软件架构
“架构”一词最早来自建筑学,原意为建筑物设计和建造的艺术。但是在软件工程领域,软件架构不是一个新名词,只是在早期的著作中人们将软件架构称为软件体系架构。这就是架构的概念。所谓架构,就是人们对一个结构内的元素及元素间关系的一种主观影射的产物。
系统架构的主要任务是界定系统级的功能与非功能要求、规划要设计的整体系统的特征、规划并设计实现系统级的各项要求的手段,同时利用各种学科技术完成子系统的结构构建。
在系统架构中,由于对软件越来越深入的依赖,软件架构的任务也体现出重要的作用。而且系统架构与软件架构是紧密联系和相互依赖的。
1997年,Eberhadrt Rechtin 与MarkW Maier 在其论著中,为计算机科学总结了系统架构方面的实践成果,从而奠定了系统科学和系统架构在计算机科学中的基石:
无论何种系统架构应用领域,目的都是一样的,即完整地、高一致性的、平衡各种利弊的、有技术和市场前瞻性的设计系统和实施系统。
B. 软件架构的形式
[BUS96] 根据构架模式最适用的系统的特征将其分类,其中一个类别处理更普遍的结构问题。下表显示了 [BUS96] 中所提供的类别和这些类别所包含的模式。
类别 模式结构 层管道和过滤器黑板分布式系统代理交互系统 模型-视图-控制器表示-抽象-控制自适应系统反射微核
在“软件构架简介”中,David Garlan 和 Mary Shaw 认为软件构架是有关如下问题的设计层次:“在计算的算法和数据结构之外,设计并确定系统整体结构成为了新的问题。结构问题包括总体组织结构和全局控制结构;通信、同步和数据访问的协议;设计元素的功能分配;物理分布;设计元素的组成;定标与性能;备选设计的选择。”[GS93]
但构架不仅是结构;IEEE Working Group on Architecture 把其定义为“系统在其环境中的最高层概念”[IEEE98]。构架还包括“符合”系统完整性、经济约束条件、审美需求和样式。它并不仅注重对内部的考虑,而且还在系统的用户环境和开发环境中对系统进行整体考虑,即同时注重对外部的考虑。
在 Rational Unified Process 中,软件系统的构架(在某一给定点)是指系统重要构件的组织或结构,这些重要构件通过接口与不断减小的构件与接口所组成的构件进行交互。
为阐明其含义,下面将详述其中的两个;完整说明请参见 [BUS96]。模式以下列广泛使用的形式来表示:
模式名环境问题影响,描述应考虑的不同问题方面解决方案基本原理结果环境示例模式名层
环境需要进行结构分解的大系统。
问题必须处理不同抽象层次的问题的系统。例如:硬件控制问题、常见服务问题和针对于不同领域的问题。最好不要编写垂直构件来处理所有抽象层次的问题。否则要在不同的构件中多次处理相同的问题(可能会不一致)。
影响
系统的某些部分应当是可替换的构件中的变化不应波动相似的责任应归为一组构件大小 -- 复杂构件可能要进行分解解决办法将系统分成构件组,并使构件组形成层叠结构。使上层只使用下层(决不使用上层)提供的服务。尽量不使用非紧邻下层提供的服务(不跳层使用服务,除非中间层只添加通过构件)。
示例:
1. 通用层
严格的分层构架规定设计元素(类、构件、包、子系统)只能使用下层提供的服务, 服务可以包括事件处理、错误处理、数据库访问等等。 相对于记录在底层的原始操作系统级调用,它包括更明显的机制。
2. 业务系统层
上图显示了另一个分层示例,其中有垂直特定应用层、水平层和基础设施层。注意:此处的目标是采用非常短的业务“烟囱”并实现各种应用程序间的通用性。 否则,就可能有多个人解决同一问题,从而导致潜在的分歧。
有关该模式的深入讨论,请参见指南:分层。
模式名黑板
环境没有解决问题的确定方法(算法)或方法不可行的领域。例如 AI 系统、语音识别和监视系统。
