什么是软件开发脚手架？为什么需要脚手架？常用的脚手架有哪些
對(duì)應(yīng)到軟件工程領(lǐng)域，腳手架可以解釋為幫助開發(fā)人員在開發(fā)過(guò)程中使用的開發(fā)工具、開發(fā)框架，使用腳手架你無(wú)須從頭開始搭建或者編寫底層軟件。下面的“腳手架”定義來(lái)自Stack Overflow，更加偏向于應(yīng)用服務(wù)框架使用的一種編程思想或者說(shuō)編程范式（供參考）。
腳手架：是一種元編程的方法，程序員編寫一份規(guī)格說(shuō)明書（Specification），用來(lái)描述怎樣去使用數(shù)據(jù)庫(kù)，然后由編譯器腳手架根據(jù)這份規(guī)格說(shuō)明書生成相應(yīng)的代碼，進(jìn)行增、刪、改、查等數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，在腳手架上更高效地建造出強(qiáng)大的應(yīng)用。
為什么需要腳手架
為什么軟件開發(fā)需要腳手架呢？我們通過(guò)軟件開發(fā)的一些基本原則看一下腳手架對(duì)軟件工程的重要作用。
● 復(fù)用原則（Reuse Principle）：現(xiàn)在我們推崇的是極致化的編程體驗(yàn)，縮短的開發(fā)時(shí)間、大量的開發(fā)任務(wù)、支持需求的變更、高頻率的應(yīng)用服務(wù)交付，這些都給軟件開發(fā)人員帶來(lái)了前所未有的壓力。其中，軟件復(fù)用技術(shù)被公認(rèn)為解決這些問(wèn)題的行之有效的方法。從計(jì)算機(jī)軟件編程的發(fā)展歷史來(lái)看，從面向過(guò)程的編程語(yǔ)言到面向?qū)ο蟮母呒?jí)編程語(yǔ)言的廣泛使用，是軟件復(fù)用技術(shù)進(jìn)步的體現(xiàn)。從對(duì)象的復(fù)用到更大的組件復(fù)用，再到如今的框架的復(fù)用、服務(wù)的復(fù)用，都是在利用他人的優(yōu)秀成果來(lái)放大你的工作價(jià)值。當(dāng)一個(gè)新手使用腳手架時(shí)，對(duì)于一個(gè)具體問(wèn)題，可以套用現(xiàn)成的解決方案加以擴(kuò)展。使用腳手架的應(yīng)用，僅需通過(guò)簡(jiǎn)單的注解和配置就可以具備健康狀態(tài)檢查、生產(chǎn)環(huán)境就緒、可觀測(cè)等基本服務(wù)能力。對(duì)于一個(gè)業(yè)務(wù)邏輯問(wèn)題，可以復(fù)用已有的邏輯，一步步迭代，敏捷開發(fā)。
● DRY原則（Don’t Repeat Yourself）：DRY原則直譯過(guò)來(lái)就是“不要重復(fù)你自己”。這一原則和復(fù)用原則類似，強(qiáng)調(diào)盡量在項(xiàng)目中減少重復(fù)的代碼行、重復(fù)的方法、重復(fù)的模塊。其實(shí)，軟件設(shè)計(jì)原則和模式最本質(zhì)的思想都是“消除重復(fù)”。
我們經(jīng)常提到的重用性和可維護(hù)性其實(shí)是基于減少重復(fù)這一簡(jiǎn)單而重要的思想的。DRY原則意味著系統(tǒng)內(nèi)的每一個(gè)部件都應(yīng)該是唯一的，并且是具有明確含義的（不模糊的）。我們可以通過(guò)應(yīng)用職責(zé)單一、接口隔離等原則盡量拆分系統(tǒng)、模塊、類和方法，使每一個(gè)部件都是職責(zé)明確并且可重復(fù)使用的。
● 開閉原則（Open Close Principle）：開閉原則中的“開”就是指對(duì)功能的擴(kuò)展是開放的，“閉”是指對(duì)于原有代碼的修改是封閉的。通俗一點(diǎn)講，軟件系統(tǒng)通常是由各種模塊組成的，軟件系統(tǒng)在增加一項(xiàng)新的功能時(shí)，應(yīng)該在不修改現(xiàn)有
《一線大廠Java面試題解析+后端開發(fā)學(xué)習(xí)筆記+最新架構(gòu)講解視頻+實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目源碼講義》
