger
• 方法(三):Bound Services

　　2.4 Java与C/C++两层框架的设计

• JNI(Java Native Interface)代码开发要点
• JNI的数据型态(Data Type)转换规则
• JNI的线程(Thread)模式:JNIENV类的设计
• 正向通信:Java函数调用本地C函数
• 反向通信:本地C函数调用Java函数
• Android HAL架构设计

• HAL(Hardware Abstraction Layer)的意义
• 理解runtime与HAL Stub
• 撰写HAL Stub代码
• Stub调用Linux Kernel的方法

　　2.5 核心服务的框架设计

• 认识核心服务(Core Service)

• 核心服务都是在开机过程中，由Android的INIT进程启动的
• 包括Android Service和 Native Service两种
• 以Java语言撰写的，就称为Android Service
• 以C++撰写的，就称为Native Service

• 亲自撰写一个核心服务

• 撰写一个C++类别
• 继承BBinder基类，继承得来IBinder界面
• 提供接口给Java层(透过JNI)调用

　　2.6 JUnit测试框架的设计

• Android的测试工具，都是基于JUnit测试框架的
• JUnit框架也是由许多EIT造形所组成;其TestCase基类是<E&I>
• 从基类衍生出各子类，如ServiceTestCase就是扩充的<E&I>;其内涵的setUP()和tearDown()函数就是<I>
• 可撰写<T>(即Test case)代码，来启动TDD机制
• 可使用TestSuite基类来管理一群相关的<T>(即Test case)

　　Part-3: 梳理你的架构设计思想、方法和模式

　　3.1 复习设计概念与技艺

　　概念复习

• 说明框架的起源、分层与其「无用之用」效果
• 阐述应用框架魅力的泉源:控制反转(IoC, Inversion of Control)机制
• 深入认识控制反转机制
• 主控者是框架，而不是应用程序
• 现代应用框架:采取广义IoC观念
• 框架的重要功能:提供默认行为(Default Behavior)

　　技艺复习

• 抽象(无之)与衍生(有之)
• 打造框架:细腻的抽象步骤
• 基本步骤:

• 细腻的手艺(一):数据抽象
• 细腻的手艺(二):函数抽象
• 细腻的手艺(三):将抽象类别转为接口

• 善用类的继承(Inheritance)机制
• 设计基类的抽象函数
• 抽象是手段，组合是目的

　　UML复习

• UML的3种基本图表:类图、顺序图和用例图
• 以UML表达设计模式和框架
• EIT造形的两种表达:UML图和代码

　　3.2 架构设计的需求分析方法

• 基本设计技能:把轮胎拔掉
• 伟大的雕刻师罗丹( Musée Rodin)说:"把不必要的部分去掉"
• 买主需求:想想为什么(why)汽车架构师会决定把轮胎拔掉呢? 其背后的理由是:买主来了，才知道买主对轮胎的偏好或特殊需求。只有等到买主决定和挑选了轮胎之后，才能将轮胎装配上去。
• 探索买主需求

• 为什么把轮胎拔掉呢?
• 为什么火锅店的桌子要挖洞呢?
• 为什么餐厅要分开<食谱>与<点菜单>呢?

　　3.3 接口设计模式

• 什么是接口(Interface)
• 在OOP里，将接口定义为一种特殊的类别(Class)
• 在Java里，将"纯粹抽象类别"称为接口(Interface)
• EIT造形的接口表示为<I>
• <I>可以合并到<E>里

　　谁控制<I>?

• <E>成为控制点
• 引擎<E>à<I>à驱动轮胎<T>

　　如何控制API ?

• UI与API
• 被动型API与主动型API

　　API与商业模式

• API决定控制权&金流
• 没钱就改版，改版就有钱
• 以HAL为例，说明API = 话语权
• 谁拥用接口的制定权，谁就掌握控制点，就能获得较大的话语权
• 从API看控制力量的强弱等级
• 把控制力传播出去

　　Part-4: 亲自<敏捷+架构>、并迭代出代码

　　4.1 情境范例:"手机访问TV/STB"

• 愿景:多屏互动、幸福家庭的实践
• 亮点:许多智能设备大量进入家庭，在家里的Android TV建立一朵私密云，来整合窗外多个云平台和手机移动终端，变得流行起来。
• 情境:手机远距访问TV，透过TV打开家中的壁灯开关
• 架构:基于<手机+TV>的大小机相联、大小屏幕互动的新架构
• 设计:设计TV里的框架<E&I>、撰写插件<T>
• 技术:

• 在外的家庭成员透过手机浏览器(Browser)上网访问家庭云，您可以在家庭云里，安装一个i-Jetty网页容器(Web Container)
• 此时，I-Jetty里的HttpServlet就是另一个<E>，而它的doGet()等函数就是<I>
• 您写的servlet代码就是I-Jetty的<T>，它接受手机的访问

　　4.2 实际开发:依循敏捷、落实为代码

　　<架构设计>阶段的敏捷迭代

• Step-0. 准备测试计划

• 订定此阶段的测试方案(Test Case)
• 以Android手机Browser为测试方案的执行软件

• Step-1. 设计敏捷过程的起点架构:Simple Solution

• 通信协议:手机与TV采HTTP通信
• 软件接口:TV端的EIT造形与手机端Browser对接
• 设计:以UML表达EIT造形
• 代码:赚写I-Jetty的Servlet来实践EIT造形