问题多个问题解决顾问(知识顾问)必须通过协作来解决他们无法单独解决的问题。各顾问的工作结果必须可以供所有其他顾问访问,使他们可以评估自己是否可以参与解决方案的查找并发布其工作结果。
影响
知识顾问参与解决问题的顺序不是确定的,这可能取决于问题解决策略
不同顾问的输入(结果或部分解决方案)可能有不同的表示方式
各顾问并不直接知道对方的存在,但可以评估对方发布的工作
解决办法多名知识顾问都可访问一个称为“黑板”的共享数据库。黑板提供监测和更新其内容的接口。控制模块/对象激活遵循某种策略的顾问。激活后,顾问查看黑板,以确定它是否能参与解决问题。如果顾问决定它可以参与,控制对象就可以允许顾问将其部分(或最终)解决方案放置于黑板上。
示例:
以上显示了使用 UML 建模的结构或静态视图。 它将成为参数化协作的一部分,然后会绑定到实参上对模式进行实例化。
构架风格软件构架(或仅是构架视图)可以具有名为构架风格的属性,该属性减少了可选的形式,并使构架具有一定程度的一致性。样式可以通过一组模式或通过选择特定构件或连接器作为基本构件来定义。对给定系统,某些样式可作为构架描述的一部分记录在构架风格指南(Rational Unified Process 中设计指南文档的一部分)中。样式在构架的可理解性与完整性方面起着主要的作用。
逻辑视图:类图、状态机和对象图。进程视图:类图与对象图(包括任务 - 进程与线程)。实施视图:构件图。部署视图:配置图。
C. 软件架构有哪些,软件架构有哪些知识
软件架构(softwarearchitecture)是一系列相关的抽象模式,用于指导大型软件系统各个方面的设计。 软件架构是一个系统的草图。软件体系结构是构建计算机软件实践的基础。
D. 系统软件架构
一、系统总体架构
根据用户需求完成航空物探数据库系统概要设计,确定软件的总体功能,说明软件的结构,定义软件的接口,系统运行环境和安全策略。在系统整体构架和需求分析的基础上构建了整个系统开发的总体架构(图4-1)。
图4-1航空物探信息系统架构
二、系统软件结构
本信息系统采用C/S架构(图4-2),系统通过局域网和航空物探资料数据库服务器(包括Oracle数据库服务器和ArcSDE空间数据库服务器)连接。数据库采用大型关系型数据库Oracle10g作为其后台数据库,通过ArcSDE对空间数据及其属性数据进行管理。使用Microsft Visual Studio.NET2003中的C#语言和ESRI的Engine组件来开发信息系统。
三、系统设计
根据航空物探的业务需求、数据安全性、易开发、易维护等要求,将信息系统软件分成数据采集软件(C/S)、应用软件(C/S)两部分(图4-3)。
数据采集软件用于航空物探数据入库和入库数据质量控制。应用软件主要用于提供中心内部的数据查询统计、数据加工处理等服务。两个软件的具体功能在后继的第六、第七章中详细论述。
图4-2 航空物探信息系统软件结构
图4-3 信息系统软件关系图
E. 常用的软件架构有那些
1.模块视图类型
1)分解风格
2)使用风格
3)分层风格
4)泛化回风格
2.组件连接器类型(C&C)
1)管道过滤器风答格
2)共享数据风格
3)客户端服务器风格
4)发布订阅风格
5)进程通信风格
6)对等通信风格
3.分配视图类型
1)部署风格
2)实现风格
3)工作任务风格
不知道是不是你想要的结果
F. 软件构架,架构和框架的区别
结构:程序功能来实现的逻辑自
框架是整个或部分系统的可重用设计,表现为一组抽象构件及构件实例间交互的方法;另一方面也可以说框架是可被应用开发者定制的应用骨架。
框架亦可称为应用架构,在特定领域基于体系结构的可重用的设计。也可以认为框架是体系结构在特定领域下的应用。框架的例子如MVC。
设计模式 在一定的环境中解决某一问题的方案
构件通常是代码重用,而设计模式是设计重用,框架则介于两者之间,部分代码重用,部分设计重用,有时分析也可重用.
