对抗软件复杂度的战争

作者：晓斌 阿里技术风险与效能团队

服务一个人的系统，和服务一亿人的系统，复杂度有着天壤之别。本文从工程师文化、组织战略、公司内部协作等角度来分析软件复杂度形成的原因，并提出了一些切实可落地的解法。

一、何为研发效能？

当我们谈研发效能的时候，我们在谈些什么？这个议题被抛出来，有人讨论，是因为存在问题，问题就在于实际的研发效率，已经远低于预期了。企业初创的时候，一个想法从形成到上线，一个人花两个小时就完成了，而当企业发展到数千人的时候，类似事情的执行，往往需要多个团队，花费好几周才能完成。这便造成了鲜明的对比，而这一对比产生的印象，对于没有深入理解软件工程的人来说，显得难以理解，可又往往无计可施。

细心的读者会留意到，前文我既用了“效能”一词，也用了“效率”一词。这是为了做严谨的区分，效能往往是用来衡量产品的经济绩效，而效率仅仅是指提升业务响应能力，提高吞吐，降低成本。

这里的定义引用了乔梁的《如何构建高效能研发团队》课程材料，本文并不讨论产品开发方法，因此后面的关注都在“效率”上。

本世纪 10 年代，早期的互联网从业者开发简易网站的时候，只需要学会使用 Linux、Apache、MySql、PHP（Perl）即可，这套技术有一个好记的名字：LAMP。可今天，在一个大型互联网公司工作的开发者，需要理解的技术栈上升了一个数量级，例如分布式系统、微服务、Web 开发框架、DevOps 流水线、容器等云原生技术等等。如果仅仅是这些复杂度还好说，毕竟都是行业标准的技术，以开发者的学习能力，很快就能掌握。令人生畏的复杂度在于，大型互联网公司都有一套或者多套软件系统，这些软件系统的规模往往都在百万行以上，质量有好有坏（坏者居多），而开发者必须基于这些系统开展工作。这个时候必须承担非常高的认知负荷，而修改软件的时候也会面临破坏原有功能的巨大风险，而风险的增高就必然导致速度的降低。

因此研发效率的大幅降低，其中一个核心因素就是软件复杂度的指数上升。

二、本质复杂度和偶然复杂度

Fred Brooks 在经典著作《人月神话》的「没有银弹」一文中对于软件复杂度有着精彩的论述，他将软件复杂度分为本质复杂度（Essential Complexity）和偶然复杂度（Accidental Complexity）。这里的本质和偶然两个词来源于亚里士多德的《形而上学》，在亚里士多德看来，本质属性是一个物体必然拥有的属性，偶然属性是一个物体可以拥有的属性（也可以不拥有）。例如，一个电商软件必然会包含交易、商品等业务复杂度，因此我们称它们为本质复杂度；而同一个电商软件，可以是基于容器技术实现（也可以不是），可以是基于 Java 编写的（也可以不是），因此我们称由于容器技术或者Java 技术而引入的复杂度，为偶然复杂度。

Fred Brooks 所描述的软件本质复杂度，指的就是来自问题域本身的复杂度，除非缩小问题域的范围，否则是无法消除本质复杂度的。而偶然复杂度是由于解决方案带来的，例如选择了 Java，选择了容器，选择了中台等等。

此外，我们可以从所谓问题空间（Problem Space）和方案空间（Solution Space）来理解这两个复杂度，问题空间就是现实的初始状态和期望状态，以及一系列约束规则（我们常常称之为业务），方案空间就是工程师设计实现的，一系列从初始状态达到期望状态的步骤。缺乏经验的工程师往往在还没理解清楚问题的情况下就急于写代码，这便是缺乏对于问题空间和方案空间的理解，而近年来领域驱动设计为那么多工程师所推崇，其核心原因就是它指导了大家去重视问题空间，去直面本质复杂度。Eric Evans 在 2003 年的著作《Domain Driven Design》，其副标题是 “Tackling Complexity in the Heart of Software”，我想这也不是偶然。

《人月神话》写于 1975 年，距今已经有 47 年了，Brooks 认为软件的本质复杂度是无法得到本质上的降低的，同时认为随着高级编程语言的演进，开发环境的发展演进，偶然复杂度会得到本质的降低。他的论断前半部分对了，然而后半部分是错了，我们今天的确有更高级的编程语言，功能更丰富的框架，能力更强大的 IDE，但是大家逐渐发现学习这些工具已经成为了一个不小的负担。

三、复杂度的爆炸

软件只要不消亡，只要有人用，有开发者维护，那么它的复杂度几乎必然是不断上升的。软件的生存发展意味着商业上的成功，随着时间的积累，越来越多的人使用它，越来越多的功能被加入进去，它的价值越来越大，给企业带去源源不断的收入。前面我们解释过，软件的本质复杂度实际上是问题空间（或者称之为业务）带来的，因此给软件加入越多的功能，那么它就必然会包含越多的本质复杂度。此外，每解决一个问题，就对应了一个方案，而方案的实现必然又引入新的偶然复杂度，例如为了实现支付，需要实现某种新的协议，以对接一个三方的支付系统。软件复杂度是在商业上成功的企业所必须面对的幸福的烦恼。

和Brooks的时代所不同的是，今天的软件已经从深入到人类生活的方方面面。稍有规模的互联网软件，都服务着数百万、千万级的用户。阿里巴巴的双11在2020年的峰值实现了每秒58.3万笔的交易；Netflix 在2021年Q4拥有了2.2亿的订阅用户；而 TikTok 在2021年9月宣布月活数量超过10亿。这些惊人的商业成功背后，都少不了复杂的软件系统。而所有这些