為什么開發(fā)軟件這么貴?為什么我的團隊交付軟件的速度這么慢?為什么我的軟件發(fā)布趕不上計劃?為什么開發(fā)一個軟件要花這么長時間?

我們之所以一遍又一遍地聽到上述問題，背后是有原因的。為了保持競爭力，企業(yè)每天都需要新的軟件功能，但隨著時間的流逝，我們交付軟件的速度似乎停滯不前，或者更糟，變得更慢了。

我想解釋為什么會這樣。不過，為了探討這個話題，需要先了解一個我最關(guān)心的話題：本質(zhì)復雜性和偶發(fā)復雜性。

1. 不同類型的復雜性

任何時候，當你在解決一個問題，不僅僅是軟件問題，都有兩種類型的復雜性：

本質(zhì)復雜性——這是包含在問題中的復雜性。如果不解決這種復雜性，就無法解決問題。它也被稱為內(nèi)在復雜性。

偶發(fā)復雜性——這是用來解決問題的方法和工具所帶來的復雜性。這種復雜性不是你要解決的問題的一部分，而是在解決方案中引入的復雜性。它也被稱為偶然復雜性。

IBM 360 系統(tǒng)之父 Fred Brooks 在經(jīng)典論文“沒有銀彈：軟件工程的本質(zhì)性與附屬性工作”中提出了這個概念?？梢赃@么想，如果你要解決一個數(shù)學問題，本質(zhì)復雜性就是指對數(shù)學的了解，因為只有懂數(shù)學才能解題。如果你想解決這個問題，要么學習所需的數(shù)學知識，要么找個懂數(shù)學的人幫忙。如果你想解決這個問題，就無法逃過學習數(shù)學這一關(guān)。

2. 偶發(fā)復雜性

我們假設，這是一個頗具挑戰(zhàn)性的數(shù)學問題，完全用人腦來解決是徒勞的，所以需要使用計算器。這就是偶發(fā)復雜性。還記得第一次使用圖形計算器的情形嗎?在這個時候，偶發(fā)復雜性就是學習如何在計算器上輸入所有復雜的數(shù)學信息來幫你解決問題。你不一定要使用計算器，但你知道它對你有用，而且不會太難學。

現(xiàn)在，我們假設你對 Mathematica 很熟悉。Mathematica 是一個非常強大和復雜的軟件，不過既然你已經(jīng)知道它了，就決定用它來解決問題。你在學習 Mathematica 上投入了很多，所以不需要很多額外的努力，只是增加了解決方案的偶發(fā)復雜性。

幾周后，你的一位同事遇到類似情況，他記得你曾經(jīng)解決過一個類似問題。他們來找你，看你是如何解決問題的，然后你把 Mathematica 發(fā)給他們。你認為這個時候會發(fā)生什么?你認為他們會去學習數(shù)學嗎?不，他們會想出另一種解決問題的方法，或者試圖讓你替他們解決問題。

正如你所看到的，這兩種復雜性來自不同的地方，但它們之間有著緊密的聯(lián)系。如果不引入一些偶發(fā)復雜性，就無法解決問題。即使是一支鉛筆和一張紙也會帶來一些微不足道的偶發(fā)復雜性。

如果沒有偶發(fā)復雜性，就無法解決問題。

3. 它在軟件領(lǐng)域是怎樣體現(xiàn)的

這可能會讓你感到驚訝，在過去 20 年中，軟件領(lǐng)域本質(zhì)復雜性與偶發(fā)復雜性比率在急劇下降。David Heinemeier Hansson(Ruby on Rails 之父)用“概念壓縮(conceptual compression)”這個詞來描述這種趨勢以及它是如何讓我們的行業(yè)變得更好的。在過去的 20 年中，開源框架和庫的激增是減少軟件系統(tǒng)偶發(fā)復雜性最強大的力量。

與 20 年前相比，解決業(yè)務問題所需的代碼量已經(jīng)減少了一個數(shù)量級，因此你可能會認為開發(fā)軟件將比那時快一個數(shù)量級。但這種情況似乎并沒有發(fā)生，為什么會這樣?

