关于架构设计的几点理解和思考

Posted 2021-04-23 长源动力

软件架构是一个系统的草图，描述的对象是直接构成系统的抽象组件，用于指导软件系统各个方面的设计。

1、软件架构的重要性

软件工程中，架构提供了一个项目关系人之间交流的平台，明确了系统实现的约束条件，有助于原型开发和成本、进度评估。

架构作为系统的总体设计，指导后续的详细设计和编码。

架构在较高层面上实现软件复用，使基于模板的开发成为可能，有利于开发的规范化和一致性，减少开发与维护成本。

2、软件架构设计过程

架构设计的过程和内容的不是固定不变的，通常来说包含四个阶段：预架构阶段、概念架构阶段、细化阶段、实现阶段。

3、软件架构设计5视图法：

多视图方法是业界广泛认同的一种架构设计思路，软件系统的不同的角色会站在不同的角度上提出的问题。

5视图法包括：逻辑架构视角、开发架构视角、运行架构视角、物理架构视角、数据架构视角。

(1) 逻辑架构

从系统用户的角度考虑问题，重点是考虑软件功能性需求，包含用户直接可见的功能，还有系统中隐含的功能。设计出来的软件架构能够满足业务逻辑的需求，能够处理越来越复杂的业务逻辑需求。考虑的问题及输出各有不同，下图仅供参考：

(2) 开发架构

从系统开发人员的角度来考虑问题，为了指导开发人员如何架构系统的开发环境，设计的架构要易于理解，易于开发，易于单元测试，最好做到让开发人员可以用最少的代码行数完成功能的开发。重点关注的是开发编码实现方面的问题。开发环境包括：开发框架的选型、开发工具、编程语言、模块划分等内容。考虑的问题及输出示例如下：

(3) 数据架构

不仅仅要考虑开发中涉及到的数据库，实体模型，也要考虑物理架构中数据存储的设计，即数据持久化和存储层面的问题，也可能会包括数据的分布、复制、同步等问题。考虑的问题及输出示例如下图：

(4) 运行架构

从系统运行时的质量需求考虑问题，特别关注于系统的非功能需求。开发架构更关注的是程序运行前的一些准备工作；而运行架构更多考虑的是程序运行后可能发生的一些问题，关注的不再是全局而是局部，关键点与难点，因此常常需要技术攻关与预研。例如考虑质量属性：系统的功能画面的最长响应时间不超过4秒，能满足2000个用户同时在线使用，基于角色的系统资源的安全控制，还有资源争用、锁机制、同步异步、并发等等。考虑的问题及输出示例如下：

(5) 物理架构

关注安装和部署的系统、网络、服务器等基础设施，考虑硬件选择和拓扑结构，软件到硬件的映射，软硬件的相互影响。考虑的问题及输出示例如下：

 4、软件架构设计的要求

架构设计影响着系统的质量属性，除了满足功能性需求和非功能需求，具有易用性、实用性，稳定的架构设计还应满足高内聚、低耦合，充分考虑安全性、容错性，以及可维护性、可移植性等。

以开发物联网系统为例讨论架构设计的一些要求及重点：

5、几点总结

(1) 架构设计通常从上至下的设计，或者说由高至低的设计。先分层（目前的绝大多数的企业级应用系统中都分为三层，即表现层，逻辑层和数据层），按不同的逻辑层来划分包，在层的包下面再按功能来划分包，注意包之间不要产生循环依赖（高内聚低耦合）。

(2) 架构不是框架，也不是简单的将几种框架或技术的组合，但框架本身也是有架构的。我们在工作中通过将许多方面的可重用的工具类，公共类，基础类等抽象出来，即可形成一些可重用的框架。

(3) 慎用、巧用设计模式。模式其实是一门工具，是人们对于过去解决某一类问题的经验总结。一个项目中不同模块不同层次可能会应用不同的设计模式，我们在设计活动中应用各种设计模式，应先分析清楚问题，注重实用性，平衡业务需求，切忌生搬硬套或过度设计。

                                             

 （供稿者：梁凯宇）