什么是全栈工程师

文:余果

全栈工程师(Full-Stack Engineer),是一个在IT行业圈子里越来越热门的话题,无论是像Facebook这样的大型公司,还是刚刚起步的初创公司,都开始招募全栈工程师。据说,Facebook声称:“我们只招全栈工程师!”

Facebook只招全栈工程师?

“全栈”是一个外来词,对于中国读者而言,会觉得它很陌生。当我第一次对某人提到“全栈工程师”时,他一头雾水:“全栈?您是说全端工程师吗?”

其实,“全栈”翻译自英文full-stack,表示为了完成一个项目,所需要的一系列技术的集合。“栈”是指一系列子模块的集合。这些软件子模块或者组件组合在一起即可实现既定功能,不再需要其他模块。

全栈中的“栈”与计算机数据结构中的“堆栈”不是同一个概念,后者是指先入后出的串行数据结构。顺便说下,“队列”是指先入先出的串行数据结构。

IT行业之外的人其实很难理解Web开发是多么复杂的工程。人们一般认为,在计算机公司或者互联网公司工作的人,就应该能够解决与计算机相关的所有问题:电脑开不了机、应该买什么型号的手机、家里上不了网,等等。在他们眼中,计算机行业的从业者天生就带有“全栈光环”。

但是拿着这本书的您知道,要开发一个Web页面,工程师需要掌握的知识至少包括:服务器(比如Linux)、数据库(比如MySQL)、服务器端编程语言(比如PHP)、前端标记语言和脚本语言(HTML、CSS、JavaScript)等。这些技术中的每一个,都需要几年的学习和练习才能达到精通的程度。Web工程是一个如此大的专业类别,以至于IT公司为每一个环节都设置了专门的部门和岗位,来把每一个环节做好。

服务器、数据库、服务器端编程语言、HTML、CSS、JavaScript等组合在一起就是一个“栈”。这个“栈”是用来制作Web站点的,所以又叫Web栈(Web-Stack)。1

如果要开发一个在手机中运行的应用,开发者需要的知识包括:服务器、数据库、服务器端编程语言、iOS或者Android开发技术。这些技术的集合称为App栈(App-Stack)。

一个简单的Web栈模型:包含前端技术和后端技术。

一个简单的web栈模型:包含前端技术和后端技术。

我们知道,前端工程师就是负责页面浏览器端编程的人,后端工程师就是负责服务器端编程的人,那么什么才是全栈工程师呢?

对于全栈工程师,业界并没有严格的定义,并不是说一定要一种都不能少地具备哪几项知识才能叫做全栈工程师。我倾向于认为,应该从能力和思维方式两方面,来判定一个人是否是一个合格的全栈工程师。

国外是怎么定义全栈工程师的呢?在著名的问答网站Quora上有人提出了这个问题。一个获得了高票的回答是:

全栈工程师是指,一个能处理数据库、服务器、系统工程和客户端的所有工作的工程师。根据项目的不同,客户需要的可能是移动栈、Web栈,或者原生应用程序栈。

基本上,当客户需要一个全栈工程师的时候,客户需要的是一个全能的“大神”。简单来说,全栈工程师就是可以独立完成一个产品的人。当客户让他去做一些舒适区之外的工作时,他敢于迎难而上,并成功完成任务。

我们每一个工程师,进入到公司和企业工作之后,就会有一个职位头衔。我的职位头衔是“UI工程师”,其他人的头衔可能是“交互设计师”“PHP开发工程师”,等等。“全栈工程师”不需要头衔。他既有全面的技术能力,也渴望跨界工作的状态。

“全栈”好像是一个遥不可及的梦想,所以对于初次了解“全栈工程师”这个概念的工程师而言,有可能觉得“不可思议”或者抱着“这不可能”的排斥心理。但如果我们回头看看Web开发的历史,就知道“全栈”其实没那么难。

