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长文图解:金字塔思维如何指导技术系统优化

0 文章概述

大家想一想工作中有没有遇到以下情况:一位同事用了很长时间罗列了很多事实和数据向你说明一件事情,但是你听完根本不知道他想要说什么。另一位同事用了大量笔墨编写了技术方案,不仅有文字还有图表,但是你看完也不知道这个方案到底要解决什么问题以及如何落地。

上述情况的出现大概率是因为表述者没有使用结构化方法进行阐释,信息看似非常丰富但是杂乱无章,让人很难抓住重点,所以我们需要引入结构化思维方法论。

金字塔原理就是一个由芭芭拉·明托女士提出的结构化思维方法论,风靡世界五十年并在各个行业都取得过很好的效果。本文我们就运用金字塔原理分析一个技术系统优化方案,并看看如何落地执行,最终总结出一个闭环工具。

1 怎么样提好一个问题

我们在工作中做的所有事情,本质上都是为问题提供解决方案。无论我们是提出一个方案,还是优化一种场景,或者是本身就是在解决问题,所以想要阐释清楚我们在做什么,第一步明确我们正在解决什么问题非常关键。

那么应该如何阐释清楚问题呢?我们可以使用金字塔原理提出的结构化表达 SCQA 工具,这四个字母分别代表背景、冲突、疑问、回答。

背景(Situation)是这个问题出现的环境,我们对环境的描述必须是真实和朴素的,大家对这个描述都是认可的,甚至是可以产生共鸣的。

冲突(Complication)是在上述背景下出现了哪些矛盾,常见的类型有三种:哪些预期未达标、哪些流程不顺畅、哪些隐患还存在。

疑问(Question)是根据背景和冲突自然而然提出的问题,常见的类型有四种:应该做什么、应该如何做、是否应该做、为什么会发生。

回答(Answer)是针对上述四类问题给出的答案,而回答就是金字塔结构的中心思想。

假设现在你想要向同事说明白技术方案应该如何实施,那么第一步就应该阐释清楚到底是在解决什么问题,等到大家对问题达成一定共识之后再谈技术方案:

背景:业务数据量越来越大 冲突:响应经常超时现有系统难以支撑 疑问:应该做什么才能够支撑后续业务 回答:我们应该优化系统

此时技术方案准备解决什么问题就清楚了,而对这个问题的回答就是金字塔结构的中心思想。下面我们就要对这个中心思想使用金字塔原理进行结构化组织。

2 结构化方式组织回答

金字塔原理的核心思想并不复杂:一件事情可以总结出一个中心思想,这个中心思想可以由三至七个论点支持,每个论点再可以由三至七个论据支持,基本结构图如下:

对于金字塔原理仅仅分析到这里是不够的,我们还应该进一步去分析金字塔原理的内在结构,而内在结构可以从纵向和横向两个维度分析:纵向结构体现了结论先行和以上统下两个原则,横向结构体现了归类分组和逻辑递进两个原则。

2.1 纵向结构

2.1.1 结论先行

结论先行是指开宗明义地展示中心思想,让听众一开始就明白沟通主旨,而如果把中心思想隐藏在沟通过程中,听众可能因为走神或者沟通信息太多而失焦,根本不知道你在说什么。结论先行具体有以下六个方面:

先重要后次要 先框架后细节 先总体后细分 先论点后论据 先结论后原因 先结果后过程

假设一个同事代码发布上线后导致系统故障,如果不使用结构化方法是这么表述的:

我看监控发现数据库负载升高,可能是没有加索引导致的。我又发现频繁收到重复消息,是不是消息中间件有什么问题?监控还显示创建了大量线程,是不是线程池使用不当导致的?问题排查很难短时间得到结论,我们还是先回滚代码至上一个版本吧

这位同事中心思想是问题原因比较难排查,应该先回滚代码再分析问题,但是他把最重要的观点放在最后,不听到最后不知道他要做什么,而如果结论先行应该怎么表述呢?

