作者簡介
高煥堂，Android專家顧問。台灣Android論壇主席，現任亞太地區Android技術大會主席，台灣Android領域框架開發聯盟總架構師。發表100多篇Android核心技術文章，出版了6本Android專業技術書籍。
學歷：
美國 U. ofColorado 資管研究所(1991)
淡江大學管理科學研究所(1983)
曾任：
銘傳大學專職講師
台灣《面向對象 Object-Oriented 雜誌》主編
英國 Access Capital公司嵌入式軟體架構師
內容簡介
android從程式設計師到架構師之路，在躍入架構設計新天地時，你很快會發現，架構設計的主要流派有二：
•抽象思維派：致力於抽象出穩定、可靠、不變的共同性架構；亦即，追求<萬變不離其宗>的宗。
•組合創新派：致力於組合出具體獨特性的創新架構；亦即，追求<與眾不同>的特質。
在本課程里，將以後者(組合創新)為主軸，希望能陪伴你在移動網際網路、智慧型終端的創新潮流中，能如魚得水、展現無比的創造力。此外，也會幫你建立紮實的抽象思維能力。
為了讓你能順利從(代碼)開發躍升到(架構)設計，本課程會堅持一個美好的信念： ”各項架構設計決策都必須能迅速落實為代碼”。
一方面符合敏捷的原則；另一方面，你可以從熟悉的代碼中，領悟到其幕後的設計思想和技術。例如，本課程也以Android開源的代碼來闡述其幕後的 UI、IPC、HAL等架構的設計思維和技巧。為了特彆強調架構與代碼兩者之間的無隙縫銜接，高煥堂老師特別設計了EIT代碼造形，讓組合創新派的設計核心：接口(即EIT的<I>)能直接落實到代碼。因之，EIT造形成為架構與代碼的核心交匯點。
此外，在本課程里，將由高老師指導大家親自進行架構設計，直接取得實務經驗；例如，以移動網際網路+智慧型家庭的情境，設計出手機與TV整合、多螢互動的新型系統架構，並迅速落實為可執行的框架代碼。並藉由成功案例分享來提供大量的實務設計模式，融合到框架的開發與API設計上，讓學員在最短的時間內獲得紮實的設計經驗和技巧；往上套用於各行各業上。
作品目錄
Part-1: 從架構到代碼的過程
1.1 敏捷與架構的完美組合
•敏捷開發的原則和價值觀
•開發、架構、測試之關係
•架構在敏捷過程里的角色
•架構師在敏捷過程的職責
•過程觀點：(需求)測試做<反饋>，敏捷(過程)做<疊代>；
•分合觀點：(架構)設計做<分>，(代碼)開發做<合>
•測試觸發反饋，反饋帶動疊代，疊代驅動<架構à代碼>重構
•疊代促進了<架構師&開發者>的心靈溝通與攜手協作
•舉例：架構師如何設計敏捷的起始架構(Simple Solution)
加法設計：圍繞問題( Problem)和願景(Vision)，產生創意構想(Creative Idea)
減法設計：創意愛上限制(Creativity loves constraint)
1.2 代碼是架構的外貌，永遠青春
•架構師與開發者的合作成果：架構+代碼=軟體(系統)
•架構是軟體的骨架、代碼是軟體的外貌
•架構是軟體的核心
•架構的用意：創新組<合>
•架構設計的焦點：接口(Interface)
•設計決策具有<未來性>，系統才能適應未來
1.3 設計與開發的分工合作
•架構設計的目的是：組合
•架構師做<分>，支持開發者做<合>，合作實踐(系統)組合
•分得妙，就能合得快(即：分之以為用，合之以為利)
•分得妙，就能得好接口(Interface)
•架構師的核心工作：接口設計(Interface Design)
•開發者的核心工作：依據接口，開發(系統)模組並整合
•有許多種開發者：如App開發者、底層系統開發者等
1.4 敏捷思維：儘快呈現架構的外貌
•接口設計是<物>的組合設計
•接口設計是<事>的分工設計
•架構師設計多種接口來支撐分工與組合
•架構師心中的4種接口：SI、PI、API和UI
SI：本架構與外部系統之間的整合接口
PI：本架構與內部挿件(Plug-in)之間的接口
API：本架構與應用程式(App)之間的接口
UI：App與用戶的互動接口
l 依循敏捷原則，接口迅速落實為代碼，儘快呈現外貌
1.5 EIT造形：接口美麗的外貌
•認識EIT軟體造形
•EIT造形：呈現核心設計的外貌
•EIT造形的可涵蓋三種：SI、PI、API
•EIT造形的代表本架構
•EIT造形的代表本架構的配件(即外掛程式：Plug-in)
1.6 一群<E&I>美妙的組合是：框架(Framework)
•認識GoF的設計模式(Design Pattern)
•隨著敏捷的疊代過程，EIT造形會逐漸增加
•如何巧妙組合漸增的EIT造形：擅用設計模式
•組合起來，就成為軟體框架了
•如何迭成多層級(Layer)的框架體系：以Android為例