• Step-2. 启动TDD机制、进行迭代

• 从手机来实机检测TV里的EIT造形的接口代码
• 依循TDD的反馈，迭代Step-1和Step-2的活动

　　<代码开发>阶段的敏捷迭代

• Step-3. 准备测试计划

• 订定此阶段的测试方案:基于用户需求(Requirements)
• 以Android手机Browser为测试方案的执行软件

• Step-4. 以上阶段Step-2产出的EIT造形为起点架构
• Step-5. 依循测试方案，展开细节设计和代码开发

• 撰写Android App代码:基于Android应用框架
• I-Jetty的<T>调用Android的App
• App透过JNI调用Android的Zigbee驱动代码
• Zigbee驱动透过Dongle发信号给壁灯开关

• Step-6. 启动TDD机制、进行迭代

• 从手机来实机检测TV里的有关代码
• 依循TDD的反馈，迭代Step-5和Step-6的活动，直到完成

　　4.3 继续敏捷迭代、开发新功能

　　新功能1:手机控制TV里的Camera拍照片

• TV/STB内的i-Jetty含有servlet代码，让手机可以远距来访问它
• TV/STB则内含Camera驱动，能控制摄像头硬件
• 运用EIT造形和敏捷迭代，开发软件来整合家外的手机与TV/STB上的摄像头硬件，让家庭成员随时从手机来打开TV/STB的摄像头，拍了照片送回到手机上呈现出来
• 展开敏捷过程，直到完成

　　新功能2:手机控制TV将照片送上云端(Cloud)

• TV/STB将Camera拍摄的照片送上云端:例如Google的GAE等
• 基于WiFi通信协议
• 展开敏捷过程，直到完成

　　Part-5: 架构设计应用:支持跨平台

　　5.1 三个架构设计策略

• 三个实施策略:

• 策略-1:把它"EIT(设计)"了
• 策略-2:挟天子以令诸侯
• 策略-3:建立中间件(middleware)

　　5.2 跨芯片(小)平台:采取<策略-1>

　　情境A:先有别人的(小)平台，然后才建立我的平台

• 小平台是指别人的平台，该平台的变化决定于别人
• 为了跨平台，就不宜直接使用别人的平台
• 您设计<E&I>，而且设计<T>来包容别人平台的变化，这就称为:把它"EIT(设计)"了。

　　情境B:先建立我的平台，然后才让别人来扩充(Extend)

• 这反过来，让别人设计插件<T>来扩充(extend)您的<E&I>
• 别人为了保护他自己，也会将插件分成两部分:<壁虎尾巴>与<壁虎身体>
• 万一您的<E&I>有变化时，这只壁虎(插件)便能弃尾求生，让<壁虎身体>跨您的<E&I>

　　5.3 Android版本(大)平台:采取<策略-2>

• Android升级和版本变更频繁，终端必须随之而更新
• Android是一个多层级<E&I>结构，各层都是由Google所开发，Google是强龙，位居天子角色，其设计<I>来控制您的插件<T>
• 您可以拿EIT造形搭配Proxy-Stub设计模式，规划Stub类别(曹操类)，制定自己的<I>，让<T>脱离Android的<E&I>所牵制;实现"挟天子以令诸侯"的效果

　　5.4 跨自己的平台(建立中间件):采取<策略-3>

• 随着您的公司业务成长，您的平台版本变更频繁;如何包容自己平台的变化呢?
• 您可以规划一个上层平台<E&I>来吸纳自己平台的变化
• 此平台又称为中间件，其提供稳定的<I>(又称API)，也保护自己平台的变动自由度，实现"没钱就改版，改版就有钱"的效果
• 中间件还能提供您的专有API，来凸显自己平台的独特性

　　Part-6: 架构设计的成功案例分享

　　6.1 案例:重构PhoneGap的架构和代码

• 议题:PhoneGap目前只搭配HTML5的Web App

• 如何重构PhoneGap的架构和代码
• 让PhoneGap也能搭配一般的Native App

• 现况:目前PhoneGap的架构设计

• HTML5 & PhoneGap可以让UI更容易跨平台
• 其依赖Browser和PhoneGap的插件<T>来吸收平台的差异化
• 如果插件很多时，PhoneGap里的PluginManager负责管理之
• UI事件是从WebView传送到PhoneGap的插件<T>

• 目标

• 即使不采用HTML5，也能使用PhoneGap来管里插件
• 一旦不使用HTML5，PhoneGap就不再搭配WebView
• 于是，PhoneGap转而搭配一般的View，如Button等
• UI事件(Event)改从一般的传送到PhoneGap的插件<T>

• 收获

• 如何拦截App的启动事件(onCreate事件)和UI事件
• 以EIT造形加快理解PhoneGap框架的结构
• 深刻领悟<I>的设计要领:如IPlugin接口设计
• 熟悉从<重构设计>到<重构代码>的过程

　　6.2 重构的设计思考

• 重构范围内共有3个EIT造形的美妙组合

• 第1个造形:{ Activity-DroidGap }
• 第2个造形:{ WebView-CodavaWebView }
• 第3个造形:{ PluginManager-Plugin-<T>}
• 熟悉从<重构设计>到<重构代码>的过程

• 因为不再搭配WebView，所以前两个EIT造形都必须重构
• 第3个造形最复杂
• 上上策是:不重构第3个造形，其内涵和接口代码都保持不变
• 成功地让第3个造形跨到重构的新平台(即前两个造形)

　　6.3 案例的成功关键和启示

• 关键:在于上述的设计思考
• 洞悉:心怀EIT造形去观察架构
• 技巧:从<I>观察重构的变动震幅，找出上上之策
• 启示:优越架构，带来易于重构的机会，创造了系统未来性