我们应立即当回滚代码,因为问题排查比较复杂,还是先恢复系统再排查问题。可能的问题分三类:第一可能是索引使用不当导致的数据库问题,第二可能是中间件问题导致大量重复接收消息,第三可能是线程池使用不当导致线程大量被创建。等到恢复正常之后我们依次排查这些问题

我们比较两段表述不难发现,第二段表述结构清晰很多,信息传达效率显著提升,这就是结论先行的优势所在。

2.1.2 以上统下

以上统下是指任何一个层的思想必须是其下一层思想的总结概括,我们分析一个例子进行说明:小王今天需要买牛肉、鸡蛋、萝卜、果汁、白菜、牛奶、青菜、鸡肉、酸奶,但这么多菜品他记不住,请你想办法帮助小王。

第一步我们要对菜品自下而上进行聚合归纳,这是一个找规律的过程。第二步再以上统下进行结构化表达从而帮助记忆。

自下而上聚合我们不难发现,牛肉、鸡肉、鸡蛋属于肉蛋类,白菜、青菜、萝卜属于蔬菜类,牛奶、果汁、酸奶属于饮品类,这样聚合之后我们再以上统下进行结构化表达。

上述实例比较简单,因为元素之间的关联性比较容易寻找,但是真实场景是不会这么简单的,元素之间关联性并不容易建立,那么我们应该如何从中心思想展开至第二层?

金字塔原理推荐使用疑问-回答式对话,通过设问的方式向下展开结构。那么应该问哪几个问题从而涵盖中心思想的要点?我们可以参考 5W2H 分析法,尽量做到要点不缺失:

What:是什么、做什么 Why:为什么、什么原因 Where:在哪里、从哪开始 When:开始结束时间、里程碑 Who:谁负责、谁来做、谁验收 How:怎么做、什么方法、从哪切入 How Much:做多少、各项指标是多少

在这个模型基础上我们可以进行简化从而减少要素数量,这样更加有利于结构化表达和记忆。我们一般选取 What、Why、How 这三个核心要素组成 2W1H 模型。

2.1.3 实际应用

我们看看结论先行和以上统下的实际应用。根据第一章节我们使用 SCQA 工具得到了回答,这个回答就是金字塔结构中心思想,根据结论先行原则在金字塔顶端就要开门见山地展示中心思想。

我们再用 2W1H 模型组织论点,划分为什么、为什么和怎么做三个维度,这样金字塔的纵向结构就已经搭建完成。

2.2 横向结构

2.2.1 归类分组

(1) 归纳推理

我们一般用归纳推理和演绎推理两种方法进行归类分组,我们先看归纳推理。

归纳推理是指把观察到的事实、规律归纳总结为理论。这种推理方法是不严谨的,因为只要观察事实和信息是有限的,那么归纳推理出来的结论就不一定是正确的。这就是逻辑错误中常见的一种:错误归因。

欧洲人看到的天鹅都是白色的,那么他们就归纳总结说所有的天鹅都是白色的。当一只黑天鹅出现时,这个结论就被证明是错误的,这就是黑天鹅事件。

当然我们不可能观察到所有事实,收集到所有信息,而一般是为了解决某个具体问题,我们会收集侧重于某个角度的信息,建立特定模型去分析解决问题,这也不失为一种有效方法。

金字塔原理归纳推理一般有以下四种维度:时间维度、结构维度、程度维度、经验维度。时间维度是根据天然时间线进行归纳,结构维度根据组织结构进行归纳,程度维度是根据程度级别进行归纳,经验维度是根据已有经验进行归纳。我们分别来看上述四种维度的几种常见类型:

(1) 时间维度 事前、事中、事后 短期、中期、长期 (2) 结构维度 信息部、行政部、人力部 开发组、测试组、运维组 (3) 程度维度 高级、中级、初级 重要、次要、不要 (4) 经验维度 市场战略 3C 理论 市场决策 4P 理论 高扩展、高可用、高性能

