軟件構(gòu)架

1、軟件構(gòu)架軟件構(gòu)架軟件架構(gòu)軟件架構(gòu)（softwarearchitecture）是一系列相關(guān)的抽象模式，用于指導(dǎo)大型軟件系統(tǒng)各個(gè)方面的設(shè)計(jì)。軟件架構(gòu)是一個(gè)系統(tǒng)的草圖。軟件架構(gòu)描述的對象是直接構(gòu)成系統(tǒng)的抽象組件。各個(gè)組件之間的連接則明確和相對細(xì)致地描述組件之間的通訊。在實(shí)現(xiàn)階段，這些抽象組件被細(xì)化為實(shí)際的組件，比如具體某個(gè)類或者對象。在面向?qū)ο箢I(lǐng)域中，組件之間的連接通常用接口_(計(jì)算機(jī)科學(xué))來實(shí)現(xiàn)。軟件體系結(jié)構(gòu)是構(gòu)建計(jì)算機(jī)軟件實(shí)踐的基礎(chǔ)。與建

2、筑師設(shè)定建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)原則和目標(biāo)，作為繪圖員畫圖的基礎(chǔ)一樣，一個(gè)軟件架構(gòu)師或者系統(tǒng)架構(gòu)師陳述軟件構(gòu)架以作為滿足不同客戶需求的實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)。軟件構(gòu)架是一個(gè)容易理解的概念，多數(shù)工程師（尤其是經(jīng)驗(yàn)不多的工程師）會從直覺上來認(rèn)識它，但要給出精確的定義很困難。特別是，很難明確地區(qū)分設(shè)計(jì)和構(gòu)架：構(gòu)架屬于設(shè)計(jì)的一方面，它集中于某些具體的特征。在“軟件構(gòu)架簡介”中，DavidGArlan和MaryShaw認(rèn)為軟件構(gòu)架是有關(guān)如下問題的設(shè)計(jì)層次：

3、“在計(jì)算的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之外，設(shè)計(jì)并確定系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)成為了新的問題。結(jié)構(gòu)問題包括總體組織結(jié)構(gòu)和全局控制結(jié)構(gòu)；通信、同步和數(shù)據(jù)訪問的協(xié)議；設(shè)計(jì)元素的功能分配；物理分布；設(shè)計(jì)元素的組成；定標(biāo)與性能；備選設(shè)計(jì)的選擇。”[GS93]但構(gòu)架不僅是結(jié)構(gòu)；IEEEWkingGrouponArchitecture把其定義為“系統(tǒng)在其環(huán)境中的最高層概念”[IEEE98]。構(gòu)架還包括“符合”系統(tǒng)完整性、經(jīng)濟(jì)約束條件、審美需求和樣式。它并不僅注重對內(nèi)部的考慮

4、，而且還在系統(tǒng)的用戶環(huán)境和開發(fā)環(huán)境中對系統(tǒng)進(jìn)行整體考慮，即同時(shí)注重對外部的考慮。在RationalUnifiedProcESs中，軟件系統(tǒng)的構(gòu)架（在某一給定點(diǎn)）是指系統(tǒng)重要構(gòu)件的組織或結(jié)構(gòu)，這些重要構(gòu)件通過接口與不斷減小的構(gòu)件與接口所組成的構(gòu)件進(jìn)行交互。從和目的、主題、材料和結(jié)構(gòu)的聯(lián)系上來說，軟件架構(gòu)可以和建筑物的架構(gòu)相比擬。一個(gè)軟件架構(gòu)師需要有廣泛的軟件理論知識和相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)來事實(shí)和管理軟件產(chǎn)品的高級設(shè)計(jì)。軟件架構(gòu)師定義和設(shè)計(jì)軟件的模塊

5、化，模塊之間的交互，用戶界面風(fēng)格，對外接口方法，創(chuàng)新的設(shè)計(jì)特性，以及高層事物的對象操作、邏輯和流程。是一般而言，軟件系統(tǒng)的架構(gòu)（ArchitECture）有兩個(gè)要素：它是一個(gè)軟件系統(tǒng)從整體到部分的最高層次的劃分。一個(gè)系統(tǒng)通常是由元件組成的，而這些元件如何形成、相互之間如何發(fā)生作用，則是關(guān)于這個(gè)系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)的重要信息。詳細(xì)地說，就是要包括架構(gòu)元件（ArchitectureComponent）、聯(lián)結(jié)器（Connect）、任務(wù)流（TASkfl

6、ow）。所謂架構(gòu)元素，也就是組成系統(tǒng)的核心“磚瓦“，而聯(lián)結(jié)器則描述這些元件之間通訊的路徑、通訊的機(jī)制、通訊的預(yù)期結(jié)果，任務(wù)流則描述系統(tǒng)如何使用這些元件和聯(lián)結(jié)器完成某一項(xiàng)需求。建造一個(gè)系統(tǒng)所作出的最高層次的、以后難以更改的，商業(yè)的和技術(shù)的決定。在建造一個(gè)系統(tǒng)之前會有很多的重要決定需要事先作出，而一旦系統(tǒng)開始進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)甚至建造，這些決定就很難更改甚至無法更改。顯然，這樣的決定必定是有關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成敗的最重要決定，必須經(jīng)過非常慎重的研究和考察

