【架构基础】架构概念

news2024/11/23 2:58:37

软件架构产生的背景

1972年图灵奖获得者、荷兰计算机科学家Edsger Wybe Dijkstra早在20世纪60年代就开始涉及软件架构概念了。

20世纪60年代第一次软件危机引出了结构化编程，创造了模块的概念。

20世纪80年代第二次软件危机引出了面向对象编程，创造了对象的概念。

到了20世纪90年代软件架构开始流行，创造了组件的概念。

由此可见，模块、对象、组件本质上都是对达到一定规模的软件进行拆分，区别仅仅是随着软件复杂度不断增加，拆分的粒度越来越粗，拆分的层次越来越高。

架构定义

目前软件架构没有统一的定义，下面列举几个比较具有代表性的架构定义：

卡内基梅隆大学SEI--计算系统的软件架构是解释该系统所需的结构体的集合，其中包括软件元素、元素之间的相互关系，以及二者各自的属性。
ISO42010.2011--架构是一个系统的基本组织，体现为其组成部件、部件之间、环境之间的关系，以及支配其设计和演进的原则。
《系统架构》--架构是对系统中实体与实体之间关系所进行的抽象描述，在人类构建的系统中，它可以表述为一系列的决策。

架构设计

架构设计是一门分与合的艺术。

关注点分离（Separation of concerns, SoC）原则主要目的就是为了解决复杂系统如何“分”的问题。将复杂系统根据不同的角度（也即关注点）分解为多个相对独立的部分，再对每个独立部分单独处理，这就是关注点分离。

从不同维度，可以有不同的分离方案。温昱老师的《软件架构设计》一书中的【 2.1.1 关注点分离之道】章节分别从功能职责、通用专用性、大小粒度等不同维度进行分离。

架构的“合”，下面从功能职责划分视角说明，从高层到低层依次为展现层、业务层、数据层。

架构设计需要明确依赖关系规则。一是源码的依赖关系必须只能由高层指向低层，即展现层依赖于业务层或数据层。二是上层模块发生的任何变更，都不应影响到下层模块的实现，如展现层变更，不应影响到业务层或数据层。

对于大型长生命周期的项目，为了保持核心业务层架构的稳定性，避免数据层的变化对业务层影响，业务层不能直接调用数据层的接口读写数据。通常采用依赖倒置原则（DIP）解决源码中控制流与依赖方向的相反性问题，即由高层定义接口，由低层实现接口。此处，由业务层定义接口，由数据层实现接口。

架构设计-RUP 4+1视图方法

1995年，Philippe Kruchten在《IEEE Software》上发表了题为《The 4+1 View Model of Architecture》的论文，引起了业界的极大关注。后来，他加入Rational，演变出著名的“RUP 4+1视图方法”。

逻辑视图（Logical View），设计的对象模型。

逻辑视图关注功能，不仅包括用户可见的功能，还包括为实现用户功能而必须提供的 “辅助功能模块”。它们可能是逻辑层、功能模块、类等。

进程视图（Process View），捕捉设计的并发和同步特征。

进程视图关注进程、线程、对象等运行时概念，以及相关的并发、同步、通信等问题。进程视图和实现视图的关系：进程视图一般偏重程序包在编译时期的静态依赖关系，而这些程序运行起来之后会表现为对象、线程、进程，进程视图比较关注的是这些运行时单元的交互问题。

部署视图（Deployment View），描述了软件到硬件的映射，反映了分布式特性。

部署视图关注 “目标程序及其依赖的运行库和系统软件” 最终如何安装或部署到物理机器，以及如何部署机器和网络来配合软件系统的可靠性、可伸缩性等要求。部署视图和进程视图的关系：进程视图特别关注目标程序的动态执行情况，而部署视图重视目标程序的静态位置问题；部署视图还要考虑软件系统和包括硬件在内的整个 IT 系统之间是如何相互影响的。

实现视图（Implementation View），描述了在开发环境中软件的静态组织结构。

实现视图关注程序包，不仅包括要编写的源程序，还包括可以直接使用的第三方 SDK 和现成框架、类库，以及开发的系统将运行于其上的系统软件或中间件。实现视图和逻辑视图之间可能存在一定的映射关系：比如逻辑视图中的逻辑层一般会映射到实现视图中的多个程序包；再比如实现视图中的源码文件可以包含逻辑视图中的一到多个类。