长文图解：详解金字塔原理如何应用于架构设计

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。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思考工具。

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，等到大家对问题有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，还应该进一步去分析金字塔原理的内在结构，而内在结构我们可以从横向和纵向两个维度去分析。

2.1 纵向结构

金字塔的纵向结构体现了两个原则：结论先行和以上统下，我们分别进行分析。
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
  

在此模型基础上我们可以进行简化，从而减少要素的数量，这样更加易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，那么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。然后我们再用2W1H模型组织论点，到这里一个金字塔的基本结构就已经搭建完成：

2.2 横向结构

现在我们需要思考如何组织论据，这就要使用横向结构的两个原则：归类分组和逻辑递进。我们分别进行分析。
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：
时间维度

• 事前、事中、事后
  
• 短期、中期、长期
  

结构维度

• 信息部、行政部、人力部
  
• 开发组、测试组、运维组
  

程度维度

• 高级、中级、初级
  
• 重要、次要、不要
  

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：怎样减少代码上线错误。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做好单元测试，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。
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。

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。

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，例如时间维度按照事前、事中、事后进行排列，程度级别按照高级、中级、初级进行排列，这样排列的优点是符合理解和记忆的习惯。

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，我认为要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，人力投入量直接影响执行节奏。
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，所以我们可以设置几个里程碑节点，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，这个工具可以助力方案减少缺失环节，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。欢迎大家关注公众号「JAVA前线」查看更多精彩分享文章，主要包括源码分析、实际应用、架构思维、职场分享、产品思考等等，同时欢迎大家加我微信「java_front」一起交流学习

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