软件架构概述
概述
软件架构是从需求分析到软件设计之间的过渡过程，只要架构设计好，整个软件就不会出现坍塌性的错误。
- 架构设计就是需求分配，将满足需求的职责分配到组件上。
- 软件架构为系统提供了结构、行为和属性的高级抽象，由构件的描述、构件的相互作用（连接件）、指导构件集成的模式以及这些模式的约束组成。
- 软件架构不仅规定了系统的组织结构和拓扑结构，还显示了系统需求和构件之间的对应关系，提供了设计决策的基本原理。
- 解决好软件的复用、质量和维护问题，是研究软件架构的根本目的。
软件架构设计的核心要点
- 包括提出架构模型、产生架构设计、进行设计评审等活动，是一个迭代的过程。
- 架构设计主要关注软件组件的结构、属性和交互作用，并通过多种视图全面描述系统的架构。
- 架构能在设计变更相对容易的阶段，为技术人员与非技术人员就软件设计进行交流，能展现软件结构、属性与内部交互关系。
- 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结构，制约系统质量属性。
- 架构使推理和控制的更改更加简单，有助于原型设计和培训。
- 架构是可传递和可复用的模型，通过研究架构可预测软件质量。
软件架构设计与生命周期
软件架构设计贯穿于软件开发的各个阶段，每个阶段关注点不同，整体流程可总结为"需设实组部后"。
需求分析阶段
- 关注对象：问题空间（需求本身）与解空间（架构方案）。
- 重点：如何根据需求模型构建SA模型，如何保证模型转换的可追踪性。
设计阶段
- 这是SA研究关注最早和最多的阶段。
- 主要内容：
- SA模型的描述（如构件、连接子等基本概念）
- SA模型的设计与分析方法
- SA设计经验的总结与复用
- 研究层次：基本概念、体系结构描述语言（ADL）、多视图表示。
实现阶段
- 关注SA设计向实现的转换。
- 主要内容：
- 开发过程支持（如项目组织、配置管理）
- 模型映射与组装（如将设计语言元素引入SA阶段、复用中间件平台）
- 基于SA的测试技术
构件组装阶段
- 目标：高效组装可复用构件，实现系统蓝图。
- 关注点：
- 支持构件互联（连接子实现）
- 检测并消除体系结构失配（如接口、连接子、全局假设冲突等）
部署阶段
- 作用：
- 提供高层体系结构视图，描述软硬件模型
- 分析部署方案的质量属性，选择合理部署方案
后开发阶段
- 关注：维护、演化、复用等。
- 研究方向：
- 动态软件体系结构（运行时结构变化、重配置）
- 体系结构恢复与重建（如手工重建、工具支持、数据挖掘等）
记忆口诀：需设实组部后（需求、设计、实现、组装、部署、后开发）
每个阶段都有其独特的关注点和方法，掌握各阶段的核心任务和常见问题，有助于系统性理解软件架构设计全流程。
构件
构件是软件架构的核心单元，理解其本质、特性和相关技术是考试与实际开发的重点。
构件的定义与本质
- 构件是一个独立可交付的功能单元，外界通过接口访问其服务。
- 构件通常由一组需要同时部署的原子构件组成。
- 原子构件是一个模块和一组资源的组合，是部署、版本控制和替换的基本单位。
- 大多数原子构件永远不会被单独部署，而是作为构件家族成组部署。
- 模块是不带资源的原子构件，通常为一组类、过程或函数等。
- 资源是指原子构件运行所需的配置、数据文件等辅助内容。
构件与对象的区别
- 构件：独立部署单元，可包含多个类元素，但一个类元素只能属于一个构件。
- 对象：实例单元，有唯一标识，可能具有外部可见状态，封装状态和行为。
构件的特性
- 独立部署单元
- 作为第三方的组装单元
- 没有（外部的）可见状态
构件接口
- 接口标准化关注消息的格式、模式和协议的标准化，强调输入输出消息的规范。
面向构件的编程（COP）
- 关注如何支持建立面向构件的解决方案。
- 需要支持：
- 多态性（可替代性）
- 模块封装性（高层次信息隐藏）
- 后期绑定与装载（部署独立性）
- 安全性（类型和模块安全性）
主流构件技术
- EJB（Java）：三类——会话Bean、实体Bean、消息驱动Bean，适合企业级应用。
- COM/DCOM/COM+（微软）：支持分布式、位置无关，COM+为更高层次发展。
- CORBA（OMG）：三层——对象请求代理、公共对象服务、公共设施，强调分布式对象互操作。
记忆要点：
- 构件=独立部署+无外部状态+可组装
- 构件接 口=消息标准化
- COP=多态+封装+后期绑定+安全
- 技术流派：EJB、COM、CORBA