构架是architecture:它是对软件系统的系统组织,是对构成系统的
构件的接口,行为模式,协作关系等体系问题的决策总和。它不仅涉及
到结构与行为,而且还涉及到系统的使用,功能,性能,适应性,重
用性,可理解性
设计模式比框架更为抽象
设计模式在碰到具体问题后,才能产生代码;框架已经可以用代码表示
设计模式是比框架更小的体系结构元素:
框架中可以包括多个设计模式
简单点说:结构 < 设计模式 < 架构 <框架
结构+算法=程序(功能代码块)
程序与程序之间进行调整=设计模式
多个设计模式相组合(组件)=架构(系统)
G. 软件架构模式基本概念及三者区别
在做软件架构设计时,根据不同的抽象层次可分为三种不同层次的模式:架构模式(Architectural Pattern)、设计模式(Design Pattern)、代码模式(Coding Pattern)。
架构模式是一个系统的高层次策略,涉及到大尺度的组件以及整体性质和力学。架构模式的好坏可以影响到总体布局和框架性结构。
设计模式是中等尺度的结构策略。这些中等尺度的结构实现了一些大尺度组件的行为和它们之间的关系。模式的好坏不会影响到系统的总体布局和总体框架。设计模式定义出子系统或组件的微观结构。
代码模式(或成例)是特定的范例和与特定语言有关的编程技巧。代码模式的好坏会影响到一个中等尺度组件的内部、外部的结构或行为的底层细节,但不会影响到一个部件或子系统的中等尺度的结构,更不会影响到系统的总体布局和大尺度框架。
架构模式(Architectural Pattern)
一个架构模式描述软件系统里的基本的结构组织或纲要。架构模式提供一些事先定义好的子系统,指定它们的责任,并给出把它们组织在一起的法则和指南。称之为系统模式。
•MVC模式,一个架构模式常常可以分解成很多个设计模式的联合使用。MVC模式常常包括调停者(Mediator)模式、策略(Strategy)模式、合成(Composite)模式、观察者(Observer)模式等。
•Layers(分层)模式,有时也称Tiers模式
•Blackboard(黑板)模式
•Broker(中介)模式
•Distributed Process(分散过程)模式
•Microkernel(微核)模式
架构模式常常划分成如下的几种:
一、 模块结构(From Mud to Structure)型。帮助架构师将系统合理划分,避免形成一个对象的海洋。包括Layers(分层)模式、Blackboard(黑板)模式、Pipes/Filters(管道/过滤器)模式等。
二、分散系统(Distributed Systems)型。为分散式系统提供完整的架构设计,包括像Broker(中介)模式等。
三、人机互动(Interactive Systems)型,支持包含有人机互动介面的系统的架构设计,例子包括MVC(Model-View-Controller)模式、PAC(Presentation-Abstraction-Control)模式等。
四、Adaptable Systems型,支持应用系统适应技术的变化、软件功能需求的变化。如Reflection(反射)模式、Microkernel(微核)模式等。
设计模式(Design Pattern)
一个设计模式提供一种提炼子系统或软件系统中的组件的,或者它们之间的关系的纲要设计。设计模式描述普遍存在的在相互通讯的组件中重复出现的结构,这种结构解决在一定的背景中的具有一般性的设计问题。
设计模式常常划分成不同的种类,常见的种类有:
创建型设计模式,如工厂方法(Factory Method)模式、抽象工厂(Abstract Factory)模式、原型(Prototype)模式、单例(Singleton)模式,建造(Builder)模式等
结构型设计模式,如合成(Composite)模式、装饰(Decorator)模式、代理(Proxy)模式、享元(Flyweight)模式、门面(Facade)模式、桥梁(Bridge)模式等
行为型模式,如模版方法(Template Method)模式、观察者(Observer)模式、迭代子(Iterator)模式、责任链(Chain of Responsibility)模式、备忘录(Memento)模式、命令(Command)模式、状态(State)模式、访问者(Visitor)模式等等。
