软件架构与设计 第 3 课 Basic Concepts

在总体介绍了软件架构之后，这一讲主要介绍基本的概念，为之后的深入夯实基础。其中很多定义不是特别好翻译，就直接引用英文原文了。

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什么是软件架构：A software system's architecture is the set of principal design decisions about the system.

主要包括：

• 结构
• 行为
• 交互
• 非功能属性 NFP

什么叫做 Principal？

意味着这个设计决定的架构状态，说明并不是所有的设计决定都是架构级别的；具体的标准就有软件开发的目标决定。

从时间的角度来看，在每个给定的时间点，有且仅有一个架构，而架构本身也是在不断变化的。

Prescriptive vs. Descriptive Architecture

这是一个比较重要的概念，所以给出英文原文：

• A system's prescriptive architecture captures the design decisions made prior to the system's construction.
  • It is the as-conceived or as-intended architecture
• A system's descriptive architecture describes how the system has been built
  • It is the as-implemented or as-realized architecture

对于这两个概念，可以这么理解，prescriptive 是指在没有开发之前进行的设计，如果用盖房子来做例子，就相当于设计图纸；而 decriptive 则是指在软件开发出来之后，我们用来描述的架构，等于是房子已经盖好了，我们通过观察得到的架构。

这两种架构很多时候是不一样的，毕竟从纸上的设计到最终的制品，会有各种变化。当系统进化的时候，理想状况下首先修改 prescriptive architecture，而在实际生活中，通常就直接堆系统，也就是 descriptive architecture 进行改动了。有很多原因，例如：

• 开发者马虎偷懒
• 截止日期临近没有办法详细思考并撰写文档
• 缺少 prescriptive architecture 的文档
• 需要进行代码优化
• 技术和工具支持不足

Architecural Degradation 架构退化

包含两个相关的概念：架构漂移 Architectural drift 和 架构腐烂 Architectural erosion.

架构漂移指的是在 descriptive architecutre 中引入的重要设计决定没有包含在 prescriptive architecture 中，但是没有违背其设计决定。

架构腐烂指的是在 descriptive architecutre 中引入的重要设计决定违背了 prescriptive architecture 中的设计决定。

因为这种情况的发生，所以我们需要架构恢复，也就是实现层面上检查软件系统的架构，找出违背设计决定的地方并进行修正

Deployment 部署

就是把程序放到它应该运行并发挥作用的地方。需要考虑的问题有：

• 可用的内存
• 能源消耗
• 需要的网络带宽

一个软件系统的架构通常不是，也不应该是一个单一庞大的组织，而应该是不同元素的组合和互动。

Components 组件

定义：

• 封装了系统功能和/或数据的一个子集
• 通过显式定义的接口来限制访问
• 有明确定义的执行所需的上下文

组件通常提供应用相关的服务

Connectors 连接器

定义：连接器是影响和规范不同组件间交互的架构模块。

在复杂的系统交互中，连接器的作用比组件本身还要大。在许多软件中连接器只是简单的过程调用或者共享数据访问，但更加复杂的连接器是存在的。

Connectors typically provide application-independent interaction facilities.

一些连接器的例子：

• 过程调用连接器
• 共享内存连接器
• 消息传递连接器
• 流连接器
• 分布式连接器
• 包装/适配连接器

Configurations 配置

定义：An architecural configuration, or topology, is a set of specific associations between the components and connectors of a software system's architecture.

一个例子：

Architectural Styles 架构风格

定义：

An architectural style is a named collection of architectural design decisions that

• are applicable in a given development context
• constrain architecural design decisions that are specific to a particular system within that context
• elicit beneficial qualities in each resulting system

Architectural Patterns 架构模式

定义：

An architectural pattern is a set of architectural design decisions that are applicable to a recurring design problem, and parameterized to account for different software development contexts in which that problem appears.

在现代分布式系统中广泛应用三层(three-tiered)系统模式

• Front Tier: 包含用户界面并以此访问系统服务。
• Middle Tier: 包含应用的主要功能
• Back Tier: 包含应用的数据和存储功能

其他的一些概念：

• Architecture Model: An artifact documenting some or all of the architectural design decisions about a system
• Architecture Visualization: A way of depicting some or all of the architectural design decisions about a system to a stakeholder
• Architecture View: a subset of related architectural design decisions

Architectural Processes 架构过程

• 架构设计
• 架构建模与可视化
• 架构驱动的系统设计
• 架构驱动的系统实现
• 架构驱动的系统部署，运行时重部署，以及灵活性
• 针对非功能属性基于架构的设计，包括安全和信任
• 架构适配

Stakeholders in a System's Architecture

• 架构师
• 开发者
• 测试者
• 管理者
• 消费者
• 用户
• 销售者