Part-2: 從Android框架代碼中學習設計
2.1 基礎設計模式(Pattern)的代碼：以Android為例
•Template Method模式：IoC(控制反轉)機制
•Observer模式：接口設計
•Abstract Factory模式：兩個EIT造形的組合
•Adapter模式：封裝接口
•Composite模式：實踐組合
•Façade模式：組合體的接口設計
•EIT造形是原子，設計模式是分子
•更多EIT造形的組合模式：以Android代碼為例
2.2 從 UI框架入手
•View體系的架構設計(使用Template Method模式)
•Activity-View的架構設計(使用Factory模式)
•Layout-View的架構設計(使用Composite模式)
•WMS(WindowManagerService)-View的架構設計
•WMS-SurfaceFlinger的架構設計
•Surface-Canvas(畫布)的架構設計
•SurfaceView與OpenGL的3D繪圖架構設計
•ListView框架的設計
2.3 跨進程(IPC)架構設計
•Android 的IPC幕後設計：BD(Binder Driver)驅動架構
•以IBinder接口包裝BD驅動的服務
•包裝IBinder接口的Proxy-Stub設計模式
•Proxy和Stub類別的代碼
•設計Proxy和Stub類別的API
•如何自動生成Proxy和Stub類別代碼
•IBinder & AIDL方法
方法(一)：Implementing a Binder
方法(二)：Using a Messenger
方法(三)：Bound Services
2.4 Java與C/C++兩層框架的設計
•JNI(Java Native Interface)代碼開發要點
•JNI的數據型態(Data Type)轉換規則
•JNI的執行緒(Thread)模式：JNIENV類的設計
•正向通信：Java函式調用本地C函式
•反向通信：本地C函式調用Java函式
•Android HAL架構設計
HAL(Hardware Abstraction Layer)的意義
理解runtime與HAL Stub
撰寫HAL Stub代碼
Stub調用Linux Kernel的方法
2.5 核心服務的框架設計
•認識核心服務(Core Service)
核心服務都是在開機過程中，由Android的INIT進程啟動的
包括Android Service和 Native Service兩種
以Java語言撰寫的，就稱為Android Service
以C++撰寫的，就稱為Native Service
•親自撰寫一個核心服務
撰寫一個C++類別
繼承BBinder基類，繼承得來IBinder界面
提供接口給Java層(透過JNI)調用
2.6 JUnit測試框架的設計
•Android的測試工具，都是基於JUnit測試框架的
•JUnit框架也是由許多EIT造形所組成；其TestCase基類是
•從基類衍生出各子類，如ServiceTestCase就是擴充的；其內涵的setUP()和tearDown()函式就是
•可撰寫(即Test case)代碼，來啟動TDD機制
•可使用TestSuite基類來管理一群相關的(即Test case)
Part-3: 梳理你的架構設計思想、方法和模式
3.1 複習設計概念與技藝
概念複習
•說明框架的起源、分層與其「無用之用」效果
•闡述套用框架魅力的泉源：控制反轉(IoC, Inversion of Control)機制
•深入認識控制反轉機制
•主控者是框架，而不是應用程式
•現代套用框架：採取廣義IoC觀念
•框架的重要功能：提供默認行為(Default Behavior)
技藝複習
•抽象(無之)與衍生(有之)
•打造框架：細膩的抽象步驟
•基本步驟：
細膩的手藝(一)：數據抽象
細膩的手藝(二)：函式抽象
細膩的手藝(三)：將抽象類別轉為接口
•善用類的繼承(Inheritance)機制
•設計基類的抽象函式
•抽象是手段，組合是目的
UML複習
•UML的3種基本圖表：類圖、順序圖和用例圖
•以UML表達設計模式和框架
•EIT造形的兩種表達：UML圖和代碼
3.2 架構設計的需求分析方法
•基本設計技能：把輪胎拔掉
•偉大的雕刻師羅丹( Musée Rodin)說：”把不必要的部分去掉”
•買主需求：想想為什麼(why)汽車架構師會決定把輪胎拔掉呢? 其背後的理由是：買主來了，才知道買主對輪胎的偏好或特殊需求。只有等到買主決定和挑選了輪胎之後，才能將輪胎裝配上去。
•探索買主需求
為什麼把輪胎拔掉呢?