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代碼的基礎(chǔ)上操作。實(shí)現(xiàn)開閉原則的關(guān)鍵就是“抽象”，從微觀的角度講，開閉原則適用于一個(gè)業(yè)務(wù)模型的類的設(shè)計(jì)，把系統(tǒng)內(nèi)的所有可能行為抽象為一個(gè)抽象底層，在這個(gè)抽象底層中規(guī)定需要提供的方法接口，具體實(shí)現(xiàn)類通過(guò)集成、代理、委托的方式，擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)新的行為或者新的功能。從宏觀的角度講，我們說(shuō)開閉原則就是將公共模塊、開發(fā)約定、最佳技術(shù)實(shí)踐經(jīng)過(guò)共享、提煉沉淀到封閉的底層技術(shù)基座；而將變化頻繁的業(yè)務(wù)模塊、獨(dú)特的功能邏輯通過(guò)繼承、組合和集成的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)擴(kuò)展的開放。
不要重新造輪子
不要重新造輪子（Stop Reinventing The Wheel），這個(gè)原則可以說(shuō)是軟件開發(fā)里的“金科玉律”。在實(shí)際的軟件工程場(chǎng)景中，腳手架的使用正是為了我們避免重新造輪子。如果你不借助已有框架或者工具，不僅不會(huì)提升開發(fā)效率，還會(huì)將自己陷入重新造輪子的風(fēng)險(xiǎn)中。這里舉一個(gè)發(fā)生在本人參與的實(shí)際項(xiàng)目中的血淋淋的案例。
我們?cè)谝粋€(gè)服務(wù)治理項(xiàng)目中需要在數(shù)據(jù)持久層實(shí)現(xiàn)一個(gè)通用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接入組件，初衷是降低應(yīng)用接入不同數(shù)據(jù)存儲(chǔ)引擎的復(fù)雜性，屏蔽使用者對(duì)不同持久層的感知差異，使開發(fā)者通過(guò)簡(jiǎn)單的配置就能適配不同的數(shù)據(jù)類型。另外，因?yàn)槠谕耆莆諏?duì)持久層的控制，以及實(shí)現(xiàn)深度定制化的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能，所以我們并沒(méi)有使用Spring框架，而是走上了自研持久層的道路。如下圖所示是自研持久層的UML框架圖。
我們分別對(duì)接了MySQL、MongoDB、OpenTSDB、HBase等數(shù)據(jù)源。系統(tǒng)從架構(gòu)設(shè)計(jì)到落地花費(fèi)了大概兩個(gè)月的時(shí)間，還不包括后期的測(cè)試、對(duì)接、調(diào)試、修復(fù)Bug至少一個(gè)月的磨合期。然而，由于人員、經(jīng)驗(yàn)、項(xiàng)目周期等各種因素，最終自研持久層框架的效果并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期，后期在與業(yè)務(wù)對(duì)接的過(guò)程中還出現(xiàn)了各種技術(shù)和業(yè)務(wù)適配問(wèn)題。
在經(jīng)過(guò)一番技術(shù)調(diào)研后，我們決定逐漸使用Spring Data替代原有的自研持久層框架。經(jīng)過(guò)項(xiàng)目的實(shí)踐后，我們發(fā)現(xiàn)在業(yè)務(wù)的需求滿足性、易用性、開發(fā)效率、業(yè)務(wù)穩(wěn)定性等各個(gè)方面，Spring Data都具備壓倒性的優(yōu)勢(shì)，它不僅可以完全滿足業(yè)務(wù)和技術(shù)上的需求，而且可以簡(jiǎn)化我們的開發(fā)工作、顯著提升工作效率。二者的復(fù)盤對(duì)比如下表所示。
Spring Data項(xiàng)目通過(guò)使用對(duì)象的語(yǔ)義可以讓我們更方便地操作不同類型的數(shù)據(jù)。它將應(yīng)用的骨架部分通過(guò)“抽象”提取出來(lái)，形成了一套系統(tǒng)的開發(fā)范式和行為模式。Spring Boot腳手架也為自定義的復(fù)雜查詢、修改操作提供了擴(kuò)展的Repository類和自動(dòng)化配置，使添加定制化的擴(kuò)展方法更加輕松方便。我們只需要理解Spring為我們提供的操作API接口，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的查詢等業(yè)務(wù)邏輯。