Web开发流程

有人曾开玩笑说,全栈工程师是资本家的阴谋,因为老板想雇一个人来做三个人的工作。

其实在2000年第一次互联网泡沫破裂之前,那时候的Web工程师也许符合“全栈工程师”的简单定义:一人包揽整个网站的构建。

那时的Web工程师们所面临的挑战比今天小很多,他们可能只是制作一些静态的页面,不会面对如今富交互的Web应用程序。那时网站可能包含数据库和一些HTML表单,但仅此而已,甚至只需要将一些静态页发布到服务器上。在网站的前端无需视觉设计和交互设计,因为网站屈指可数,市场竞争很小,工程师仅用一些基本的HTML标签和闪亮的GIF图片就可以吸引网民的目光。同时,网站访问量都比较小,前端资源的体积也不大,无需关注服务器压力和CDN,网民对加载速度的容忍度比较高,也不需要过多考虑用户体验。

但随着技术的发展、用户量的增加、客户端种类变多,每一个小小的细节都需要优化和考虑。在海量的访问量面前,也许改变一个按钮的位置和颜色就能影响上千万的订单。如今的互联网产品已不是以一己之力就可以完成的乐高积木了,Web开发需要以某种可控的方式来管理。

于是,所有认真对待互联网产品的大公司都引入了流水线开发流程,在这条流水线上诞生了多个非常专业的职位。

大中型互联网公司的产品研发流水线。

产品经理:产品经理其实是对一个产品负根本责任的管理者。他通常的工作包括制订产品规划、协调多方资源、把控产品方向和质量细节,等等。有时候,他会从头策划一个新的产品,而更多的时候,他是在优化已有产品的一个部分。总之,在流水线中,产品经理需要从策划跟进到发布,是一个非常重要的角色。

用户研究员:用户研究员的工作是研究用户行为,有时候他会从宏观的角度分析数据,有时候也从微观的角度分解用户场景,有时候会召集一些用户专门来访谈,或者观察用户对产品的使用情况。从输出品的角度来说,用户研究员一般输出用户研究报告来交付给产品经理和交互设计师,作为产品设计的目标参考。

交互设计师:交互设计师常被简称为“交互”。他与视觉设计师最大的区别是,交互设计师更多着眼于如何优化用户界面的信息分布和操作流程。交互设计师的输出品一般是描述用户与网站“交互”过程的流程图,以及描述页面信息结构的线框图。输出的线框图会交付给视觉设计师。

视觉设计师:在细分交互设计师和视觉设计师的大公司,视觉设计师根据交互设计师输出的线框图来做一些润色和设计,输出最终的产品视觉稿之后将视觉稿交付给前端工程师。在一些不细分交互设计师和视觉设计师的小公司,二者被统称为“设计师”,他们的职责就是负责整个用户界面的设计。

前端工程师:产品视觉稿在得到产品经理和交互设计师等多方确认之后,会交给前端工程师,由前端工程师制作页面,实现视觉稿以及交互功能。从头衔上的变化就可以看出,这时候才真正开始编码。前端工程师需要非常熟悉HTML、CSS和JavaScript,以及性能、语义化、多浏览器兼容、SEO、自动化工具等广泛的知识。2

后台工程师:使用服务器编程语言,进行服务器功能的开发。在编程语言的选择上,很多公司都会出于团队已有成员的知识储备、程序员的供给量或者语言性能方面来进行选择。在这一方面,后台语言的选择是相对自由的一件事,不像前端工程师,为了页面兼容性,必须使用HTML和CSS。如果关注各大公司招聘信息的话,您就会了解,不同公司使用不同的后台语言,比如传统的C#和C++、Java、PHP,或者新潮的RoR和Python。小公司的后台工程师除了负责功能开发,可能还会负责服务器的配置和调试、数据库的配置和管理等工作。在大公司,这些工作会分别委派给后台工程师、运维工程师、数据库管理员(DBA)等岗位。

运维工程师:运维工程师是跟服务器打交道的人,他会关注服务器的性能、压力、成本和安全等信息。

测试工程师:顾名思义,测试工程师保证产品的可用性,即使在小公司,这一职位也是不可或缺的。

流水线的优势

由于有了流水线,其中每个职位的可用工作时间都会作为“资源”来管理,因此需要一位项目经理来把控项目进度,并对人力资源进行调控。比如一个项目立项时,就要预约好这个周期版本需要实现哪些优先级较高的特性,而把优先级不那么高的特性推迟。对于确定在这一周期要实现的特性,就要安排本周进行设计、下周完成开发、下下周进行测试等。