軟件變得越來越容易開發(fā)，但與此同時，其他現(xiàn)象也在發(fā)生：

我們對軟件的要求越來越高

公司內(nèi)部的軟件數(shù)量呈爆炸式增長

采用新技術(shù)的步伐正在加快

4. 我們對軟件的要求越來越多

盡管我們正在利用越來越多的外部工具和庫來開發(fā)軟件，讓軟件開發(fā)變得越來越容易，但我們對軟件的要求也越來越高，僅這一點就抵消了大量的收益。如果我們用現(xiàn)代工具來開發(fā) 2000 年代的 Web 應用程序，會看到軟件開發(fā)的生產(chǎn)力有十倍 (或更多) 的提升。

但我們的世界并沒有停滯不前，消費者和企業(yè)對軟件的期望一直在迅速增長。我們期望軟件能比 20 年前做得更多。當我們開發(fā)出這些更大型、功能更豐富的應用程序時，為了保持它們的可靠性、功能性和可理解性，不得不改變軟件的開發(fā)方式。

以下是我們在過去 20 年里看到的幾個行業(yè)變化：

源碼控制——源碼控制一直都存在，但并不像現(xiàn)在這么普遍。不認為這增加了偶發(fā)復雜性?那就去問問第一次使用 Git 的初級工程師，他們是怎么想的。

自動化測試——我們引入了很多測試類型和測試工具。我們需要進行驗收測試、集成測試、單元測試等等……這給項目帶來了大量的偶發(fā)復雜性，但有助于確保交付的軟件是高質(zhì)量的，且功能是符合預期的。

拆分系統(tǒng)——隨著系統(tǒng)復雜性的增加，組件之間連接和交互的量會呈二次級數(shù)增長。也就是說，在某種程度上，如果軟件設計得不好，交互量將會繼續(xù)增長，直到因為自身的復雜性而垮掉。拆分系統(tǒng)，特別是進行分布式拆分，會帶來大量的意外復雜性。

專門化——隨著 Web 應用程序變得越來越復雜，出現(xiàn)了大量的專門化。在 2000 年，由軟件工程師負責 UI 設計、UI 構(gòu)建和應用程序后端構(gòu)建都是很常見的事，而到了 2020 年，這些工作需要幾個角色分別承擔。開發(fā) Web 應用程序的團隊通常由 UI 設計師、UX 設計師、前端軟件工程師、后端軟件工程師和 DevOps 工程師組成。在較大的組織中，會有更加專門化的角色，如安全、架構(gòu)、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)科學，等等……所有這些額外的角色讓我們能夠開發(fā)更大規(guī)模的軟件，但所需的工具和流程了引入大量的偶發(fā)復雜性。

基礎設施自動化——為了構(gòu)建更大型、更復雜的環(huán)境來運行越來越多的應用程序，我們已經(jīng)開始自動化它們的構(gòu)建和維護過程。這樣我們就可以更容易地進行大規(guī)模的環(huán)境管理，但需要一整套工具和知識。這些工具帶來的復雜性是巨大的，導致 DevOps 成為大多數(shù)大型團隊的專門角色。

頻繁部署——由于應用程序的大小和復雜性都在增長，為了降低風險，我們需要以較小的增量交付軟件。為此，我們引入了持續(xù)集成和持續(xù)部署的概念。同樣，這對于大規(guī)模交付軟件來說是非常好的，但用于構(gòu)建和操作這些管道所需的工具和技能引入了偶發(fā)復雜性。

多設備和形式因素——在以前，我們可以說，我們的軟件運行在一個操作系統(tǒng)上，只有少數(shù)的幾種分辨率?，F(xiàn)在，我們的應用程序需要在臺式機、筆記本電腦和跨平臺的移動設備上運行。通常，我們會有原生移動應用程序和 Web 應用程序，或許還可以加入一些物聯(lián)網(wǎng)應用程序和手表應用程序。我們在訪問數(shù)據(jù)的位置和方式上有了巨大的靈活性，改變了我們的社會，但無疑增加了軟件開發(fā)過程的復雜性。

5. 企業(yè)內(nèi)部的軟件爆炸

在閱讀上一個小節(jié)前，你可能已經(jīng)非常清楚，人們對軟件要求越來越多以及越來越多的軟件開發(fā)形式會導致復雜性的增加。但是，從單個應用程序的角度來看，企業(yè)擁有更多的軟件會增加開發(fā)單個應用程序的復雜性嗎?