為什麼火鍋店的桌子要挖洞呢?
為什麼餐廳要分開<食譜>與<點選單>呢?
3.3 接口設計模式
•什麼是接口(Interface)
•在OOP里，將接口定義為一種特殊的類別(Class)
•在Java里，將”純粹抽象類別”稱為接口(Interface)
•EIT造形的接口表示為
•可以合併到里
誰控制<I>?
•成為控制點
•引擎àà驅動輪胎
如何控制API ?
•UI與API
•被動型API與主動型API
API與商業模式
•API決定控制權&金流
•沒錢就改版，改版就有錢
•以HAL為例，說明API = 話語權
•誰擁用接口的制定權，誰就掌握控制點，就能獲得較大的話語權
•從API看控制力量的強弱等級
•把控制力傳播出去
Part-4: 親自<敏捷+架構>、并迭代出代碼
4.1 情境範例：”手機訪問TV/STB”
•願景：多屏互動、幸福家庭的實踐
•亮點：許多智慧型設備大量進入家庭，在家裡的Android TV建立一朵私密雲，來整合窗外多個雲平台和手機移動終端，變得流行起來。
•情境：手機遠距訪問TV，透過TV打開家中的壁燈開關
•架構：基於<手機+TV>的大小機相聯、大小螢幕互動的新架構
•設計：設計TV里的框架、撰寫外掛程式
•技術：
在外的家庭成員透過手機瀏覽器(Browser)上網訪問家庭雲，您可以在家庭雲里，安裝一個i-Jetty網頁容器(Web Container)
此時，I-Jetty里的HttpServlet就是另一個，而它的doGet()等函式就是
您寫的servlet代碼就是I-Jetty的，它接受手機的訪問
4.2 實際開發：依循敏捷、落實為代碼
<架構設計>階段的敏捷疊代
•Step-0. 準備測試計畫
訂定此階段的測試方案(Test Case)
以Android手機Browser為測試方案的執行軟體
•Step-1. 設計敏捷過程的起點架構：Simple Solution
通信協定：手機與TV采HTTP通信
軟體接口：TV端的EIT造形與手機端Browser對接
設計：以UML表達EIT造形
代碼：賺寫I-Jetty的Servlet來實踐EIT造形
•Step-2. 啟動TDD機制、進行疊代
從手機來實機檢測TV里的EIT造形的接口代碼
依循TDD的反饋，疊代Step-1和Step-2的活動
<代碼開發>階段的敏捷疊代
•Step-3. 準備測試計畫
訂定此階段的測試方案：基於用戶需求(Requirements)
以Android手機Browser為測試方案的執行軟體
•Step-4. 以上階段Step-2產出的EIT造形為起點架構
•Step-5. 依循測試方案，展開細節設計和代碼開發
撰寫Android App代碼：基於Android套用框架
I-Jetty的調用Android的App
App透過JNI調用Android的Zigbee驅動代碼
Zigbee驅動透過Dongle發信號給壁燈開關
•Step-6. 啟動TDD機制、進行疊代
從手機來實機檢測TV里的有關代碼
依循TDD的反饋，疊代Step-5和Step-6的活動，直到完成
4.3 繼續敏捷疊代、開發新功能
新功能1：手機控制TV里的Camera拍照片
•TV/STB內的i-Jetty含有servlet代碼，讓手機可以遠距來訪問它
•TV/STB則內含Camera驅動，能控制攝像頭硬體
•運用EIT造形和敏捷疊代，開發軟體來整合家外的手機與TV/STB上的攝像頭硬體，讓家庭成員隨時從手機來打開TV/STB的攝像頭，拍了照片送回到手機上呈現出來
•展開敏捷過程，直到完成
新功能2：手機控制TV將照片送上雲端(Cloud)
•TV/STB將Camera拍攝的照片送上雲端：例如Google的GAE等
•基於WiFi通信協定
