系列文章目录

系统架构设计师：

第一部分 企业信息化战略与实施
第二部分 软件工程
第三部分 软件架构设计

文章目录

  • 系列文章目录
  • 前言
    • 1.软件架构的概念
    • 2.软件架构的发展史
    • 3.软件架构建模
  • 二、软件架构的风格
  • 三、架构描述语言ADL
  • 四、特定领域软件架构
  • 五、基于架构的软件开发
  • 六、软件质量属性
  • 七、软件架构评估
  • 八、软件产品线
  • 九、构件与中间技术
  • 十、Web架构设计
  • 总结

前言

软件架构设计

# 一、软件架构的概念

1.软件架构的概念


         体系结构 = 架构
         架构设计就是需求分配，即将满足需求的 职责分配到组件上。

  • 软件架构风格是描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式。架构风格定义一个系统家族，即一个体系结构定义一个词汇表和一组约束。词汇表中包含一些构件和连接件类型，而这组约束指出系统是如何将这些构件和连接件组合起来的。
  • 软件架构为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象，由构成系统的元素的描述、这些元素的相互作用、指导元素集成的模式以及这些模式的约束组成。
  • 软件架构是项目干系人进行交流的手段，明确了对系统实现的约束条件，决定了开发和维护组织的组织结构，制约着系统的质量属性。
  • 软件架构使推理和控制的更改更加简单，有助于循序渐进的原型设计，可以作为培训的基础。
  • 软件架构是可以传递和可复用的模型，通过研究软件架构可能预测软件的质量。

2.软件架构的发展史

3.软件架构建模

  • 结构模型：以架构的构件、连接件和其他概念来刻画结构
  • 框架模型：不太侧重描述结构的细节而更侧重整体的结构
  • 动态模型：系统的“大颗粒”的行为性质
  • 过程模型：构建系统的步骤和过程
  • 功能模型：由一组功能构建按层次组成，下层向上层提供服务

二、软件架构的风格

架构：

  • 架构设计的一个核心问题是能否达到架构级的软件复用
  • 架构风格反映了领域中众多系统所共有的结构和语义特性，并指导如何将各个构件有效地组织成一个完整的系统。
  • 架构风格定义了用于描述系统的术语和一组指导构建系统的规则。

架构风格：

  • 数据流风格：批处理序列、管道-过滤器
    1、批处理序列：构件为一系列固定顺序的计算单元，构件之间只通过数据传递交互。每个处理步骤是一个独立的程序，每一步必须在其前一步结束后才能开始，数据必须是完整的，以整体的方式传递。
    2、管道-过滤器：每一个构件都有一组输入和输出，构件读输入的数据流，经过内部处理，然后产生输出数据流。这个过程通常是通过对输入数据流的变换或计算来完整的，包括通过计算和增加信息以丰富数据、通过浓缩和删除以精简数据、通过改变记录方式以转化数据和递增地转化数据等。这里的构件称为过滤器，连接件就是数据流传输的管道，讲一个过滤器的输出传到另一个过滤器的输入。早期编译器就是采用这种架构。要一步一步处理的，均可考虑采用此架构风格。
  • 调用/返回风格：主程序/子程序、面向对象、层次结构
    1、主程序/子程序：单线程控制，把问题划分为若干个处理步骤，构件即为主程序和子程序，子程序通常可合称为模块。通过调用作为交互机制，即充当连接件的角色。调用关系具有层次性，其语义逻辑表现为主程序的正确性取决于它调用的子程序的正确性。
    2、面向对象：构件是对象，对象是抽象数据类型的实例。在抽象数据类型中，数据的表示和他们的相应操作被封装起来，对象的行为体现在其接受和请求的动作。连接件即是对象间交互的方式，对象是通过函数和过程的调用来交互的。
    3、层次结构：构件组织成一个层次结构，连接件通过决定层间如何交互的协议来定义。每层为上一层提供服务，使用下一层的服务，只能见到与自己邻接的层，通过层次结构，可以将大的问题分解为若干个渐进的小问题逐步解决，可以隐藏问题的复杂度，修改某一层，最多影响其和相邻的两层（通常只能影响上层）
        层次结构-优点：
            1.这种风格支持基于可增加抽象层的设计，允许将一个复杂问题分解成一个增量步骤序列的实现。
            2.不同的层次处于不同的抽象级别：越靠近底层，抽象层级越高；越靠近顶层，抽象级别越低。
            3.由于每一层最多只影响两层，同时只要给相邻等提供相同的接口，允许每层用不同的方法实现，同样为软件复用提供了强大的支持。
        层次结构-缺点：
            1.并不是每个系统都可以很容易地划分为分层的模式。
            2.很难找到一个合适的、正确的层次抽象方法。
  • 独立构件风格：进程通信、事件驱动系统（隐式调用）
    1、进程通信：构件是独立的过程，连接件是消息传递。构件通常是命名过程，消息传递的方式可以是点对点、异步或同步方式，以及远程过程（方法）调用等。
    2、事件驱动系统（隐式调用）：构件不直接调用一个过程，而是触发或广播一个或多个事件。构件中的过程在一个或多个事件中注册，当某个事件被触发时，系统自动调用在这个事件中注册的所有过程。一个事件的触发就导致了另一个模块中的过程调用。这种风格中的构件是匿名的过程，他们之间交互的连接件往往是以过程之间的隐式调用来实现的。主要优点是为软件复用提供了强大的支持，为构件的维护和演化带来了方便，其缺点是构件放弃了对系统计算的控制。
  • 虚拟机风格：解释器、基于规则的系统
    1、解释器：解释器通常包括一个完成解释工程的解释引擎、一个包括被解释的代码的存储区、一个记录解释引擎当前工作状态的数据结构，以及一个记录源代码被解释执行的进度的数据结构。具有解释器风格的软件中含有一个虚拟机，可以仿真硬件的执行过程和一些关键应用，其缺点是执行效率比较低。
    2、基于规则的系统：基于规则的系统包括规则集、规则解释器、规则/数据选择器和工作内存，一般用在人工智能领域和DSS中。
  • 仓库风格（以数据为中心的风格）：数据库系统、超文本系统、黑板系统
            仓库风格中构件分为两种：一种是中央数据结构，保存系统的当前状态；另一种是独立构件，对中央数据存储进行操作。
    1、数据库系统
    2、黑板系统：（以数据库系统为基础）包括知识源、黑板和控制三部分、知识源包括若干独立计算的不同单元，提供解决问题的知识。知识源相应黑板的变化，也只修改黑板；黑板是一个全局数据库，包括问题域空间的全部状态，是知识源相互作用的唯一媒介；知识源相应是通过黑板状态的变化来控制的。黑板系统通常应用在对于解决问题没有确定性算法的软件中（信号处理、问题规划和编译器优化等）
    3、超文本系统：构件以网状连接方式相互连接，用户可以在构件之间进行按照人类的联想思维法功能室

三、架构描述语言ADL

四、特定领域软件架构

五、基于架构的软件开发

六、软件质量属性

七、软件架构评估

八、软件产品线

九、构件与中间技术

十、Web架构设计

总结

系统架构设计师-软件架构设计

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