复杂性应对之道——矩阵思维（多维度思考）

本文来源 | 阿里技术

前言

这篇文章，是对之前我在《一文教会你如何写复杂业务代码》说的“自上而下的结构化分解 + 自下而上的抽象建模”方法论的升级。因为在之前的方法论中，我们缺少一个多维度看问题的视角，导致可能会miss掉一些重要的业务信息，从而在制定设计策略的时候，陷入困难。

有了矩阵思维（多维度思考）的加入，我们的思考会更加全面，这套“复杂度治理”的体系会更加完整。

从if-else说起

我经常说，我们不要做一个if-else coder。很显然，我说的if-else，不是说我们在coding的时候不能使用if-else，而是说我们不应该简陋的用if-else去实现业务的分支流程，因为这样随意的代码堆砌很容易堆出一座座“屎山”。

业务的差异性是if-else的根源。以零售通的商品业务为例。不同的处理场景，其业务逻辑实现是有差异性的。如下图所示，商品业务的差异性，主要体现在商品类型、销售方式和仓储方式的不同。

这三个维度上的差异组合起来，有2 3 2 = 12之多。这就是为什么在老代码中，到处可以看到if(组合品) blabla,if(赠品) blabla,if(实仓) blabla之类的代码。

那么，如何消除这些讨厌的if-else呢，我们可以考虑以下两种方式：

1. 多态扩展：利用面向对象的多态特性，实现代码的复用和扩展。

2. 代码分离：对不同的场景，使用不同的流程代码实现。这样很清晰，但是可维护性不好。

多态扩展

多态扩展可以有继承和组合两种方式。继承勿用多言，组合有点像策略模式，也就是把需要扩展的部分封装、抽象成需要被组合的对象，然后对其进行扩展，比如星环的能力扩展点就是这种方式。

这里，我们举一个继承的例子，商品在上架的时候要检查商品的状态是否可售，普通商品（Item）检查自己就好了，而组合商品（CombineItem）需要检查每一个子商品。

用过程式编码的方式，很容易就能写出如下的代码：

public void checkSellable(Item item){
        if (item.isNormal()){
            item.isSellable();
            //省略异常处理
        }
        else{
            List<Item> childItems = getChildItems();
            childItems.forEach(childItem -> childItem.isSellable());
            //省略异常处理
        }


    }

然而，这个实现不优雅，不满足OCP，也缺少业务语义显性化的表达。更好的做法是，我们可以把CombineItem和Item的关系通过模型显性化的表达出来。

这样一来，一方面模型正确的反应了实体关系，更清晰了。另一方面，我们可以利用多态来处理CombineItem和Item的差异，扩展性更好。重构后，代码会变成：

public void checkSellable(Item item){
        if (!item.isSellable()){
            throw new BizException("商品的状态不可售，不能上架");
        }
    }

代码分离

所谓的代码分离是指，对于不同的业务场景，我们用不同的编排代码将他们分开。以商品上架为例，我们可以这样写：

/**
     * 1. 普通商品上架
     */
    public void itemOnSale(){
        checkItemStock();//检查库存
        checkItemSellable();//检查可售状态
        checkItemPurchaseLimit();//检查限购
        checkItemFreight();//检查运费
        checkItemCommission();//检查佣金
        checkItemActivityConflict();//检查活动冲突


        generateCspuGroupNo();//生成单品组号
        publishItem();//发布商品
    }


    /**
     * 2. 组合商品上架
     */
    public void combineItemOnSale(){
        checkCombineItemStock();//检查库存
        checkCombineItemSellable();//检查可售状态
        checkCombineItemPurchaseLimit();//检查限购
        checkCombineItemFreight();//检查运费
        checkCombineItemCommission();//检查佣金
        checkCombineItemActivityConflict();//检查活动冲突


        generateCspuGroupNo();//生成单品组号
        publishCombineItem();//发布商品
    }

    /**
     * 3. 赠品上架
     */
    public void giftItemOnSale(){
        checkGiftItemSellable();//检查可售状态
        publishGiftItem();//发布商品
    }

这种方式，当然也可以消除if-else，彼此独立，也还清晰。但代码的复用性不好。

矩阵分析

细心的你可能已经发现了，在上面的案例中，普通商品和组合商品的业务流程基本是一样的。如果采用两套编排代码，有点冗余，这种重复将不利于后期代码的维护，会出现散弹式修改（一个业务逻辑要修改多处）的问题。

