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软件架构学习小结


发布时间:2013-10-4  来源:admin

软件架构设计系统整体架构,从需求到设计的每个细节都要考虑到,把握整个项目,使设计的项目尽量效率高,开发容易,维护方便,升级简单。本文从架构师职责、软件架构定义、设计架构、评估架构、架构管理等方面来描述了解软件架构的含义和怎样设计软件架构。

一、软件架构师的职责

架构师分为以下几大类:业务架构师、主题领域架构师、技术架构师、项目架构师(J2EE架构师、.NET架构师等)、系统架构师。

1、架构师的职责主要体现

架构师的职责就是设计一个公司系统的基础架构,并提供关于怎样建立和维护系统的指导方针。具体来讲,架构师的职责主要体现在以下几方面:

1)、负责公司系统的架构设计、研发工作。

2)、承担从业务向技术转换的桥梁作用。

3)、协助项目经理制定项目计划和控制项目进度。

4)、负责辅助并指导系统分析开展设计工作。

5)、负责组织技术研究和攻关工作。

6)、负责组织和管理公司内部的技术培训工作。

7)、负责组织及带领公司内部员工研究与项目相关的新技术。

8)、管理技术支撑团队并给项目、产品开发实施团队提供技术保障。

9)、理解系统的业务需求,制定系统的整体框架(包括、技术框架和业务框架)。

10)、对系统框架相关技术和业务进行培训,指导开发人员开发。并解决系统开发、运行中出现的各种问题。

2、构架设计师必须具备的技能

经验:既包括在问题领域的经验(通过彻底了解需求),也包括在软件工程领域的经验。对于一个构架团队,这些素质要求可由各团队成员来分别承担,但其中至少要有一名构架设计师能够把握项目的全局。

领导才能:能够推动各个团队的技术进展,并能在压力下作出关键性的决策然后将其贯彻到底。要提高效率,构架设计师和项目经理必须紧密协作。构架设计师主要负责解决技术问题,项目经理主要负责解决行政管理问题。构架设计师必须有权在技术问题上作出决定。

沟通:能够赢得他人的信任,以对其进行说服、激励和指导。构架设计师不能靠命令进行领导,而必须要赢得项目中其他人员的赞同。为了提高效率,构架设计师必须赢得项目团队、项目经理、客户、用户群体以及管理团队的尊敬。

以目标为中心、积极主动:不懈地追求成效。构架设计师是推动项目发展的技术动力,而不是空想家。在其职业生涯中,成功的构架设计师一直都要在捉摸不定和承受压力的情况下作出折衷决定。构架设计师只有将注意力集中在该做的事情上,才能在项目中取得成功。

专业:精通构架设计的理论、实践和工具,并掌握多种参考构架、主要的可重用构架机制和模式(例如J2EE架构等)。具备系统设计员的所有技能,但涉及面更广、抽象级别更高。

二、软件架构、架构模式、参考模型、参考架构

1、对于软件架构定义有很多种,通用的定义是:某个软件或计算机系统的软件架构是该系统的一个或多个结构,他们由软件元素,这些元素的外部可见属性以及这些元素之间的关系组成。
这里所说的某个元素的“外部可见属性”是指其他元素对该元素所做的假设,如它所提供的服务、性能特征、错误处理、共享资源的使用,等等。

其他的定义包括:架构是一种高层设计。架构是系统的总体结构。架构是一个软件或系统的组件、组件之间的相互关系以及管理其设计和演变的原理和方针的结构。架构是组件和连接器。

2、架构模式是对元素和关系类型以及一组对其使用方式的限制的描述。

3、参考模型是一种考虑数据流的功能划分。

4、参考架构是映射到软件元素(它们相互协作,共同实现在参考模型中定义的功能)及元素之间数据流上的参考模型。

5、软件架构、架构模式、参考模型、参考架构之间的关系:

软件结构 关系
 
适用环境
分解 是一个子模块;与之共享秘密 资源分配、项目结构化和规划;信息隐藏、封装;配置控制
使用 要求正确出现 设计子集;设计扩展
分层 要求正确的出现、使用服务、提供抽象 增量式开发;在“虚拟机”可移植性之上实现系统
是一个实例;共享访问方法 在面向对象的设计系统中,从一个公共的模版中产生快速的、相近的实现
客户机-服务器 与之通信;依赖于 分布式操作;关注点分离;性能分析;负载平衡
进程 与之并发运行、可能会与之并发运行;排除;优先于等 调度分析;性能分析
并发 在相同的逻辑线程上运行 确定存在资源争用,线程可以交叉、连接、被创建或被杀死的位置
共享数据 产生数据;使用数据 性能;数据完整性;可修改性
部署 分配给;移植到 性能、可用性、安全性分析
实现 存储在 配置控制、集成、测试活动
工作分配 分配到 项目管理、最佳利用专业技术、管理通用性

注:在<Pattern-Oriented Software Architecture (面向模式的软件体系架构) >中首次提出了8种体系结构模式: 层(Layers)、管道和过滤器(Pipes and Filters) 、黑板(Black board )、代理者(Broker)、模型-视图-控制器(Model-View-Controller)、表示-抽象-控制(Presentation-Abstraction-Control)、微核(Microkernel)、映像(Reflection)。

