第1章绪论

系统架构（System Architechture）概述

定义：系统架构是系统的一种整体的高层次的结构表示，是系统的骨架和根基，支撑和链接各个部分，包括组件、连接件、约束规范以及指导这些内容设计与演化的原理，它是刻画系统整体抽象结构的一种手段
系统架构设计是成熟系统开发过程中的一个重要环节，它不仅是连接用户需求和系统进一步设计与实现的桥梁，也是系统早期阶段质量保证的关键步骤。
系统架构设计的目的：对需要开发的系统进行一系列相关的抽象，用于指导系统各个方面的设计与实现
- 架构设计的优劣决定了系统的健壮性和生命周期的长短。
- 架构设计的作用：
  - 解决相对复杂的需求分析问题
  - 解决非功能属性在系统占据重要位置的设计问题
  - 解决生命周期长，扩展性需求高的系统整体结构问题
  - 解决系统基于组件需要的集成问题
  - 解决业务流程再造难的问题
什么是系统架构设计师？

系统架构设计师是承担系统架构设计的核心角色，链接用户需求和系统进一步设计与实现的桥梁，是系统开发早期阶段质量保证的关键角色。
- 系统架构师的主导地位
软件架构（体系结构）是用来刻画软件系统整体抽象结构的一种手段，软件架构设计也是软件系统开发过程中的一个重要环节。
软件架构经历的四个发展阶段
1. 基础研究阶段（1986-1994年）
  - 形成了以描述软件高层次结构为目标的体系，软件架构的雏形诞生
  - 模块化开发方法被逐步采用，为后续软件架构的发展奠定了基础
    - 思想：分而治之，系统被拆分为模块，每个模块可以独立开发与测试，最后再组装成一个完整软件
    - 分解或得模块系统结构的方法有：
      - 数据结构设计法
      - 功能分解法
      - 数据流设计
      - 面向对象的设计
  - 系统分解为模块时应遵循的规则：
    - 最高模块内聚：模块内部的元素最大限度地关联，只实现一种功能（高内聚）
    - 最低耦合：不同模块之间的关系尽可能弱，利于软件的升级和扩展
    - 模块大小适度：颗粒过大维护困难，颗粒过小耦合增加
    - 模块调用链的深度（嵌套层次）不可过多
    - 接口简单，精炼，具有信息隐蔽能力
    - 尽可能地复用已有模块
  - 模块化思想的优点：
    - 更具灵活性，通过抽象、封装、分解、层次化等方法，能做提高代码的重用水平；
    - 基于模块化思想的面向对象服务架构思想，提供了一组基于标准的方法和技术，能够有效整合和重用现有的应用系统和各种资源实现服务组件化
      - 基于服务组件能实现各种新业务应用的快速组装，有效平衡业务灵活性
2. 概念体系和核心技术形成阶段（1999-2000年）
  - 2000年，IEEE 1471-2000标准的发布第一次定义了软件架构的形式化标准，标志着软件架构理论体系已基本建立
  - 该阶段的最重要成果：软件组件化技术
    - 组件具有可组装性和可插拔性
    - 每个组件的运行仅依赖于平台或者容器，组件与组件之间不存在直接的耦合关系
      - 组件与组件之间并非绝对独立
    - 组件进过组装后可以与其他组件进行业务上的交互
    - 组件化开发与模块化开发、应用集成的区别：
      - 模块化开发只是在逻辑上进行切分，物理上（代码）没有真正意义的隔离
      - 应用集成是将一些基于不同平台或者方案的应用软件有机地集成到一个无缝的、并列的、易于访问的单一系统中，以建立一个统一的综合应用
      - 组件化比模块化更独立（物理上隔离），但比应用集成结合更加紧密
3. 理论体系完善与发展阶段（1996年至今）
  - 随着基于组件软件架构理论的建立，与之相关的一些研究方向逐渐成为软件工程领域的研究重点，主要包括：软件架构描述与表示、软件架构分析、设计与测试；软件架构发现、演化与重用；基于软件架构开发方法；软件架构风格；动态软件架构等；
  1. 软件架构描述与表示
    - 目前存在多种软件架构描述语言
  2. 软件架构分析、设计和测试
    - 架构分析可以分为结构分析、功能分析和非功能分析
      - 常用的方法：
    - 架构设计师指生成一个满足用户需求的软件架构过程
      - 常用的方法：
    - 架构测试着重于仿真系统模型、解决架构层的主要问题
      - 根据抽象层次，架构测试策略分为单元、子系统、集成和验收测试等阶段的测试策略
      - 测试方法主要包括：架构测试覆盖方法、组件设计正确性验证方法和基于CHAM的架构动态语义验证方法等
  3. 软件架构发现、演化与重用
    - 软件架构发现解决如何从已经存在的系统重提取软件架构的问题
      - 属于逆向工程
    - 软件架构演化即由于系统需求、技术、环境和分布等因素的变化而最终导致软件架构的变动
      - 架构动态性：在运行时刻的架构变化
      - 架构扩展：架构的静态修改
      - 架构扩展和动态性都是架构适应性和演化的研究范畴
    - 软件架构复用属于设计重用，比代码重用更抽象
      - 架构模式是架构复用的一种成果
  4. 基于软件架构的开发方法
    - 软件开发模型是跨越整个软件生存周期的系统开发、运行和维护所实施的全部工作和任务的结构框架，给出了软件开发活动各个阶段之间的关系
    - 软件开发模型可分为三种：
      - 以软件需求完全确认为前提的瀑布模型；
      - 在软件开发初期只能提供基本需求为前提的渐进式开发模型（eg：螺旋模型）；
      - 以形式化开发方法为基础的变换模型
  5. 软件架构风格
    - 架构风格（架构模式）是针对给定场景中经常出现的问题提供的一般性可重用方案，反映了领域中众多系统所共有的结构和语义特征，并指导如何将各个模块和子系统有效地组成一个完整的系统
    - 软件架构风格主要划分为五类
      - 数据流风格
      - 调用/返回风格
      - 独立组件风格
      - 虚拟机风格
      - 仓库风格

普及应用阶段（2000年至今）

软件架构的常用分类及建模方法

软件架构的常用分类：有分层架构、事件驱动架构、微核架构、微服务架构和云架构等五类典型架构模型，C/S、B/S、管道-过滤器和 PAC等架构也是被广泛使用的软件架构
系统架构的常用建模方式

软件架构的应用场景

不同的架构风格具有各自的优缺点和应用场景

管道-过滤器风格适用于将系统分成若干独立的步骤
主程序/子程序系统和面向对象的架构风格可用于对组件内部进行设计
虚拟机风格经常用于构造解释器或专家系统
C/S和B/S风格适用于数据和处理分布在一定范围，通过网络连接构成系统
平台/插件风格适用于具有插件扩展功能的应用程序

第1章 绪论

系统架构（System Architechture）概述

软件架构的常用分类及建模方法

软件架构的应用场景

第1章绪论