一个极端情况是，假如普通商品和组合商品，只有checkSellable()不一样，其它都一样。那毫无疑问，我们使用有多态（继承关系）的CombineItem和Item来处理差异，会更加合适。

而赠品上架的情况恰恰相反，它和其他商品的上架流程差异很大。反而不适合和他们合用一套流程代码，因为这样反而会增加他人的理解成本。还不如单独起一个流程来的清晰。

个么，问题来了，我们什么时候要用多态来处理差异，什么时候要用代码分离来处理差异呢？

接下来，就是今天我要重点为你介绍的矩阵分析法。

我们可以弄一个矩阵，纵列代表业务场景，横列代表业务动作，里面的内容代表在这个业务场景下的业务动作的详细业务流程。对于我们的商品业务，我们可以得到如下的矩阵：

通过上面的矩阵分析，我们不难看出普通品和组合品可以复用同一套流程编排代码，而赠品和出清品的业务相对简单，更适合有一套独立的编排代码，这样的代码结构会更容易理解。

矩阵思维（多维度思考）

上面的案例不是我臆造出来的，而是我在和张文（我同事）讨论应该用哪种方式去处理业务差异的真实故事。

我记得在和大学讨论完，开车回去的路上，我一直在想这个问题，然后在第二个路口等红灯的时候，突然有一个灵感冒出来。我抑制不住兴奋，一边开车，一边发消息给张文说：“我想到了一个很NB的方法论，能解决在‘多态扩展’和‘代码分离’之间如何做选择的问题”。

其实，我知道我兴奋的不仅仅是解决了这个问题。我兴奋的是，我第一次真正领悟到了多维度思考的重要性。从而有机会从一个“单维度”生物，升级成一个“多维度”思考者。妈妈再也不用担心我被那些思维层级高的人，进行“降维打击”了。

结构化思维很有用，非常有用，只是它更多关注的是单向维度的事情。比如我要拆解业务流程，我要分解老板给我的工作安排，我要梳理测试用例，都是单向维度的。

而矩阵分析是两个维度的，当问题涉及的要素比较多，彼此关联关系很复杂的时候，两个维度肯定会比一个维度要来的清晰，这也是为什么说矩阵思维是比结构化思维更高层次的思维方式。

有了这些感悟，我开始系统的整理关于矩阵分析和多维度思考的资料，发现这种思维方式真是无处不在。

比如，用来对产品发展前景进行分析的波士顿矩阵。

又如，我之前在1688做交易下单业务的时候，有非常多的下单场景，每种场景下，买家享受的权益是不一样的（如下表所示）。我们当时也是使用了矩阵去表达这个复杂的关系，只是当时还没有想到要将其提升到方法论的高度。

再比如，在数据分析中，维度分析是非常重要的，特别是维度很多的时候，我们可以通过皮尔逊积矩相关系数，做交叉分析，从而弥补独立维度分析没法发现的一些问题。

由此可见，这种矩阵分析的方式的确是对复杂业务进行分析的一把利器，业务场景越是多，交叉关联关系越是复杂，越需要这样的分析。

除此之外，生活中也到处可见多维思考的重要性。

比如，我们说浪费可耻，应该把盘子舔的很干净，岂不知加上时间维度之后，你现在的舔盘，后面可能要耗费更多的资源和精力去减肥，反而造成更大的浪费。

我们说代码写的丑陋，是因为要“快速”支撑业务，加上时间维度之后，这种临时的妥协，换来的是意想不到的bug，线上故障，以及无止尽的996。

简单的思考是“点”状的，比如舔盘、代码堆砌就是当下的“点”；好一点的思考是“线”状，加上时间线之后，不难看出“点”是有问题的；再全面一些的思考是“面”（二维）；更体系化的思考是“体”（三维）；比如，RFM模型就是一个很不错的三维模型。