Spring Data將我們的數(shù)據(jù)持久層框架進(jìn)行了進(jìn)一步的封裝，開發(fā)者通過(guò)簡(jiǎn)單的注解，就可以實(shí)現(xiàn)將不同類型數(shù)據(jù)放到不同持久層集合的存儲(chǔ)映射操作。可以說(shuō)，腳手架工程可以為開發(fā)人員屏蔽繁雜的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)引擎底層差異和具體工作細(xì)節(jié)，提升了開發(fā)效率，降低了開發(fā)難度。除非你是這個(gè)領(lǐng)域的專家，或者沒(méi)有現(xiàn)成的軟件腳手架能夠滿足你的需求，否則請(qǐng)停止“愚蠢地重復(fù)造輪子”的行為。
常用腳手架
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下面列舉一些軟件開發(fā)中經(jīng)常使用的腳手架，看一下如何通過(guò)腳手架提高我們的開發(fā)效率。
Vue框架
對(duì)于前端開發(fā)人員來(lái)說(shuō)，Vue無(wú)疑是一套簡(jiǎn)單的、易于使用的構(gòu)建用戶界面的前端腳手架。根據(jù)Vue的官網(wǎng)說(shuō)法，Vue是一套構(gòu)建用戶界面的漸進(jìn)式的JavaScript框架。與其他重量級(jí)框架不同的是，Vue采用自底向上的增量開發(fā)的設(shè)計(jì)，Vue的目標(biāo)是通過(guò)盡可能簡(jiǎn)單的API實(shí)現(xiàn)響應(yīng)的數(shù)據(jù)綁定和組合的視圖組件。
vue-cli腳手架構(gòu)建工具，可用于快速搭建大型單頁(yè)應(yīng)用。該工具提供“開箱即用”的構(gòu)建工具配置，帶來(lái)了現(xiàn)代化的前端開發(fā)流程。
只需幾分鐘即可創(chuàng)建并啟動(dòng)一個(gè)帶熱重載、保存時(shí)靜態(tài)檢查及可用于生產(chǎn)環(huán)境的構(gòu)建配置的項(xiàng)目：
要?jiǎng)?chuàng)建基于Webpack模板的項(xiàng)目，首先我們選定目錄，然后在命令行中把目錄轉(zhuǎn)到選定的目錄即可，可以使用下面的命令：
Maven
Maven是一個(gè)跨平臺(tái)的項(xiàng)目管理工具，是服務(wù)于Java平臺(tái)的項(xiàng)目構(gòu)建、依賴管理、項(xiàng)目信息管理工具。同時(shí)使用Maven可以規(guī)范項(xiàng)目骨架及包層次結(jié)構(gòu)、命名配置文件、生成代碼原型等。
Maven提供了archetype插件來(lái)幫助開發(fā)人員快速勾勒出項(xiàng)目的骨架，要使用本地Maven倉(cāng)庫(kù)中的腳手架創(chuàng)建新項(xiàng)目，直接執(zhí)行如下Maven命令，根據(jù)提示依次輸入groupId、version、package信息即可：
Maven自動(dòng)化構(gòu)建簡(jiǎn)化了開發(fā)人員手動(dòng)構(gòu)建工程的過(guò)程，規(guī)范了項(xiàng)目的構(gòu)建過(guò)程。Maven自動(dòng)化構(gòu)建流程如下圖所示。
Netty
Netty是JBoss提供的一個(gè)Java開源框架。Netty提供異步的、事件驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序框架和工具，用以快速開發(fā)高性能、高可用性的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和客戶端程序。在Java世界中還沒(méi)有Netty框架的時(shí)候，Java自帶的NIO非常復(fù)雜，并且還會(huì)出現(xiàn)Epoll Bug（代碼缺陷），這個(gè)Bug會(huì)觸發(fā)Selector空輪詢，導(dǎo)致CPU的使用率達(dá)到100%。Netty的解決方式是，在N次空輪詢后自動(dòng)關(guān)閉Selector，避免了原生NIO的空輪詢問(wèn)題。而且Netty有很好的線程模型和內(nèi)存管理框架，如下圖所示是Netty Reactor工作架構(gòu)圖。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的什么是软件开发脚手架？为什么需要脚手架？常用的脚手架有哪些的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