以上是三种经典类型,实际上还有很多其他的类型,比如Fundamental型、Partition型,Relation型等等。设计模式在特定的编程语言中实现的时候,常常会用到代码模式。比如单例(Singleton)模式的实现常常涉及到双检锁(Double-Check Locking)模式等。
代码模式(Coding Pattern)
代码模式(或成例)是较低层次的模式,并与编程语言密切相关。代码模式描述怎样利用一个特定的编程语言的特点来实现一个组件的某些特定的方面或关系。
较为著名的代码模式的例子包括双检锁(Double-Check Locking)模式等
H. 软件架构和系统架构的区别是什么
不同的架构方法论,会将架构分为不同视图,每个视图侧重某一个方面、领域的问题。
比如希赛推的ADMEMS架构体系,分为以下几种视图:
1. 数据架构:描述数据的存储结构、格式等方面。
2. 物理架构:描述机器的物理部署、网络拓扑方面。
3. 运行架构:描述运行期线程、进程间的交互工作机制。
4. 逻辑架构:指如何将代码分成不同模块、组件,以及之间的职责分配、交互行为。
5. 开发架构:主要指开发工具的选择,程序单元的划分,开发管理规范流程等方面。
例如分为哪些工程、项目,源代码管理,自动化编译构建、测试、部署等。
目前国际上运用比较广泛的是TOGAF架构体系,他把架构分为业务架构、数据架构、应用架构、技术架构等几个方面。
想详细的了解这些架构视图,可以参考这些架构体系相关的书、资料。
另外有很多人无缘无故的抨击架构概念,不知道是出于调侃还是无知。
埃及的金字塔、神庙的建设,不是几个平常的泥瓦匠聚在一起就能够造出来的。
像SAP、Oracle ERP,国内的金蝶等大规模的系统,以及空间站、火箭的控制系统等,没有系统性的架构方法、规范、流程,结果只能是悲剧。
当规模、复杂度没有达到一定程度,比如在一些小的团队、产品中,架构过程可能融入到老板、经理、组长、资历较深的一些开发者中,融入在大家的日常工作中,以至于感觉不到架构的存在。
就算遇到一些问题,因规模不大、复杂度不高,也比较容易调整。
当这些前提条件发生变化时,架构的作用和必要性就逐步的体现出来。
总的来说,一说到架构,如果懂软件,那么会了解为一个软件系统,这个软件设计的组成结构,如哪些是基础支持组件,哪些是完成A业务,哪些完成B业务……但说道企业架构的时候,就会问,该企业架构的几个架构如业务架构、数据架构、业务架构、技术架构,以及如何链接在一起。
倒觉得,一个企业确实需要这样的架构,但不要神话它,最主要的是业务如何最终体现到软件中和流程中。
而采取分离式设计时,最容易的错误就是各自为政,集成困难。
那么以数据为中心的架构设计,会自然提供集成的基础。
提到过,企业最重要的资产是数据,甚至不是信息,是数据。
企业的业务流程会变,IT系统会变,所需要的信息与知识会变,唯有数据能够积淀下来。
这有点象自然演进,考古那种,啥都
I. 什么是软件架构
当你去了解一个东东的时候,第一步要做的,就应该去知道这个东东的定义,对于软件架构也是如此,经过网上查询和书籍的帮助,我大概理清了一个轮廓。
软件行业是一个热衷于制造‘名词’的行业,如果退回15年,估计没几个人知道‘软件架构’是什么,在上个世纪80年代,随着软件开发的规模不断扩大,软件开发成为一个行业,初期,随之而来的是越来越多的软件项目的失败,造成项目失败的原因很多,但主要集中在开发过程,所以软件工程应运而生,CMMI等流程标准也是一茬接着一茬的冒个不停。
在软件工程初具规模的时候,软件开发还是以数据结构+算法的形式存在,进入20世纪最后10年,随着面向对象技术、设计模式等在开发过程中的成功应用,软件架构也走进了大家的视野。
软件架构在定义上分为‘组成派’和‘决策派’两大阵营,分别描述如下:
’组成派‘认为软件架构是将系统描述成计算组件及组件之间的交互
。它有两个非常明显的特点:
关注架构实践的客体——软件,以软件本身作为描述对象。
分析了软件的组成,说明软件不是一个‘原子’意义上的整体,而是有不同的部分经过特定的接口进行连接组成的一个整体,这对软件开发来说很重要。
‘决策派’认为
软件架构包含了一系列的决策
,主要包括:
软件系统的组织
选择组成系统的结构元素和它们之间的接口,以及当这些元素相互协作时所体现的行为
用于指导这个系统组织的架构风格:这些元素以及它们的接口、协作和组合