•展開敏捷過程，直到完成
Part-5: 架構設計套用：支持跨平台
5.1 三個架構設計策略
•三個實施策略：
策略-1：把它”EIT(設計)”了
策略-2：挾天子以令諸侯
策略-3：建立中間件(middleware)
5.2 跨晶片(小)平台：採取<策略-1>
情境A：先有別人的(小)平台，然後才建立我的平台
•小平台是指別人的平台，該平台的變化決定於別人
•為了跨平台，就不宜直接使用別人的平台
•您設計，而且設計來包容別人平台的變化，這就稱為：把它”EIT(設計)”了。
情境B：先建立我的平台，然後才讓別人來擴充(Extend)
•這反過來，讓別人設計外掛程式來擴充(extend)您的
•別人為了保護他自己，也會將外掛程式分成兩部分：<壁虎尾巴>與<壁虎身體>
•萬一您的有變化時，這隻壁虎(外掛程式)便能棄尾求生，讓<壁虎身體>跨您的
5.3 Android版本(大)平台：採取<策略-2>
•Android升級和版本變更頻繁，終端必須隨之而更新
•Android是一個多層級結構，各層都是由Google所開發，Google是強龍，位居天子角色，其設計來控制您的外掛程式
•您可以拿EIT造形搭配Proxy-Stub設計模式，規劃Stub類別(曹操類)，制定自己的，讓脫離Android的所牽制；實現”挾天子以令諸侯”的效果
5.4 跨自己的平台(建立中間件)：採取<策略-3>
•隨著您的公司業務成長，您的平台版本變更頻繁；如何包容自己平台的變化呢?
•您可以規劃一個上層平台來吸納自己平台的變化
•此平台又稱為中間件，其提供穩定的(又稱API)，也保護自己平台的變動自由度，實現”沒錢就改版，改版就有錢”的效果
•中間件還能提供您的專有API，來凸顯自己平台的獨特性
Part-6: 架構設計的成功案例分享
6.1 案例：重構PhoneGap的架構和代碼
•議題：PhoneGap目前只搭配HTML5的Web App
如何重構PhoneGap的架構和代碼
讓PhoneGap也能搭配一般的Native App
•現況：目前PhoneGap的架構設計
HTML5 & PhoneGap可以讓UI更容易跨平台
其依賴Browser和PhoneGap的外掛程式來吸收平台的差異化
如果外掛程式很多時，PhoneGap里的PluginManager負責管理之
UI事件是從WebView傳送到PhoneGap的外掛程式
•目標
即使不採用HTML5，也能使用PhoneGap來管里外掛程式
一旦不使用HTML5，PhoneGap就不再搭配WebView
於是，PhoneGap轉而搭配一般的View，如Button等
UI事件(Event)改從一般的傳送到PhoneGap的外掛程式
•收穫
如何攔截App的啟動事件(onCreate事件)和UI事件
以EIT造形加快理解PhoneGap框架的結構
深刻領悟的設計要領：如IPlugin接口設計
熟悉從<重構設計>到<重構代碼>的過程
6.2 重構的設計思考
•重構範圍內共有3個EIT造形的美妙組合
第1個造形：{ Activity-DroidGap }
第2個造形：{ WebView-CodavaWebView }
第3個造形：{ PluginManager-Plugin-}
熟悉從<重構設計>到<重構代碼>的過程
•因為不再搭配WebView，所以前兩個EIT造形都必須重構
•第3個造形最複雜
•上上策是：不重構第3個造形，其內涵和接口代碼都保持不變
•成功地讓第3個造形跨到重構的新平台(即前兩個造形)
6.3 案例的成功關鍵和啟示
•關鍵：在於上述的設計思考
•洞悉：心懷EIT造形去觀察架構
•技巧：從觀察重構的變動震幅，找出上上之策
•啟示：優越架構，帶來易於重構的機會，創造了系統未來性
