android从程序员到架构师之路课程大纲.docx

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android从程序员到架构师之路课程大纲

Android：

从程序员到架构师之路

By高焕堂

课程简介：

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，轻松地从原本的代码世界，迅速熟悉设计的新天地。

在跃入架构设计新天地时，你很快会发现，架构设计的主要流派有二：

●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开源的代码来阐述其幕后的UI、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）能直接落实到代码。

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+智能家庭的情境，设计出手机与TV整合、多萤互动的新型系统架构，并迅速落实为可执行的框架代码。

并藉由成功案例分享来提供大量的实务设计模式，融合到框架的开发与API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。

课程大綱：

Part-1:

从架构到代码的过程

敏捷与架构的完美组合

●敏捷开发的原则和价值观

●开发、架构、测试之关系

●架构在敏捷过程里的角色

●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→代码>重构

●迭代促进了<架构师&开发者>的心灵沟通与携手协作

●举例：

架构师如何设计敏捷的起始架构（SimpleSolution）

⏹加法设计：

围绕问题（Problem）和愿景（Vision），

产生创意构想（CreativeIdea）

⏹减法设计：

创意爱上限制（Creativitylovesconstraint）

代码是架构的外貌，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

设计与开发的分工合作

●架构设计的目的是：

组合

●架构师做<分>，支持开发者做<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（Interface）

●架构师的核心工作：

接口设计（InterfaceDesign）

●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：

如App开发者、底层系统开发者等

敏捷思维：

尽快呈现架构的外貌

●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

●架构师心中的4种接口：

SI、PI、API和UI

⏹SI：

本架构与外部系统之间的整合接口

⏹PI：

本架构与内部挿件（Plug-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

●依循敏捷原则，接口迅速落实为代码，尽快呈现外貌

EIT造形：

接口美丽的外貌

●认识EIT软件造形

●EIT造形：

呈现核心设计的外貌

●EIT造形的可涵盖三种：

SI、PI、API

●EIT造形的代表本架构

●EIT造形的代表本架构的配件（即插件：

Plug-in）

一群美妙的组合是：

框架（Framework）

●认识GoF的设计模式（DesignPattern）

●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

●TemplateMethod模式：

IoC（控制反转）机制

●Observer模式：

接口设计

●AbstractFactory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

从UI框架入手

●View体系的架构设计（使用TemplateMethod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

跨进程（IPC）架构设计

●Android的IPC幕后设计：

BD（BinderDriver）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）：

ImplementingaBinder

⏹方法

（二）：

UsingaMessenger

⏹方法（三）：

BoundServices

Java与C/C++两层框架的设计

●JNI（JavaNativeInterface）代码开发要点

●JNI的数据型态（DataType）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

●AndroidHAL架构设计

⏹HAL（HardwareAbstractionLayer）的意义

⏹理解runtime与HALStub

⏹撰写HALStub代码

⏹Stub调用LinuxKernel的方法

核心服务的框架设计

●认识核心服务（CoreService）

⏹核心服务都是在开机过程中，由Android的INIT进程启动的

⏹包括AndroidService和NativeService两种

⏹以Java语言撰写的，就称为AndroidService

⏹以C++撰写的，就称为NativeService

●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

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

●从基类衍生出各子类，如ServiceTestCase就是扩充的；其内涵的setUP（）和tearDown（）函数就是 

●可撰写（即Testcase）代码，来启动TDD机制

●可使用TestSuite基类来管理一群相关的（即Testcase）

●

Part-3:

梳理你的架构设计思想、方法和模式

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,InversionofControl）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（DefaultBehavior）

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（MuséeRodin）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?

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

●可以合并到里

谁控制?

●成为控制点

●引擎→→驱动轮胎

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

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AndroidTV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、撰写插件

●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（WebContainer）

⏹此时，I-Jetty里的HttpServlet就是另一个，而它的doGet（）等函数就是

⏹您写的servlet代码就是I-Jetty的，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（TestCase）

⏹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：

SimpleSolution

⏹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AndroidApp代码：

基于Android应用框架

⏹I-Jetty的调用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）

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，而且设计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，让别人设计插件来扩充（extend）您的

●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>

●万一您的有变化时，这只壁虎（插件）便能弃尾求生，让<壁虎身体>跨您的

5.3Android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是一个多层级结构，各层都是由Google所开发，Google是强龙，位居天子角色，其设计来控制您的插件

●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，让脱离Android的所牵制；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（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

案例：

重构PhoneGap的架构和代码

●议题：

PhoneGap目前只搭配HTML5的WebApp

⏹如何重构PhoneGap的架构和代码

⏹让PhoneGap也能搭配一般的NativeApp

●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

●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

●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-}

⏹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

~end~