一文讲明白编程和架构的主要区别是什么

许多程序员希望转型为架构师，但对编程和架构的边界可能不够清晰。本文将通过一个简单的软件研发流程解释编程和架构各自用于解决什么问题，如下图所示。

本文主要分三个部分。首先，整体介绍一下上述流程，并对其中的概念进行澄清；其次，重点介绍编程和架构的根本不同；最后，我们将回顾一下从计算机出现到现在陆续涌现的主要技术大事记，如面向过程、面向对象、敏捷、Parnas、Zachman、RUP、DDD、TOGAF、Docker和Kubernetes等，并说明它们分别属于哪些领域以及主要用于解决什么问题。

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软件研发流程整体介绍

从整体上看，软件研发涉及三个世界的转换。首先是现实世界，客户（业务人员）和他们的真实需求存在于其中。在某些情形下，业务人员和客户等价，例如企业内部的软件开发。他们的目标或期望是通过计算机来替代执行更多任务。

其次是虚拟世界，在这个世界中架构师和开发人员协作工作。他们的共同目标将客户的真实需求转化为可运行的软件。

最后是计算机世界，软件及其依赖服务器所处之地。它们的目标在于以尽可能低的成本、尽可能快速地将软件运行起来，并呈现给客户使用。

接下来，我们来解释一下两组概念。

第一组是真实需求和系统需求的概念。简单来说，系统需求仅指计算机能够实现的需求，而真实需求则既包括计算机能够实现的需求，也包括计算机目前无法实现的需求。因此，对于需求分析来说，其实就是将客户真实需求中将计算机能够实现的需求提炼出来，而将计算机无法实现的部分过滤掉。

进一步解释一下，目前计算机可以完成哪些任务？计算机的硬件是不变的，可变的是软件部分，各种不同类型的任务以程序方式交给计算机执行。对于程序来言，它其实就是数据和算法的集合体。其中，算法又是对数据的运算。因此，可以说，只有将需求转换成一个数据的运算问题，才可以交给计算机执行，其他类型的任务计算机目前都无法处理。

以大家熟悉的电商为例，在电商流程中涉及商品选择、订单提交、订单支付和货物发货等步骤。在这几个步骤中，前三个可以转化为数据运算问题供计算机执行；但货物发货这一步骤无法转换成该形式，目前也不能由计算机完成。

第二组是各类语言的概念。在上面软件研发流程中，涉及到人类语言、架构语言（或模型）、编程语言、机器语言和协议语言这几个语言类的概念。下面简单介绍一下。

人类语言：是技术人员与客户或业务人员进行需求沟通时使用的语言；

编程语言：是开发人员用于与计算机进行交流时所用的语言，它的重心是给开发人员使用；

机器语言：是计算机的CPU在运行时使用的语言，它的重心是给计算机使用；

协议语言：是计算机与计算机之间交流时所用的语言，如HTTP、TCP等协议；

架构语言（或模型）：则类似于一种翻译器的角色，能够将客户真实需求转换成一系列模型，这些模型既可以用于向上与客户（业务人员）交流，也可以向下与开发人员交流。

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编程和架构的不同

首先，需要提出的一点是，对规模不大的软件系统，架构师和开发人员的工作可以合而为一，如下图所示。

只有当软件系统规模大到一定程度之后，才有必要将架构和编程工作分离，如下图所示。

那问题变成了如何判断一个软件系统的规模大小？以下是笔者给出的一个针对面向对象的判断标准，供读者参考。

如果一个软件系统可以直接采用面向对象的软件研发方法开始实施，包括使用用例图进行需求分析、类图和时序图等进行详细设计，那么这种系统可以将架构和开发工作合而为一。

只有软件规模超出了面向对象可以直接分析和设计的范畴时，比如涉及跨组织、跨部门、跨业务领域等情况时，需要先进行一定的拆分，这种才需要将架构和开发工作分开。

我们可以看一下架构方面的一些方法论，如面向领域驱动DDD，它分为战略设计和战术设计阶段，实际上战术设计阶段本质上就是在一个微服务的粒度上，采用面向对象的方式进行分析、设计和编程，它里面的聚合、聚合根、仓储、实体、值对象等概念都是面向对象中的一些模式。而战略设计阶段，其核心就是对业务的拆分，通过领域、子领域、限界上下文等层次的拆分，直到达到面向对象可以处理的粒度。

同样地，对于TOGAF方法论中的ADM方法来讲，原理是类似的，ADM中的业务架构和应用架构，核心就是将业务拆分到多个应用的粒度，然后再使用面向对象的分析、设计和编程来解决问题。

无论DDD还是TOGAF方法论，还是其他类似的方法论，本质上做的事情都是在填平业务与面向对象之间的沟壑，只是具体使用的技术不同，DDD主要是通过领域分析实现，而TOGAF更多是通过价值流和业务流程分析实现。

因此，可以说，在架构设计中最核心的工作就是在更高层次上将复杂庞大的业务拆解为一系列较小粒度的应用或微服务，并运用面向对象方法来解决问题。与之相对，很多技术人员可能误认为架构设计就是使用复杂的技术来处理复杂的业务，但这并不是架构设计最核心、最困难的部分。实际上，最具挑战性的任务永远是先明确定义问题，并通过一系列拆解步骤将大问题划分为小问题，并清楚地界定每个问题所涉及的范围和边界。当问题都变得清晰明确后，技术只是解决这些问题的一种手段。

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技术和所属的问题域

首先，让我们回顾一下自计算机诞生以来，在软件研发领域出现的一些主要技术里程碑。接着，我们将软件研发各个领域中所涉及的技术以及它们主要用于解决什么问题。

首先是开发域，它可以进一步拆分为两个子域。一个是编程语言子域，陆续出现了COBOL、C、C++和Java等编程语言，主要涉及面向过程到面向对象编程范式的转变，目标主要是解决编程效率问题；另一个是软件开发方法子域，包括瀑布、敏捷和DevOps。由于软件开发工作并不只是写代码，还涉及团队协作、成本控制、质量管理、周期约束等多重因素。软件开发方法的总体目标是让整个开发流程更加高效地运转起来。其中，不同技术的侧重点可能有所不同，瀑布和敏捷主要是管理人与人之间的协作，而DevOps主要侧重于管理人与工具之间的协作。接下来，我们将软件研发简单拆分为开发域、运行域和架构域三个大的领域。然后分析一下它们中所涉及的技术以及它们主要解决的问题。

其次是运行域，陆续出现了万维网、HTTP、Docker和K8S等技术。其中，万维网和HTTP解决是计算机之间的通讯和协作问题；而Docker和K8S的共同目标是让越来越复杂的软件系统能够轻松地运行起来。

最后是架构域，它又可以大致分为三个子域。第一个是架构方法论子域，包括面向过程方法、面向对象的RUP（其主要基于UML）和DDD，它们都提供了一个端到端的分析、设计和编程落地方法；第二个是架构模式子域，包括SOA、微服务、中台等，它们主要提供了一种关于应用或服务的组织编排方式，以有效应对业务增长或变化；第三个是企业架构子域，包括Zachman、ToGAF等，这些框架不仅涵盖技术和方法层面，还考虑组织结构和工具等方面，为企业管理实施架构提供指导。