在项目管理中,经常会用到甘特图。甘特图(Gantt Chart)是柱状图的一种,显示项目、子项目、进度以及其他与时间相关的系统的进展情况。

流水线在大公司的任何一个严谨的大型项目里都是必不可少的,因为无论是Web产品还是App产品,它的复杂性都已经超出了单个工程师可以控制的程度。通过把复杂度分解到各个组件,每一个组件就可以进行很好的质量控制。

用于项目管理的甘特图。

用于项目管理的甘特图。

Web页面的生成和传递需要经历复杂的过程,因此容错能力就是首当其冲要考虑的问题。数据从位于深圳某个机房里的服务器传输到用户手机浏览器页面上进行运算和渲染,这个过程中的每个环节都可能出错,所以每一步都要做好容错处理。如果服务器出现错误,是否能在30秒内切换到备用机?后台数据异常时返回什么结果给前端,等等。

Web页面可以在无数种设备上显示。兼容性在此时成为了前端工程师需要考虑的一个重要问题。不同的用户在不同手机上浏览页面,显示的方法会有些许不同,甚至要考虑到如果浏览器不支持JavaScript,则需要给出特定的提示。 模块化的Web开发流程在很大程度上提高了服务的可靠性和可用性,让我们对每一个环节都能单独进行测试。这让大型Web开发真正变得可管理、可控制、质量可评估。

模块化的Web开发流程在很大程度上提高了服务的可靠性和可用性,让我们对每一个环节都能单独进行测试。这让大型Web开发真正变得可管理、可控制、质量可评估。

流水线带来的另外一个好处是,产品以团队的方式来运作和生产,公司不会过于依赖某一个工程师。团队即使失去某个工程师,其他人也可以接手他的工作,快速理解他负责的那一部分工作内容。对于有些经理来说,宁可雇用多个可管理的普通工程师,也不愿意聘请一个不可管理的天才工程师。

所以到现在,我们可以看到大部分互联网公司都会招聘很多专门的工程师,比如前端工程师、交互设计师,还有一些具体到实现语言的工程师(比如PHP程序员),这都是为了提高可靠性、可用性和可管理性。

刚才我们说到,一个基本的Web栈由服务器、数据库、服务器端编程语言、HTML、CSS、JavaScript构成;一个基本的App栈由服务器、数据库、服务器端编程语言、手机客户端编程语言等技术构成。您可能已经注意到,App栈跟Web栈在后台技术上几乎是完全相同的,只有在跟用户最接近的那一端采用了不同的技术——要么使用HTML制作用户界面,要么使用客户端编程语言制作用户界面。

这是因为,无论是Web还是App,本质上都是软件,它的架构方法是类似的。服务器端接收数据和发送数据,它无需关注客户端采取何种技术制作用户界面。客户端处理用户交互以及显示数据,它不关心服务器使用的是Java还是PHP。如果说开发一款软件就像制造一辆汽车,那么服务器端就像动力系统,客户端就像汽车的车身,不同的动力系统和车身可以自由组合搭配(我不太熟悉汽车的制造过程,这里只是作个比喻)。

服务器和客户端之间通过HTTP协议传递信息。正是因为HTTP协议的通用性,使得服务器端和客户端得以实现完全的技术分离。无论是开发Web服务还是手机里运行的App,一套后台开发技术,可以为所有的前端展现方式实现软件的商业逻辑。

HTTP协议类似于汽车组装过程中的一个通用标准,动力系统和车身都要采用这个统一的标准来实现才可能完美对接。

用户量的大小、服务器承受压力的能力、软件对服务器计算量的要求、对服务器响应速度的要求……诸多因素会影响开发者决定使用哪一种后台技术。汽车的动力性能主要由发动机来决定,汽车厂商也会根据市场需求、消费者定位和制造成本等综合考虑使用哪一种发动机。