我们选取时间维度和结构维度分析一个实例:怎样减少代码上线故障。从时间维度分析:事前需要做好代码测试,事中需要监控关键指标,事后需要进行分析复盘。

从结构维度分析:开发人员需要完备单元测试,测试人员需要做好边界测试,运维人员需要完善监控平台。

(2) 演绎推理

演绎推理是指根据公理、定理或者自己相信的观念,做出推理或者判断,得到结论。

这种方法从逻辑上来说是严谨的。命题 A 是真的,推理出命题 B 也是真的,那是因为命题 B 的真实性包含在命题 A 中。

需要注意在逻辑上严谨,不是说结论一定是正确的。例如自己相信的观念最终被证明是错误的,那么得到结论也就是错误的。

这是一种自上而下的推理方法,由已知的公理、定理或者观念向下推理。使用这种方法,需要在出现问题的领域有一定的经验和积累。

标准式演绎推理分为大前提、小前提和结论:所有小鸟都会飞,这是一只小鸟,所以它会飞。

演绎推理还可以分为现象、原因和解决方案三个要素:现象是开发代码质量不高,原因是没有统一代码规约,解决方案是制定统一代码规约。

2.2.2 逻辑递进

逻辑递进是指每种思想需要按照一定顺序进行排列,时间维度按照事前、事中、事后进行排列,程度级别按照高级、中级、初级进行排列。例如时间维度我们还可以继续使用怎样减少代码上线故障案例,按照事前、事中、事后时间线进行排列,这种顺序更加符合理解和记忆习惯。

3 综合实例

前面章节我们介绍了 SCQA 和金字塔原理,本章节我们用一个实例将结构化思维方法论落地,并总结出一个闭环工具。

3.1 提出问题

我们还是以系统优化案例进行说明,第一步是使用 SCQA 提出问题从而引出回答。背景是业务数据量越来越大,冲突是响应经常超时现有系统难以支撑,疑问是应该做什么才能够支撑后续业务,回答是我们应该优化系统,而回答就是金字塔结构的中心思想。

3.2 给出回答

第二步是使用金字塔原理组织回答,在纵向结构上我们通过设问的方式提出 2W1H 三个问题。

在横向结构上我们按照一定维度去组织论据,我选取了经验维度,在怎么做优化这个问题上选取 3H 理论指导优化工作,这个理论包含高扩展、高可用、高性能三个维度。

高扩展强调系统可扩展性,包含划分清晰的领域边界,使用合适的设计模式,进行合理的组件抽象,遵守统一的代码规约。

高可用强调对系统的保护,面对大流量可能带来的非线性压力,我们要做好降级、延时、隔离、冗余、告警和响应防止系统崩溃。

高性能强调系统的性能表现,我们首先通过分析时延、负载、压测表现等指标了解系统能力,再从数据层、缓存层、服务层、WEB 层、前端层、客户端、代理层等层级思考优化方案。

因为需要组织和表达信息较多,我们可以选择将金字塔旋转 90 度,这样做只是为了展示信息更加方便,在逻辑上并不改变金字塔结构。

3.3 落地执行

我们已经将回答进行了结构化表达,现在需要思考如何将回答落地执行,我认为可以从以下四个方面思考。

团队(Team):有多少人可以投入这个项目,人员构成是什么,例如有几个服务端和几个前端,人力的投入直接影响执行节奏。

切点(Pointcut):从哪里入手这是需要明确的,例如我们做系统优化,可以先从一个耗时最长,性能最差的接口入手,用这个接口验证技术方案的可行性。

节奏(Rhythm):受限于开发人数和项目排期等因素,系统优化很难一步到位,所以我们可以设置多个里程碑节点,规划短期、中期、长期目标,这样大目标就被拆成几个小目标逐一实现。

结果(Result):系统优化的结果怎么样,投入了这么多时间和精力到底产出是什么,这是必须要回答和面对的问题。我们可以把哪些预期未达标、哪些流程不顺畅、哪些隐患还存在等问题拿出来逐一检视。

我们把 SCQA 和上述四个维度进行合并,组成 SCQATPRR 闭环工具,这个工具可以帮助设计方案减少缺失环节从而形成闭环。

4 文章总结

本文首先分析了 SCQA 结构化工具,提好一个问题是解决问题的第一步。在初步给出答案后我们可以进行第二步使用金字塔结构组织答案,纵向结构要符合结论先行、以上统下原则,横向结构要符合归纳分组、逻辑递进原则。第三步在落地执行层面,我们提出团队、切点、节奏和结果这四个维度,结合 SCQA 工具进而组成闭环工具。

需要说明的是结构化思考工具只是一个工具,解决问题的关键还是我们要在本专业领域钻研和精进,也要在平时注意将零散的专业知识进行归纳整理,这样专业知识和工具相结合才会发挥更大的作用,希望本文对大家有所帮助。

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