复杂业务治理总结

在前言部分，我已经说过了，矩阵分析是对之前方法论的升级。加上以前的方法论，完整的方法论应该是“业务理解-->领域建模-->流程分解-->矩阵分析”。

再配合COLA架构，我有信心说，在征服复杂度这头怪兽的路上，我们又向前迈进了一步。

为了方便大家理解，下面我把这些方法论做一个简单的串联和解释。

业务理解

理解业务是所有工作的起点。首先，我们要找到业务的核心要素，理解核心概念，梳理业务流程。

比如，在零售通的商品域，我们要知道什么是商品（Item），什么是单品（CSPU），什么是组合品（CombineItem）。在下单域，我们要知道订单（order）的构成要素是商品、优惠、支付。在CRM领域，我们要理解客户、机会、联系人、Leads等等。

这里，我想再次强调下语言的重要性，语言是我们思考的载体，就像维特根斯坦说的：“凡是能够说的事情，都能够说清楚”

你不应该放过任何一个模糊的业务概念，一定要透彻的理解它，并给与合理的命名（Ubiquitous Language）。唯有如此，我们才能更加清晰的理解业务，才能更好的开展后续的工作。

领域建模

在软件设计中，模型是指实体，以及实体之间的联系，这里需要我们具备良好的抽象能力。能够透过庞杂的表象，找到事务的本质核心。

再复杂的业务领域，其核心概念都不应该太复杂，抓住了核心，我们就抓住了主线，业务往往都是围绕着这些核心实体展开的。

比如，商品域虽然很复杂，但其核心的领域模型，无外乎就如下图所示：

流程分解

关于流程分解，在《一文教会你如何写复杂业务代码》里面已经有非常详细的阐述，这里就不赘述了。

简单来说，流程分解就是对业务过程进行详细的分解，使用结构化的方法论（先演绎、后归纳），最后形成一个金字塔结构。

比如，在商品领域，有创建商品、商品上架、上架审核、商品下架、下架审核、修改商品、删除商品等一些列动作（流程），每个动作的背后都有非常复杂的业务逻辑。我们需要对这些流程进行详细的梳理，然后按步骤进行分解。最后形成一个如下的金字塔结构：

矩阵分析

关于矩阵分析，我想我前面应该已经说清楚了。

业务的复杂性主要体现在流程的复杂性和多维度要素相互关联、依赖关系上，结构化思维可以帮我们梳理流程，而矩阵思维可以帮忙我们梳理、呈现多维度关联、依赖关系。二者结合，可以更加全面的展现复杂业务的全貌。从而让我们的治理可以有的放矢、有章可循。

既然是方法论，在这里，我会尝试给出一个矩阵分析的框架。试想下，如果我们的业务很简单，只有一个业务场景，没有分支流程。我们的系统不会太复杂。之所以复杂，是因为各种业务场景互相叠加、依赖、影响。

因此，我们在做矩阵分析的时候，纵轴可以选择使用业务场景，横轴是备选维度，可以是受场景影响的业务流程（如文章中的商品流程矩阵图），也可以是受场景影响的业务属性（如文章中的订单组成要素矩阵图），或者任何其它不同性质的“东西”。

通过矩阵图，可以清晰的展现不同场景下，业务的差异性。基于此，我们可以定制满足差异性的最佳实现策略，可能是多态扩展，可能是分离的代码，也可能是其它。

这就是矩阵分析的要义，其本质是一种多维度思考的方法论。

篇后寄语

最后，我想说世界是熵增的（即万物都在缓慢的分崩离析），控制复杂度是我们这些从业者无法推卸的责任和使命。

软件行业的发展才几十年，还是一门年轻的学科，软件工程就像一个刚学会走路的小孩，还很不成熟，有时还很幼稚。

但毕竟还是有几十年的沉淀，还是有一些好的方法和实践可以参考，我的这些总结沉淀只是在前人的基础上，多走了一点点而已。但就是这一点点，也实属来自不易，其中冷暖，只有自己能体会。可以说，这一路走来，是一场对心力、脑力和体力的持续考验。

• 心力是指不将就的匠心，不妥协的好奇心，不放弃的恒心。

• 脑力是指那些必要的思维能力、学习能力、思考能力、思辨能力。

• 之所以说“业务理解-->领域建模-->流程分解-->矩阵分析”是体力，是因为实现它们就像是在做填空题，只要你愿意花时间，再复杂的业务都可以按部就班的清晰起来。

梳理清晰了，再配合COLA的指导，我们就有可能写出清晰、易读的代码，就有可能从一个if-else coder升级为一个complexity conquer。

而这不正是我们工程师孜孜不倦的追求吗?

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