而前端技术是根据产品所面向的用户来选择,这要看用户是更喜欢用浏览器还是手机应用来使用服务。就好像汽车的造型要考虑消费者喜欢什么样式的外观。

如果二者功能分离得当,后台服务跟前台服务一般可以自由搭配,互不干涉。

如果服务器逻辑和客户端逻辑分离得当,二者可以自由搭配。

如果服务器逻辑和客户端逻辑分离得当,二者可以自由搭配。

“各司其职”的弊端

虽然流水线式的职业划分和工程管理有很多优点,但是它就像一把双刃剑,在带来高可控性、可用性和可管理性的同时,也给工程师带来了一些困境。

工程师职责不清导致效率低

因为分工太细,所以在不同职业的交接处往往会有一些既不属于上游,也不属于下游的“灰色地带”。

这部分工作没有明确规定由谁去做,所以有时候时间会浪费在沟通上。员工会认为自己的头衔代表了自己的责任边界。比如,一个前端工程师可能会不加思考地实现视觉设计稿,因为他的岗位说明里规定了自己的职责,这其中不包括质疑设计稿,所以他忽视了自己的最终目标:让产品更好。

在一个开放平等的环境中,他实际上可以对影响可用性和性能的设计提出自己的想法。甚至如果他很熟悉这个项目的话,对设计的一致性和一些交互细节都可以说出自己的看法。

工程师缺乏主人感导致产品质量差

流水线工作流程对专精工程师的要求是,能很好地执行动作或者执行任务,而不需要对产品的目标有很好的理解。其实在工程师的初级阶段,执行任务的能力是必需的,因为他还没有能力把握产品的目标,而且也需要更多的练习来提升专业能力。但随着经验的积累,如果工程师还不能对产品整体有自己的理解和贡献,就很容易缺乏主人感,要么他会跳槽,要么产品本身缺乏亮点而导致失败。

工程师缺乏全局的视野影响个人成长

当工程师希望晋升到更高级的职位,如高级工程师或者管理岗位时,公司对他的大局观会有更高的要求,这就不仅仅是做好“分内”的工作就行的。

高级工程师需要有对设计的理解、对后台知识的了解,以及有跨团队推动项目的能力。长期研究专精的专业知识会让一个人视野变窄,变成“学术派”,而不是“实践派”。

更多角色导致项目效率低下

软件工程项目与工业中的标准流程化项目有一个很大的区别:标准流程化项目中每一个流程所接受的输入都是一样的,所需要的输出也都是完全相同的。

比如,一个汽车生产流水线,将“造汽车”这个任务分解成“造轮胎”“造方向盘”等。流程拆分得越细,每一个工人或者机器人就能做得越快,整个流水线就会运转得越快。但是在软件工程项目中,我们把任务拆分给多个角色,每一个角色需要同样多的时间去理解需求,在上下游时间的安排中也往往会增加一些缓冲时间,比如周一安排设计,但是为了防止延期风险,会安排周三再制作前端页面。每一个角色的工作时间都会变长,而且交接也增加了缓冲时间,这样整个项目的时间就会被延长。

全栈工程师登上舞台

因为各司其职的工作流程有效率低下、成本高的缺点,所以很多创业公司都不会配备齐全的流水线,而是希望采用更灵活的方式来组建团队,全栈工程师也因此成为了理想的选择。但是全栈工程师的兴起还离不开这两个重要因素:技术的发展,以及提供PaaS服务的平台越来越多。

根据StackOverflow在2015年进行的开发者问卷调查,有32.4%的开发者是全栈工程师,这一比例连续三年来逐年上升。

您是哪一种类型的开发者?截图来自2015年StackOverflow开发者调查。

您是哪一种类型的开发者?截图来自2015年StackOverflow开发者调查。

技术的发展

提到全栈技术,不得不提一个代表性的全栈框架——MEAN,它是MongoDB-Express-AngularJs-Node.js的缩写,是从数据库、服务器到前端页面的一个完整技术栈。

MongoDB是一个面向文档的、NoSQL类型的数据库。MongoDB颠覆了传统的基于表的数据存储方式,而采取了类似JSON的文档结构来存储数据,因而它在储存数据时可以更加灵活。

