细化架构设计

多视图的方法不仅仅是架构归档技术，更是指导我们进行架构设计的思维方法。

 

越是复杂的系统，越是需要从多个方面进行架构设计，这样才能把问题研究和表达清楚，而提供不同的软件架构视图也便于交流和传递设计思想。

 

关键需求是对软件架构设计起关键作用的需求子集，包括功能需求、质量需求和商业需求三种，架构细化必须注意满足这些需求。

 

领域模型是以面向对象方式对问题领域的模型的模拟和抽象，它揭示了重要的业务领域概念，并建立业务领域概念之间的关系，领域模型被不断精化后成为最终软件系统的问题领域层，它决定了软件系统的功能范围，并影响着软件系统的可扩展性。

 

概念性架构是对系统设计的最初构想，通过主要的设计元素及它们之间的关系来描述系统，这些高层次的设计选择对未来软件系统的质量和功能都有关键作用。

 

约束可以视为一类特殊的需求，它们具有强制性，规定了业务和技术上的标准和限制。

 

我们利用架构视图的方法，从逻辑架构、开发架构、运行架构、物理架构和数据架构五个方面来进行架构设计。

 

设计逻辑架构：使用UML来描述，静态方面包括包图、类图、对象图；动态方面包括序列图、协作图、状态图和活动图。

 

逻辑架构的设计应该完成的工作：

1. 细化功能单元
2. 发现通用机制
3. 细化领域模型
4. 确定子系统接口和交互机制

 

因为软件架构的重点在于‘软件系统的各部分是如何相关的’，那么我们可以经过适度的抽象分析，将几组协作中的公共行为提取出来成为‘通用机制’，这样用利于所有涉众对软件架构的共同认识——即提高了系统的概念完整性。

 

什么是机制？所谓机制，是模式的实例，机制必须进一步细化才能成为特定模型中的协作，因此，机制是独特上下文中重复出现的问题的特定解决方案。可以说，机制符合模式的定义，任何协作都可以被称为机制，但通常，机制仅表示‘软件应用系统中重复出现的问题的解决方案’的协作，例如可以采用模式的持久化处理等等。

 

具有良好架构的系统具备概念完整性，它通过对系统架构建立一种清晰的认识来发现通用的抽闲机制，利用这种共性使得最终产生的系统结构更加简单，因而规模更小且更可靠。一个系统使用10000行代码实现远比1000000行代码好的多。

 

一流是每个程序设计人员向往并为之奋斗却又无法具体说出的、难以达到的境界。一流的软件非常简明，它灵活而清晰，能通过创造性的机制解决复杂的问题，这些机制语义丰富，可以应用于其他可能完全无关的问题。一流意味着寻求恰当的抽象，意味着通过新的途径合理利用有限的资源。

 

设计开发架构：着重考虑开发期间的质量属性，例如可扩展性、可重用性、可移植性等，开发架构的关注点是在软件开发环境中软件模块的实际组织方式，具体涉及源程序文件、配置文件、源程序包、编译后的目标文件、第三方库文件等。使用UML进行描述的话，涉及到包图、类图、组件图等。

 

开发架构的设计工作包括：

1. 确定要开发或直接利用的程序包之间的依赖关系
2. 确定采用的技术
3. 确定采用的框架

 

设计数据架构：着重考虑‘数据需求’，系统=程序+数据+硬件。数据架构的关注点是持久化数据的组织，对于很多集成系统，数据需要在不同系统之间传递、复制、暂存等，这往往涉及到不同的物理机器。数据架构的描述一般采用E-R图和数据流图来表示，采用UML时，涉及到类图和活动图。

 

数据架构的设计工作包括：

1. 持久化数据存储方案
2. 数据传递、数据复制、数据同步等策略

 

设计运行架构：着重考虑运行期间质量属性，例如性能、可伸缩性、持续可用性等。运行架构关注进程、线程、对象等运行时概念，以及相关的并发、同步、通信等问题。采用UML图，静态方面涉及包图、类图、对象图；动态方面涉及序列图、协作图等。

 

开发架构一般偏重于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，运行架构比较关注的是这些运行时单元的交互问题，运行架构是在开发架构的基础上，从宏观上规划多条控制流的并发和同步。

 

运行架构的设计工作包括：

1. 确定引入哪些进程和线程
2. 确定主动对象、被动对象、以及控制流关系
3. 处理相关问题：进程线程的创建、销毁、通信机制、资源争用等。
4. 协议设计，例如基于TCP/IP协议定义本系统的‘应用协议’。

 

运用主动类规划并发

进行并发设计的原因：1. 软件系统要支持的业务本身可能是并发的。2. 处于对性能和伸缩性的考虑。3. 在某种情况下，并发性设计是最直观的。

 

实现并发的两种方法：进程和线程。在面向对象方法中，线程也应通过对象来封装，这包括两个概念：主动对象和主动类。主动对象是一组属性和服务的封装体，其中至少由一个服务是主动服务，主动服务不需要接收‘消息’就能主动执行。与主动对象相对的概念是被动对象，它的所有服务都是被动服务，需要被调用才能执行。主动类则是描述主动对象的类。

 

主动对象对于并发性设计之所以重要，是因为它是控制流的驱动者，主动对象的主动服务是控制流的源头，该主动服务被创建成进程或线程，从而它可以获得处理机资源并开始活动。从主动对象的主动服务开发，层层调用其他对象的服务，形成一个控制流。把系统中的所有主动对象表示清楚，就抓住了系统中每个控制流的源头，就可以吧并发执行的所有控制流梳理清楚。

 

设计物理架构：着重考虑‘安装和部署需求’，物理视图描述了运行软件的计算机、网络、硬件设施等情况。还包括如何将软件包部署到这些硬件资源上，以及它们运行时的配置情况。相对于运行架构，物理架构重视目标程序的静态位置问题。如果采用UML，涉及到部署图和组件图。

 

物理架构的设计工作包括：

1. 确定物理配置方案
2. 确定如何将目标程序映射到物理节点

 

进行架构设计时，还需要注意要满足所有约束性的软件需求，忽视它们可能导致架构设计的失败。

参考文献：

《软件架构设计》   温昱