像程式設計師一樣思考——提高解決問題的能力

• 2020 年 11 月 20 日
• 筆記

在以前的文章中，曾經提過「技術人員的價值，不在於你能寫出多麼優美的程式碼，也不在於你能設計出一個多麼大而全的高屋建瓴的架構，而在於你實實在在的解決問題的能力，在於你使用技術手段服務於業務的能力」。

最近一段時間，因工作中遇到一些現象，讓我重又想起這句話，並且試圖思考如何來提高解決問題的能力，有沒有一種方法論的手段或者技術性的框架來實踐？

先羅列一兩個遇到的現象：

1. 某同事彙報，測試提了一個Bug，當某個用戶綁定的卡資訊超過50個的時候，後台顯示數據就會出現混亂，問能不能限制綁定的卡不超過50個。我問：數據顯示出現混亂是什麼意思？答：不清楚；我再問：為什麼超過50個就會混亂了，少於50個有沒有可能出現混亂，造成混亂的原因是什麼？答：不知道。我說你先去搞清楚什麼叫「混亂」，然後再搞清楚為什麼會出現「混亂」再來說解決辦法。經過與測試人員的一番溝通後，跟我回饋說不是顯示混亂，是顯示不全，自己通過查看實現是因為在服務端做了字元串拼接，超過多少就被截斷了。

2. 某同事在抱怨，這個問題很難復現，我不知道怎麼解決，要不要把這塊整體優化下算了。我問他你優化的目的是什麼，是優化目前實現的流程、結構？還是通過優化來解決這個難以復現的問題？答：來解決這個問題。我說你問題都沒定位到，怎麼通過優化來解決，不怕老問題沒解決，優化出新的問題出來了？

你有沒有也曾經說過或聽過「這個問題太複雜了， 我解決不了」，「這個功能我沒辦法實現」，「我也不知道為什麼會出現這個問題」之類的話語。

以上的現象與話語，可能都是一個人解決問題的能力或方式方法還不成熟的體現。那麼如何來提高解決問題的能力，我想首先需要先從思維方式或思維習慣上尋求改變。在網上看到有這麼一篇文章——《How to think like a programmer — lessons in problem solving》（文章地址見文末參考部分），介紹了通過5個步驟來幫忙人們建立高效解決問題的思維框架。本文以這5個步驟為基礎，結合自身的理解與體會進行介紹。

「這個國家的每個人都應該學電腦編程，因為它會教你如何思考」

像程式設計師一樣思考

像程式設計師一樣思考，到底意味著什麼，需要如何來做？

像程式設計師一樣思考本質上來說，是一種更為有效的解決問題的方法。

解決問題的能力是一項元技能

什麼叫元技能？
類比於元數據——描述數據的數據叫元數據，我理解元技能就是提升技能的技能，就是說當你掌握了解決問題的能力，你就可以通過這種能力去提升其它各項專業技能。

解決問題的能力也是最重要的能力，比精通程式語言，調試能力，以及系統設計能力都更為重要。

提高解決問題能力的方法

我們平時解決問題的方式可能是：

1. 嘗試一種解決方案。
2. 如果這種解決方案無效，再嘗試另一種方案。
3. 如果還是沒有用，重複第二步直到你碰巧把問題解決了。

這種方法被作者 Richard Reis 定義為解決問題最糟糕的方式。因為它不但浪費時間，而且能不能達到目的還得看運氣。

經過對優秀程式設計師在編程時的思維框架的分析，作者總結出提高解決問題能力的最好方法包括：

1. 有一個處理問題的框架
2. 按照這個框架反覆練習

那麼，當你遇到一個新的問題時，該如何來解決？

第一步：理解

遇到問題時，我們應該先要弄明白問題本身。大部分情況下，問題之所以難解決只是因為你沒真正理解它們（很多時候是出於溝通的不充分），理解問題是解決問題的第一步。

如何確定自己是否真正理解一個問題？

最有效的方法是，嘗試用自己的語言來說出它，看有沒有邏輯漏洞。當你能講清楚一個問題時，說明你理解了它。優秀的程式設計師編程時，一般都會寫下自己遇到的問題，畫出流程或序列草圖，或同產品經理、其它開發人員、測試人員等一起討論確認。這個過程，就是在確定自己對問題的理解有沒有偏差。