软件架构并不仅仅关注软件本身的结构和行为,还注重其他特性:使用、功能性、性能、弹性、重用、可理解、经济以及技术的限制和权衡等。
‘决策派’有以下两个显著的特点:
关注软件架构中的实体——人,以人的决策为描述对象。
归纳了软件架构决策的类型,指出架构决策不仅包括关于软件系统的组织、元素、子系统和架构风格等几类决策,还包括关于众多非功能性需求的决策。
按照‘组成派’的观点,软件架构关注的是软件整体的分割和交互,之所以分割,是因为不同的部分在逻辑或物理上相对独立,通过‘分而治之’的原则进行分割可以更好的理解整个系统,把握用户的需求,但是虽然整个软件可以分割成多个模块或子系统,但是模块和子系统之间的通信和交互也是很重要的,我想按照这种观点,架构师的主要任务是将软件分割成不同的模块,并定义模块之间的接口。
按照‘决策派’的观点,软件是一个在很多限制下产生的产品,这些限制包括用户和技术两方面,用户方面包括功能需求、性能需求、硬件需求等,技术方面包括技术选择、可扩展性、可重用性、可维护性等。我想按照这中观点,架构师的主要任务就是作出上述个各种限制作出选择或决策。《软件架构设计》 温昱
J. 什么是软件架构
软件架构
软件架构(software architecture)是一系列相关的抽象模式,用于指导大型软件系统各个方面的设计。 软件架构是一个系统的草图。软件架构描述的对象是直接构成系统的抽象组件。各个组件之间的连接则明确和相对细致地描述组件之间的通讯。在实现阶段,这些抽象组件被细化为实际的组件,比如具体某个类或者对象。在面向对象领域中,组件之间的连接通常用接口_(计算机科学)来实现。
软件体系结构是构建计算机软件实践的基础。与建筑师设定建筑项目的设计原则和目标,作为绘图员画图的基础一样,一个软件架构师或者系统架构师陈述软件构架以作为满足不同客户需求的实际系统设计方案的基础。
软件构架是一个容易理解的概念,多数工程师(尤其是经验不多的工程师)会从直觉上来认识它,但要给出精确的定义很困难。特别是,很难明确地区分设计和构架:构架属于设计的一方面,它集中于某些具体的特征。
在“软件构架简介”中,David GArlan 和 Mary Shaw 认为软件构架是有关如下问题的设计层次:“在计算的算法和数据结构之外,设计并确定系统整体结构成为了新的问题。结构问题包括总体组织结构和全局控制结构;通信、同步和数据访问的协议;设计元素的功能分配;物理分布;设计元素的组成;定标与性能;备选设计的选择。”[GS93]
但构架不仅是结构;IEEE Working Group on Architecture 把其定义为“系统在其环境中的最高层概念”[IEEE98]。构架还包括“符合”系统完整性、经济约束条件、审美需求和样式。它并不仅注重对内部的考虑,而且还在系统的用户环境和开发环境中对系统进行整体考虑,即同时注重对外部的考虑。
在 Rational Unified ProcESs 中,软件系统的构架(在某一给定点)是指系统重要构件的组织或结构,这些重要构件通过接口与不断减小的构件与接口所组成的构件进行交互。
从和目的、主题、材料和结构的联系上来说,软件架构可以和建筑物的架构相比拟。一个软件架构师需要有广泛的软件理论知识和相应的经验来事实和管理软件产品的高级设计。软件架构师定义和设计软件的模块化,模块之间的交互,用户界面风格,对外接口方法,创新的设计特性,以及高层事物的对象操作、逻辑和流程。
是一般而言,软件系统的架构(ArchitECture)有两个要素:
·它是一个软件系统从整体到部分的最高层次的划分。
一个系统通常是由元件组成的,而这些元件如何形成、相互之间如何发生作用,则是关于这个系统本身结构的重要信息。
详细地说,就是要包括架构元件(Architecture Component)、联结器(Connector)、任务流(TASk-flow)。所谓架构元素,也就是组成系统的核心"砖瓦",而联结器则描述这些元件之间通讯的路径、通讯的机制、通讯的预期结果,任务流则描述系统如何使用这些元件和联结器完成某一项需求。
·建造一个系统所作出的最高层次的、以后难以更改的,商业的和技术的决定。
在建造一个系统之前会有很多的重要决定需要事先作出,而一旦系统开始进行详细设计甚至建造,这些决定就很难更改甚至无法更改。显然,这样的决定必定是有关系统设计成败的最重要决定,必须经过非常慎重的研究和考察。