答案很簡單：不會，除非你想讓這個軟件與其他軟件發(fā)生交互。一家公司使用的軟件越多，系統(tǒng)之間的重疊就越多，不同的系統(tǒng)需要訪問相同的數(shù)據(jù)才能正常運行，這就需要為更多的系統(tǒng)保存共享數(shù)據(jù)，并將所有系統(tǒng)集成起來。

舉個例子，假設在 2000 年，你是一家辦公椅生產(chǎn)商，那個時候你還沒有網(wǎng)絡系統(tǒng)。你需要為公司建立一個庫存系統(tǒng)，所以需要開發(fā)軟件來完成這件事。庫存系統(tǒng)的用戶是倉庫工作人員，你可以通過生成夜間報告來獲得庫存信息，這些報告也可以被發(fā)送給整個公司的人。這個系統(tǒng)相對獨立，報告功能對于每一個人來說都沒有什么問題。

時間快進到 2020 年，你的庫存系統(tǒng)已經(jīng)不是一個獨立的應用程序。你的合作伙伴可以直接將訂單推送到你的系統(tǒng)中，Web 頁面可以獲得實時的庫存更新，并在下單時更新庫存。你的庫存系統(tǒng)與物流系統(tǒng)直接集成，這樣就可以自動生成物流標簽和取貨時間表。你直接在亞馬遜上銷售你的產(chǎn)品，所以你的庫存系統(tǒng)直接與第三方軟件集成。倉庫的工作人員使用移動設備定位、掃描、登記和挑選商品，所以你還有一個用來完成這些事情的移動解決方案。

隨著系統(tǒng)的激增，并覆蓋了業(yè)務的各個方面，開始出現(xiàn)越來越多的重疊，一直到如果不與其他系統(tǒng)集成就無法滿足需求的地步。雖然這帶來了前所未有的生產(chǎn)力和自動化程度，但也給數(shù)據(jù)移動和集成引入了大量的偶發(fā)復雜性。

Marc Andreesen 提出了“軟件正在吞噬世界”的說法。這個過程正在加速，而且看不到盡頭。

https://a16z.com/2011/08/20/why-software-is-eating-the-world/

6. 采用新技術(shù)的步伐正在加快

在 2000 年，你通常會從單個廠商那里購買系統(tǒng)，如微軟、Sun 或 Borland，你還可能還會購買一些組件，但不管怎樣，整個生態(tài)系統(tǒng)都是由單個廠商提供的。此時，你所采用和集成的外部工具和技術(shù)相對較少，你所能完成的任務被限制在廠商所提供的功能上。

為了跟上快速變化的技術(shù)格局，公司開始采用更開放的技術(shù)。這帶來了巨大的優(yōu)勢，因為你可以用這些工具完成以前只能在夢中想一想的壯舉。但切換工具通常是有代價的，最終會在流程中引入很多偶發(fā)復雜性。

雖然使用前沿的技術(shù)可能會在某些方面獲得好處，但技術(shù)越新，維護的難度就越大。而且，越早采用一項技術(shù)，當它演化成為一項對廣大用戶都有用的技術(shù)時，你所經(jīng)歷的痛苦就越多。如何平衡一項新技術(shù)所帶來的收益以及使用它所帶來的痛苦是技術(shù)專家們長期以來一直在努力解決的問題。

我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，挑選有用的工具、框架和技術(shù)是一項非常有價值的技能。如果不小心使用了未經(jīng)驗證的新工具或框架可能會產(chǎn)生有害的影響。它們可能會導致大量的偶發(fā)復雜性，更糟糕的是，如果框架在跨越鴻溝之前死亡，就會把你帶入死胡同。

7. 還有希望嗎

關(guān)于為什么開發(fā)軟件需要的時間越來越長，原因還有很多，比如業(yè)務需要更快的迭代速度、企業(yè)架構(gòu)標準或?qū)Π踩缘闹匾暢潭?，等等。但關(guān)鍵是，我們在 2020 年開發(fā)的軟件與在 2010 年開發(fā)的軟件幾乎沒有什么相似之處，更不用說在 2000 年了。在很大程度上，這是一件好事。

但也有不好的地方。我們似乎又回到了 2000 年到 2007 年，那時每個應用程序都是用同樣的工具開發(fā)的，而其中有很多工具變得越來越復雜?，F(xiàn)在，很多流行的工具和框架都來自于大型企業(yè)，但它們解決的很多問題是其他企業(yè)不會遇到的。

正因為如此，很多中小型企業(yè)，甚至是大型企業(yè)的一些部門都發(fā)現(xiàn)，他們運行軟件的能力正在迅速下降，而且不知道如何扭轉(zhuǎn)局面。為了加快開發(fā)速度，他們已經(jīng)開始轉(zhuǎn)向低代碼和無代碼，但在很多情況下，這也破壞了使用這些工具構(gòu)建的系統(tǒng)的功能和壽命。