软件开发的汽车工厂比喻:从代码构建到团队协作的生动解析

本文通过汽车工厂与机器人的生动比喻,深入解析软件开发的本质:代码如同十万页指令手册,开发团队需遵循规则协作,处理不断变化的需求与技术债务,涵盖模块化、系统兼容性与持续维护等核心概念。

软件开发的类比 » 代码简洁性

有时,我需要向非软件开发人员解释软件开发。多年来,我想出了一个类比,用于说明软件开发及其过程。我曾成功用它向一个9岁的孩子解释软件开发,包括网络安全等高级概念。我觉得其他人也可能从中受益,所以分享如下:

想象你生活在一个没有计算机的世界。你是一家定制汽车工厂的老板,人们可以在纸上写下他们想要的任何汽车,你的工厂会为他们制造。然而,这些汽车不是由人类制造的,而是由特殊的机器人制造,这些机器人可以读取并遵循指令(但不会自己思考)。

机器人知道如何制造汽车的方式是,有一本特殊的指令书,描述了如何制造每个部件,以及如何将这些部件组装成任何人可能想要的任何汽车。这本书非常庞大——有10万页的精确指令,详细说明了机器人需要执行的步骤,考虑了机器人在制造汽车时可能遇到的任何情况。(例如,如果其中一个机器人在制造部件时坏了怎么办?如果工厂用完了制造部件的材料怎么办?如果客户要求组装两个从未有客户要求过的部件,而指令书中没有如何做的说明怎么办?等等——你能想象的每一种可能情况。这就是为什么书这么长。)

显然,一个人不可能创建一本10万页的指令书。所以这本书由1000人共同编写,所有人都在同一本书上合作。有些人编写如何制造汽车发动机的指令,其他人编写如何制造车门的指令,等等,覆盖汽车的每个部件和每种组合方式。书中的所有指令必须彼此“一致”——例如,如果我制造一扇门,它必须能够连接到汽车车身。如果我制造轮胎,它们必须适合车轮。因此,这本书的所有作者不断合作,确保书中的所有指令正确协同工作。

随着新类型的汽车部件出现,必须编写新指令。当作者发现机器人可能遇到的新情况时(“哦,我们没意识到下雨时有些部件会生锈!”),他们必须更新书中的指令。换句话说,这本书不仅需要编写一次,实际上还在不断变化。事实上,保持书的最新状态所需的工作几乎总是比编写新指令的工作更多。

如果这听起来像一个不可能解决的问题,别担心。没有一个人能理解整本书。所以如果你对这个问题感到不知所措,那是正常的!世界上每个人都对这个问题有同感。这是10万页不断变化的指令。那么我们如何做到呢?我们设定关于书如何编写的规则。例如,我们说“门总是以相同的方式连接到车身”。就像,门总是有相同类型的钩子连接到车身,车身总是有相同的位置让这些钩子插入。这样,无论你制造什么门或什么车身,它们总是能配合。现在我们不需要再考虑那个问题了。我们设定许多这样的规则,这样每个编写书的人可以安全地处理他们的部分,而不必担心他们通过更改关于车轮或发动机的一条指令就会破坏整辆车。只要每个作者遵循规则,他们可以更改书中的任何内容,整辆车将继续工作。这限制了我们可能制造的汽车类型,但它使得解决问题成为可能,否则是不可能的。

这些作者,即编写和维护这本书的人,就是软件开发者。他们遇到的问题几乎与软件开发者和开发团队遇到的问题相同。例如,你怎么知道你编写的指令实际上有效?当有新的人开始处理书时,会发生什么,他们如何学习规则?当规则太多,作者无法记住所有规则时,会发生什么?作者如何了解客户想要制造的新汽车和新部件?你可以使用这个类比向任何人解释软件开发的所有过程、问题和原则。

希望它有帮助!