Express是一个Node.js框架,可以创建灵活的Web服务,比如单页面应用程序、多页面应用程序和混合型App。

AngularJS是一个开源的JavaScript框架,由Google和开源社区共同维护,它用来创建单页面应用程序。它的目标是使用model-view-controller模式来规范Web应用程序,让开发和测试富交互的单页面应用程序变得更加轻松。

Node.js是一个运行在服务器端的JavaScript运行环境,它的底层是基于Chrome的JavaScript运行环境——V8引擎。Node.js可以作为服务器端语言,用来创建快速、可扩展的应用程序。Node.js也可以在本机运行,做一些本地操作,比如加速本地开发流程,或者实现一键发布。

MEAN可以说是传统的LAMP方案的有力竞争者。因为从服务器端到页面端都采用同样的语言(JavaScript)和同样的架构模式(MVC),所以一个擅长JavaScript的工程师可以兼顾前后端的开发,并且前端模板代码和后台模板代码是可以复用的。

提供PaaS服务的平台越来越多

随着Web技术的发展和开源社区的积极努力,有很多公司提供便宜又方便的一条龙服务,可以解决独立开发者的大量麻烦。

比如Amazon提供的PaaS(Platform as a Service,平台即服务),就可以让创业公司的开发者省去架设和维护服务器的麻烦。

而GitHub在2012年获得了一亿美元融资,也可以看出市场对代码托管市场的信心。可以预期,未来可能会出现越来越多为开发者提供服务的公司。以后,小公司也可以用更低廉的价格获得世界级的IT服务支持,毫无疑问,更多的IT服务将托管在第三方的服务器上。

VPS(Virtual Private Server,虚拟专用服务器)是把一台物理服务器虚拟成多个虚拟专用服务器的服务。每个VPS都可分配独立的公网IP地址,运行独立的操作系统,拥有独立的磁盘空间、内存、CPU资源、进程和系统配置,模拟出“独占”使用计算资源的体验。

EngineYard为开发者提供一条龙服务(截图来自www.engineyard.com)。

EngineYard为开发者提供一条龙服务(截图来自www.engineyard.com)。

全栈工程师的发展前景

纪录片“寿司之神”讲述了86岁的顶级寿司制作者小野二郎的故事。小野二郎心怀追求极致的匠人心态,终其一生,他都在握寿司,永远以最高标准要求自己跟学徒,观察客人的用餐状况,微调寿司,确保客人享受到究极美味。他的寿司店只有10个座位,上厕所都需要去店外的公共场所,但是这样一间小店获得了米其林三星的顶级评价,这意味着仅仅为了享受美食就专程来到这个国家都是值得的。我想小野二郎就是专精工程师的代表,他日复一日地磨练和提高自己的技艺,他不会想要上市或者在全国开满连锁店,也不去追逐更大的商业回报,只为了自己内心对完美的追求。

确实,全栈工程师不是唯一成功的方式,也不是所有工程师的最终归宿。无论您是渴求成就感,还是物质回报,都有很多路径可以达到。如果能在任何专精的职业中努力做到名列前茅,就能获得巨大的回报,就像顶级的寿司制作者小野二郎。

而我推崇的全栈工程师则是与专精工程师不同的另一条道路。全栈工程师除了在一个专精知识领域有深入研究之外,还以知识广博和解决问题能力强著称。所以我认为有志成为全栈工程师的学习者,要有这样几个觉悟。

一专多长

我跟一位行业专家讨论过全栈工程师的话题,他不是很赞同全栈工程师这个方向。他认为,工程师应该有专精的技能和目标,如果初学者贪图大而全,反而样样不精。我理解他的担心,如果一个工程师没有坚实的基础(比如专业理论知识,对常用设计模式的理解,或者特定职业的基础知识),那么了解的非本专业技能越多,越容易迷失。

所以我认为,全栈工程师首先要“一专多长”。

一专多长的意思是,工程师首先有一个专精的方向,在这个方向上足够精通之后(高级工程师级别),以此为突破点去学习更多的知识,增加自己的长处。如果还没有获得某个方向上足够深入的理解,就不要囫囵吞枣地去学习其他领域的知识。

