软件架构设计
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2.1 软件架构概念的分类

一个词(比如“电脑”),可能并不代表一件单独的东西,而是代表了一类事物。这个一般性的表述就是我们通常所说的“概念”。

也许读者期待一个干净利落的软件架构概念,但这有点儿难。对此,Martin Fowler给出的评价是:

软件业的人乐于做这样的事——找一些词汇,并将它们引申到大量微妙而又相互矛盾的含义中。一个最大的受害者就是“架构”这个词。……很多人都试图给“架构”下定义,而这些定义本身却很难统一。

本书将软件架构概念分为两大流派——组成派和决策派,帮助各级开发人员快速理清“什么是架构”的基础问题。下面就采用这种方式介绍架构概念。

2.1.1 组成派

Mary Shaw在《软件体系结构:一门初露端倪学科的展望》中,为“软件架构”给出了非常简明的定义:

软件系统的架构将系统描述为计算组件及组件之间的交互。(The architecture of a software system defines that system in terms of computational components and interactions among those components.)

必须说明,上述定义中的“组件”是广泛意义上的元素之意,并不是指和CORBA、DCOM、EJB等相关的专有的组件概念。“计算组件”也是泛指,其实计算组件可以进一步细分为处理组件、数据组件、连接组件等。总之,“组件”可以指子系统、框架(Framework)、模块、类等不同粒度的软件单元,它们可以担负不同的计算职责。

上述定义是“组成派”软件架构概念的典型代表,有如下两个显著特点:

(1)关注架构实践中的客体——软件,以软件本身为描述对象;

(2)分析了软件的组成,即软件由承担不同计算任务的组件组成,这些组件通过相互交互完成更高层次的计算。

2.1.2 决策派

RUP(Rational Unified Process,Rational统一过程)给出的架构的定义非常冗长,但其核心思想非常明确:软件架构是在一些重要方面所做出的决策的集合。下面看看它的定义:

软件架构包含了关于以下问题的重要决策:

· 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;

· 如何组合这些元素,使它们逐渐合成为更大的子系统;

· 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。· 软件架构并不仅仅注重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、可理解性、经济和技术的限制及权衡,以及美学等。

该定义是“决策派”软件架构概念的典型代表,有如下两个显著特点:

(1)关注架构实践中的主体——人,以人的决策为描述对象;

(2)归纳了架构决策的类型,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需求的决策。

2.1.3 软件架构概念大观

下面再列举几个著名的软件架构定义,请大家:

· 结合实践,体会自己所认为的“架构”是什么,也可问问周围同事对架构的理解;

· 体会专家们给“架构”下的定义虽多,但万变不离其宗——都是围绕“组成”和“决策”两个角度定义架构的;

· 注意区分,下面的定义1和定义2属于架构概念的“决策派”,而定义3、4、5、6、7属于架构概念的“组成派”;

· 关注定义7(来自SEI的Len Bass等人),它将架构的多视图“本性”体现到了定义当中,是相对比较新的定义,业界都深表认同。

1.Booch、Rumbaugh和Jacobson的定义

架构是一系列重要决策的集合,这些决策与以下内容有关:软件的组织,构成系统的结构元素及其接口的选择,这些元素在相互协作中明确表现出的行为,这些结构元素和行为元素进一步组合所构成的更大规模的子系统,以及指导这一组织——包括这些元素及其接口、它们的协作和它们的组合——架构风格。

2.Woods的观点

Eoin Woods是这样认为的:软件架构是一系列设计决策,如果做了不正确的决策,你的项目可能最终会被取消(Software architecture is the set of design decisions which, if made incorrectly, may cause your project to be cancelled.)。

3.Garlan和Shaw的定义

Garlan和Shaw认为:架构包括组件(Component)、连接件(Connector)和约束(Constrain)三大要素。组件可以是一组代码(例如程序模块),也可以是独立的程序(例如数据库服务器)。连接件可以是过程调用、管道和消息等,用于表示组件之间的相互关系。“约束”一般为组件连接时的条件。

4.Perry和Wolf的定义

Perry和Wolf提出:软件架构是一组具有特定形式的架构元素,这些元素分为三类:负责完成数据加工的处理元素(Processing Elements)、作为被加工信息的数据元素(Data Elements)及用于把架构的不同部分组合在一起的连接元素(Connecting Elements)。

5.Boehm的定义

Barry Boehm和他的学生提出:软件架构包括系统组件、连接件和约束的集合,反映不同涉众需求的集合,以及原理(Rationale)的集合。其中的原理,用于说明由组件、连接件和约束所定义的系统在实现时,是如何满足不同涉众需求的。

6.IEEE的定义

IEEE 610.12-1990软件工程标准词汇中是这样定义架构的:架构是以组件、组件之间的关系、组件与环境之间的关系为内容的某一系统的基本组织结构,以及指导上述内容设计与演化的原理(Principle)。

7.Bass的定义

SEI(Software Engineering Institute,SEI,美国卡内基·梅隆大学软件研究所)的Len Bass等人给架构的定义是:某个软件或计算机系统的软件架构是该系统的一个或多个结构,每个结构均由软件元素、这些元素的外部可见属性、这些元素之间的关系组成。(The software architecture of a program or computing system is the structure or structures of the system, which comprise software elements, the externally visible properties of those elements, and the relationships among them.)