7、。歷史早在1960年代，諸如EW戴克斯特拉就已經(jīng)涉及軟件架構(gòu)這個(gè)概念了。自1990年代以來，部分由于在RationalSoftwareCpation和MiCROSoft內(nèi)部的相關(guān)活動，軟件架構(gòu)這個(gè)概念開始越來越流行起來?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)和加州大學(xué)埃爾文分校在這個(gè)領(lǐng)域作了很多研究?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)的MaryShaw和DavidGarlan于1996年寫了一本叫做SoftwareArchitectureperspectiveonanemergi

8、ngDIsci從上面這張圖中可以看出，此系統(tǒng)被劃分成三個(gè)邏輯層次，即表象層次，商業(yè)層次和數(shù)據(jù)持久層次。每一個(gè)層次都含有多個(gè)邏輯元件。比如WEB服務(wù)器層次中有HTML服務(wù)元件、Session服務(wù)元件、安全服務(wù)元件、系統(tǒng)管理元件等。物理架構(gòu)、軟件元件是怎樣放到硬件上的。比如下面這張物理架構(gòu)圖描述了一個(gè)分布于北京和上海的分布式系統(tǒng)的物理架構(gòu)，圖中所有的元件都是物理設(shè)備，包括網(wǎng)絡(luò)分流器、代理服務(wù)器、WEB服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、報(bào)表服務(wù)器、整合服務(wù)

9、器、存儲服務(wù)器、主機(jī)等等。圖3、一個(gè)物理架構(gòu)的例子系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)的非功能性特征，如可擴(kuò)展性、可靠性、強(qiáng)壯性、靈活性、性能等。系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)要求架構(gòu)師具備軟件和硬件的功能和性能的過硬知識，這一工作無疑是架構(gòu)設(shè)計(jì)工作中最為困難的工作。此外，從每一個(gè)角度上看，都可以看到架構(gòu)的兩要素：元件劃分和設(shè)計(jì)決定。首先，一個(gè)軟件系統(tǒng)中的元件首先是邏輯元件。這些邏輯元件如何放到硬件上，以及這些元件如何為整個(gè)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、可靠性、強(qiáng)壯性、靈活性、性能等做出

10、貢獻(xiàn)，是非常重要的信息。其次，進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)需要做出的決定中，必然會包括邏輯結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)，以及它們?nèi)绾斡绊懙较到y(tǒng)的所有非功能性特征。這些決定中會有很多是一旦作出，就很難更改的。根據(jù)作者的經(jīng)驗(yàn)，一個(gè)基于數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)架構(gòu)，有多少個(gè)數(shù)據(jù)表，就會有多少頁的架構(gòu)設(shè)計(jì)文檔。比如一個(gè)中等的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)通常含有一百個(gè)左右的數(shù)據(jù)表，這樣的一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)通常需要有一百頁左右的架構(gòu)設(shè)計(jì)文檔。構(gòu)架描述為了討論和分析軟件構(gòu)架，必須首先定義構(gòu)架表示方式，即描述構(gòu)架

11、重要方面的方式。在RationalUnifiedProcess中，軟件構(gòu)架文檔記錄有這種描述。構(gòu)架視圖我們決定以多種構(gòu)架視圖來表示軟件構(gòu)架。每種構(gòu)架視圖針對于開發(fā)流程中的涉眾（例如最終用戶、設(shè)計(jì)人員、管理人員、系統(tǒng)工程師、維護(hù)人員等）所關(guān)注的特定方面。構(gòu)架視圖顯示了軟件構(gòu)架如何分解為構(gòu)件，以及構(gòu)件如何由連接器連接來產(chǎn)生有用的形式[PW92]，由此記錄主要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決策。這些設(shè)計(jì)決策必須基于需求以及功能、補(bǔ)充和其他方面的約束。而這些決策又

12、會在較低層次上為需求和將來的設(shè)計(jì)決策施加進(jìn)一步的約束。典型的構(gòu)架視圖集構(gòu)架由許多不同的構(gòu)架視圖來表示，這些視圖本質(zhì)上是以圖形方式來摘要說明“在構(gòu)架方面具有重要意義”的模型元素。在RationalUnifiedProcess中，您將從一個(gè)典型的視圖集開始，該視圖集稱為“41視圖模型”[KRU95]。它包括：用例視圖：包括用例和場景，這些用例和場景包括在構(gòu)架方面具有重要意義的行為、類或技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。它是用例模型的子集。邏輯視圖：包括最重要的設(shè)計(jì)

13、類、從這些設(shè)計(jì)類到包和子系統(tǒng)的組織形式，以及從這些包和子系統(tǒng)到層的組織形式。它還包括一些用例實(shí)現(xiàn)。它是設(shè)計(jì)模型的子集。實(shí)施視圖：包括實(shí)施模型及其從模塊到包和層的組織形式的概覽。同時(shí)還描述了將邏輯視圖中的包和類向?qū)嵤┮晥D中的包和模塊分配的情況。它是實(shí)施模型的子集。進(jìn)程視圖：包括所涉及任務(wù)（進(jìn)程和線程）的描述，它們的交互和配置，以及將設(shè)計(jì)對象和類向任務(wù)的分配情況。只有在系統(tǒng)具有很高程度的并行時(shí)，才需要該視圖。在RationalUnified