「如果你不能用簡單的語言來解釋一個事情，那意味著你根本就沒有理解它」 —— Richard Feynman

面對一個新需求時，你應該了解這個需求產生的場景——什麼人，在什麼時候通過執行什麼操作，來達到什麼目的？這個場景及其中的行為邏輯是否合理，設計是否存在漏洞，然後帶著問題來與需求提出方討論確認，而不是斷章取義或不經任何思考直接編碼開干。不做程式碼的搬運工，要做有思想的程式設計師。

同樣，面對一個 Bug 時，你應該首先了解這個 Bug 產生的場景——什麼人，在什麼場景，通過什麼操作會產生這個問題？要追本溯源，定位問題的本源在哪裡。
我認為定位問題的本源比解決問題更重要！因為你只有正確地找到了問題的癥結，才有可能去解決它，而解決辦法卻可能有多種。且從花費的時間來說，定位問題往往會佔整個解決問題時間的一半以上。

如果沒有找到問題的本源，只是頭痛醫頭腳痛醫腳，那麼可能不僅對解決問題無事無補，甚至還可能引進新的問題。常見的頭痛醫頭腳痛醫腳的處理方式包括，CPU佔用高了，記憶體溢出了——升級伺服器配置（可能過兩天又得升級了！）；介面超時了——增大超時時間（可能導致用戶投訴或其它依賴的服務級聯超時），等等。

那麼日常工作中，如何來定位問題的根源？對於一般問題來說，可能通過查看日誌大致就能找到問題所在，對於比較棘手的問題，針對問題的性質一般可通過如下方法進行定位：

• 對於易復現的問題： 常用的就是 Debug，通過 IDE 斷點來跟蹤數據的流轉與變更，一個個環節檢查數據輸入輸出是否正確來進行排查。可藉助條件斷點、異常斷點等技巧來提高 Debug 效率。
• 對於不易復現的問題：可通過對比法——對比其它地方的類似功能或實現，尋找兩者之間的差異，差異之處往往就是問題所在；分析法——走讀整體流程程式碼，捋清各個環節的邏輯，分析定位問題；日誌法——在各個關鍵環節添加日誌，將場景鏡像下來，當下次復現的時候，通過分析日誌定位問題。

第二步：計劃

理解了問題，接下來就是解決問題的方案。沒有明確的方案計劃時，不要輕易去著手解決問題，不要寄希望於碰運氣矇混過關。許多開發人員習慣於快速掃一眼需求，就打開 IDE 開始壘程式碼，壘完發現要麼與需求不符，要麼漏洞百出。

制定計劃，就是制定解決問題的戰略步驟。

不論面對需求還是 Bug，都應該好好計劃你的解決方案。設計好解決方案中的各個環節，如業務需求的數據表設計、介面設計、流程邏輯，Bug 修復的具體實施步驟。並給自己一點時間思考與預演，該解決方案可能存在的漏洞與影響有哪些，除了這樣處理，還有沒有另外更好的解決方案。

在沒有想清楚解決方案時，不要直接上來就擼程式碼，暫停一下，給你的大腦一些分析問題和處理資訊的時間。

第三步：分解

這是思維框架中最重要的一步。

分解，就是化繁為簡，就是我們常說的分治思想，拆分法——將大問題拆分為若干個小問題，然後逐個擊破各個小問題，再合併總結。微服務架構，MapReduce 演算法，都是這一思維（或思想）的體現。