全栈工程师最好“一专多长”。

全栈工程师最好“一专多长”。

有些知识需要时间的积累,并不是快速阅读就可以掌握的。“全栈工程师”这个名词可能会引起读者的误解。勿在浮沙筑高台,“全栈”是一个长期积累的过程,是专精型工程师在不断解决问题的过程中积累知识和经验所形成的能力,而不是一蹴而就的过程。

解决问题,而不是醉心技术

公司存在的意义就是解决问题,公司要解决用户的问题,而员工要解决公司的问题。

公司的问题可能是降低成本、扩大用户群、增加成交量、优化性能,等等。不同的问题优先级不一样,投入同样的时间,有的项目能为公司增加上百万的收入,而有的项目却只能增加几万。

互联网领域发展很快,问题的优先级永远都是在动态变化的,所以团队往往每半年或者三个月就要回顾一下当前形势,并制定新的工作计划。如果新计划不是您擅长的,怎么办?您应该马上开始学习新的技术,这就是我说的关注问题,而不是醉心技术。

无论个人的目标和兴趣是创业,还是单纯希望学习更多的技术,或者学习项目管理,全栈工程师都是一个不错的努力目标。而随之而来的收益也是非常大的。

在大公司,程序员逐渐由初级工程师成长为高级工程师后,在专业技术能力上不断接近极限,公司对工程师的要求也逐渐提高,特别是要求他扩大“影响力”。如何创造更大的影响力?影响力就是跨界解决问题。高级工程师可以选择往上下游去扩展自己的能力,并承担更多的责任,给公司带来更大的收益,也给自己带来更大的成长空间。

在创业公司做工程师会由于“形势所迫”不得不做很多不熟悉的工作,也就是“舒适区之外”的工作。虽然说小公司没钱聘请更多员工是最直接的外在因素,但是全栈工程师的成长并不是靠外力,而是自我驱动。程序员在小公司里主动去承担更多责任,自己跟公司都会获得相应的成长。假如公司上市扩张,自己能获得巨额的回报,即使公司失败,自己也能获得锻炼。

在自由职业市场,全栈工程师是最闪耀的明星。因为全栈工程师能独立创作产品,所以很容易被市场接纳。比如WordPress主题设计、App开发、网站开发,等等。全栈工程师也能轻松搭建自己的作品网站,而不像后台工程师的作品那样,不太容易展示的后台组件。

全栈工程师还是天生的创业者,因为自己可以独立完成一个产品模型,所以可以用最快的速度去测试自己的想法。从工作中锻炼出来的发现问题、洞察需求、设计解决方案并开发出初始版本产品的能力,是全栈工程师最大的优势。也许这就是为什么有些创业者说“我们就差一个程序员了”的时候,程序员们都会把他当成一个笑话。

总之,全栈工程师是一个能够在所有场合发光发热、实现个人价值的职业。在未来,中国也会涌现出越来越多优秀的全栈工程师。

最后,关于上文中提到的“Facebook只招全栈工程师”是一条谣传。从公司文化的角度来讲,Facebook鼓励员工以开放的心态解决问题,不因为自己的头衔给自己设限。他们仍然招聘各种职位,您可以在官方网站上找到正在招聘的职位。我在Facebook参观的时候,看到一面墙上贴着写有“DONE IS BETTER THAN PERFECT”3的海报,在此与君共勉。

摘自《Web全栈工程师的自我修养》

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3 推荐
  • 乌买买 2015-09-02 10:11

    第一本讲全栈工程师的书,写的很好,受益匪浅!

    1
猫叔郭志敏
猫叔郭志敏 V6

北京 丰台

4.6K经验值

http://weibo.com/jiuyuepachong/

异步社区前小编,已离职。

社区合作请联系  @异步君

在图灵教育任职不到四年,从事微博、微信、社区的媒体运营工作,曾在人民邮电出版社-信息技术分社任产品经理,负责异步社区电子书、微博、微信、技术会议、其他社区的合作。

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