6、架构定义中指出系统由多种结构构成的,下面列出一些常见的结构。

7、质量属性

系统从设计、实现到部署的整个过程中考虑质量属性的实现。质量属性包括下列三类:

(1)、系统的质量属性。(可用性、可修改性、性能、安全性、可测试性和易用性)

(2)、受架构影响的商业属性。(上市时间、成本和收益、所希望的系统生命期的长短、目标市场、推出计划、与老系统的集成)

(3)、与架构本身相关的一些质量属性。(概念完整性、正确性与完整性、可构建性)

六个质量属性的战术列表:

三、设计架构

几乎在我们遇到的所有成功的面向对象系统中都具有但失败的系统中缺少的两个特性是:存在一个强大的构架构想,应用管理良好的迭代式增量开发周期。功能、质量和商业需求的某个集合“塑造”了构架。我们把这些塑造需求称为“构架驱动因素”。

构架设计必须按需求分析进行,但不需要在需求分析完成后在开始构架设计。实际上,在确定了关键的构架驱动因素后,就可以开始构架设计了。当设计了构架的足够多的部分后,就可以开始开发骨架系统了。该骨架系统在上面进行迭代开发(以及其在任何一个点交付的能力)的框架。组织结构对构架产生影响。

属性驱动的设计(ADD)是一个用于设计构架以满足质量需求和功能需求的方法。ADD把一组质量属性场景作为输入,并使用对质量属性实现和构架之间的关系的了解,对构架进行设计。

ADD步骤:

(1) 选择要分解的模块。

(2) 根据这些步骤对模块进行求精。

对需要进一步分解的每个模块重复上述步骤。

在设计架构过程中可以重用架构,重用一些技术以方便来实现架构与设计。高层重用技术分类

高层重用

设计模式

框架

软件架构

架构风格

架构设计风格

架构框架

架构平台

设计模式:使用相互通信的类和对象可为常见的设计问题提供通用的解决方案。为了帮助用户掌握模式的概念并有效地设计模式,我通常为设计模式的描述提供一个带有比喻性的抽象。常见的设计模式有:Fvacade(外观模式),它为子系统中的一系列动作提供一个统一接口;Ovbserver(观察者模式),具体的设计模式内容参考GOF23设计模式。
框架:提供一组相互协作的类及运行时对象,用于生成某些特定领域的应用软件。我们可以根据特定应用的需求方便地对框架中的抽象和类进行定制,以重用框架的设计和代码。

软件架构:编制软件也称为架构软件。一个可操作的软件内部应具有某种形式的架构。软件架构技术中可重用的实体可以进一步地分为4类:架构风格、架构设计风格、架构框架、架构平台。

架构风格给出了精心设计的软件全局的通用形态。例如,Shaw和Garlan提出了7种架构风格:管道和过滤器、面向对象的组织、隐式调用、分层系统、仓库、状态机、解释器,及过程控制。

架构设计风格给出了软件架构的设计方法论。Shaw将众多的设计风格分类为如下8种:功能分解、数据流、面向对象、状态机、面向事情、过程控制、数据结构及决定表。

架构框架是来为详细而完整的框架,它为开发特定领域的应用系统使用了一系列多种架构设计风格。一个采用了某些设计风格的软件架构制品,只有当它具有完备的文档,并具备包含一个特定的应用领域所需要的充分灵活性时才可以作为软件框架来重用。

架构平台提供了一个可以适应多种应用系统的灵活的底层结构,架构平台的设计目的即是为了应用软件的互操作性提供硬件平台及操作系统平台无关环境。我们可以将它们用做底层结构,以促进对象级的协作和重用。对象管理组织(OMG)的通用对象请求代理体系结构(Common Object Request Broker Architecture,CORBA)即是一个示例。

四、架构评估方法

软件构架的评估方法:SAAM和ATAM。这里只详细说明ATAM方法。

ATAM一种进行构架评估的综合方法,ATAM是评估软件构架的一个健壮的方法。在该方法中,项目决策者和涉众要清晰地阐述一个准确的质量属性需求列表(以场景的方式),并说明与实现每个高优先场景相关的构架决策。然后,把这些决策确定为有风险决策或无风险决策,以找到构架中任何存在问题的地方。

ATAM不是需求评估。

ATAM不是代码评估。

ATAM不包括实际的系统测试。

ATAM不是一个准确的手段,但它识别了构架中可能存在风险的区域。这些风险包含在敏感点和权衡中。

ATAM活动的4个阶段:

在第0阶段(合作关系和准备)确定细节:人员名单,时间,地点;评估小组获取资料并进行初步了解分析。

第1阶段,评估阶段,决策者参与,小组开始信息收集与分析;耗时约1周。1~2周中断期,评估小组进一步以非正式方式了解构架。

第2阶段,评估阶段,涉众参与,分析继续;约2天。

第3阶段,后续阶段,生成最终报告,进行评估活动总结;1周。

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