不要嘗試一次解決一個複雜的大問題，而應把複雜的大問題分解成若干個簡單的小問題（或子問題），從最簡單的子問題開始（最簡單意味著你知道怎麼解決它或它更容易被解決，也或者這個子問題的解決不需要依賴於其它子問題），一個一個逐步解決。一旦你解決了所有的子問題，把它們串聯起來，一般就意味著你解決了之前的那個複雜的大問題。

分解問題的能力是解決問題的基石。這也是優秀的程式設計師在編程中最常用到的技能，對於他們來說，分解問題的能力，要比程式語言的熟練度、系統設計等技術更為重要。

第四步：卡殼了怎麼辦？

當你理解了問題，做出了解決方案的計劃，將複雜問題分解為子問題後，在處理子問題時依然卡殼了怎麼辦？

首先，淡定！然後告訴自己，這很正常，每個人都會遇到。

優秀程式設計師或解決問題的高手，與普通人之間的差別就在於，他們對問題更有求知慾，更有耐心，他們的注意力更多地是在如何解決問題上，而不是為此惱火或甩鍋發牢騷。

當遇到卡殼的情況時，可以試試這幾種方法：

1. Debug：與前面定位問題一樣，一步一步調試，直到找出究竟哪裡出錯了。
   「Debug 的藝術關鍵在於你究竟讓軟體幹了些啥，而不是你以為你讓軟體幹了些啥。」—— Andrew Singer

2. 重新評估問題：退回去，從另一個角度重新審視問題，別讓自己迷失在細節里，有時候我們容易迷失在具體的細節中而忽略了更一般的原則。重新評估問題的另一種途徑是推倒重來，可以刪除（回滾）所有已做的事，重新開始，有時這是非常行之有效的方式。

3. 搜索解決方案：利用搜索引擎找到類似問題的解決辦法，向他們學習。使用搜索引擎需要學會提煉關鍵字，關鍵字越有代表性，越容易找到答案。對搜索結果應該抱著參考的態度，而不是照搬，要明白為什麼如此這般處理就能解決問題，並在解決問題後能依次延伸了解其上下游或相關知識，比如SQL查詢慢，發現是索引未生效，則可以延伸了解都有哪些場景會導致索引失效；比如並發問題，則可以依此了解如何保證執行緒安全，同步機制，鎖機制等相關知識。事實上，即使問題已經解決，你也可以經常這麼做，因為這樣你可以從其他人的解決方案中及上下游知識中學到更多。

4. 尋求支援：當通過以上方法都無法獲得解決辦法時，向你的同事、上級或朋友求援，如果是開源項目，到開源社區、技術群，或 github 的 issue 列表中發帖求援。

5. 記錄問題與解決方案：將你本次遇到的問題與最終的解決方案用（電子）筆記型電腦記錄下來，便於後面回顧或參考。

第五步：練習

羅馬不是一天建成的，你也不可能期盼通過解決一兩個問題就能成為解決問題的高手。但是，如果你能以學習的態度來尋求問題的解決辦法，通過以上四個步驟來建立一套解決問題的思維框架，每一個問題的處理都是提高你能力的機會。那麼距離成為一個解決問題的高手，就只差一步了，那就是：練習，練習，再練習。在問題中練習，訓練你的思維方式與習慣。

「我不害怕一次練習1000個踢打動作的人，但我害怕將一個踢打動作練習1000次的人」

總結

其實，解決問題的能力，不論在IT技術領域，還是在其它各個領域，都是一種最基本的技能。當你在說出「這個問題我解決不了」，「這個問題我沒辦法定位」前，試試本文介紹的理解、計劃、分解、卡殼時怎麼處理的建議方法，多一些耐心，一步步實踐，說不定慢慢就看到曙光了。按照這個處理模式或習慣，在日積月累的問題處理中，你可能已在不知不覺成為了解決問題的高手。

參考：

1. //www.freecodecamp.org/news/how-to-think-like-a-programmer-lessons-in-problem-solving-d1d8bf1de7d2/

原文地址：//blog.jboost.cn/think-like-a-programmer.html

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作者：雨歌，可以關注作者公眾號：半路雨歌