-Max

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1条评论 留下回复
Filis Futsarov 说:2025年3月7日上午5:03
哦!!我很高兴我一直使用那个类比:))
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Max Kanat-Alexander
7月28日
非常兴奋地宣布,我将在2025年开发者生产力工程峰会上发表主题演讲之一。我将讨论什么造就了伟大的开发者体验。我自1995年以来一直在技术领域工作,自2004年以来几乎全职专注于开发者体验。关于如何使开发者体验变得伟大,有一些基本的、普遍的真理,我将尽力在有限的时间内覆盖尽可能多的内容。希望能见到你。:)
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Max Kanat-Alexander
6月27日
我目前认为,AI代理能够成功生成的输出数量和质量取决于:

  1. 模型的质量。
  2. 代理的质量。
  3. 输入的质量(如提示或其他上下文)。
  4. 代理可以独立运行的确定性、客观验证的质量。
    我目前认为,除非你是模型开发者,否则最重要的部分是“确定性、客观验证”。
    简单来说,如果你告诉AI做某事,它需要某种方式能够自行验证它做了正确的事。在软件中,这通常意味着运行测试、linter等,如果系统做了错误的事,这些工具会失败。
    这意味着你的测试和验证工具越好,你从模型获得的输出就越好。不仅仅是测试的数量。它们必须是好的测试,具有智能断言和良好的错误消息。
    这也意味着代理的成功涉及如何将任务分解成可以各自通过自动化测试、linter等客观验证的单个部分。
    作为说明,输入的质量也很重要,并且在我们的控制之下。如果我们编写更好的文档和更清晰的代码,代理会表现得更好。令人惊讶的是,几乎所有帮助人类编写代码的东西也帮助代理。
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    Max Kanat-Alexander
    6月4日
    技术债务有价值的想法大多是一个神话。当你做出一个糟糕的软件工程决策时,它会在几小时、几天或几周内减慢你的速度。那是上限。许多人认为需要几个月或几年才能看到在软件设计上偷工减料的影响,但那根本不是真的。它几乎立即开始。做正确的事的成本通常是几小时,也许一天,而且你几乎总是立即收回那个时间。也就是说,做对通常花费与做错相同的时间。“等等,什么?那怎么可能?我们偷工减料是为了节省时间!”结果几乎总是它根本不会节省你的时间!它使得处理变更更加混乱。它使代码审查时间更长。它在测试期间以更混乱的方式失败,需要更长时间调试。它几乎从未节省你的实际时间。
    偶尔,你的路径上有些“巨石”如此巨大,你根本无法移动它。没有人应该花费三个月设计一个新工具,只是为了你能一次性地交付一个一天的功能。但那是技术债务决策中极小的一部分。
    这变得更加疯狂,因为如果你在过程中一切都做对(你总是重构系统,使其看起来像是设计用来做现在做的事),那么一切在整个过程中都保持相对容易。但如果你偷工减料,一切变得复合性地更加困难,以至于你生成没有人能移动的“巨石”。复杂性不是某种线性的东西,你可以后来投入线性时间修复。你绝对可以让自己陷入一个如此糟糕的境地,以至于你公司中没有人有时间或专业知识修复它。
    这一切感觉如此无辜:“让我们偷工减料吧,它会帮助我们满足这个截止日期”(一个通常是想像的截止日期,你可以推迟几周而没有任何后果)。“很难弄清楚如何做对,我们能推迟它吗?”然后砰,很快你发现自己陷入一个沼泽,一切都很难,而且“我们不知道为什么!”
    我最后留给你一件事:当我每天直接编码时,我在这方面完全 uncompromising。我基本上无法忍受糟糕的代码——我必须重构它,否则我无法工作。不知何故,在我整个职业生涯的那部分中,我从未错过一个截止日期。
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    Max Kanat-Alexander
    5月30日
    我估计,每看到或被告知一万条坏建议,我才收到一条好建议。互联网充满坏建议,因为文明充满坏建议。文明充满坏建议,因为全球的教育大多不教人们思考、研究或确定什么是真实的。相反,它教人们记忆和重复事实,其中大多数是不重要、不真实或无用的。
    所以总的来说,我们不应该惊讶互联网(尤其是社交媒体)充满不重要、不真实或无用的信息。并非全部如此——我在网上学到了大量非常有用的东西。有大量有价值的内容。我会说,人们对事物的意见,无论是在报纸、博客文章、论坛还是其他任何地方,很少具有那种价值。
    那么要点是什么?嗯,最好有一些方法在开始依赖或向他人重复某事之前确定它是否重要或有用的。最简单的工具是说:“它有效吗?”这条数据可靠地帮助你完成某事吗?它100%的时间有效,还是更少?
    对于许多帖子,你会发现:这条数据根本不会帮助你做任何事。
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