【2024软考架构师自学笔记】7. 系统架构设计基础知识*

7.1 软件架构的概念

1.软件架构定义

软件架构又称软件体系结构，是系统的一个或多个结构，这些结构包括构件、构件的外部可见属性及其之间的相互关系。架构设计包括数据库设计和软件结构设计，软件结构设计关注构件的结构、属性和交互作用，并通过多种视图全面描述。

2.软件架构设计与生命周期

1）需求分析阶段：

（1）如何将需求模型转化为架构模型。（通过词法分析和经验规则完成）

（2）如何保持可追溯性。（可追溯性通过表格和用例图Map维护）

2）设计阶段：

（1）软件架构模型描述。（构件连接子建模、建模语言ADL、多视图4+1视图、UML图等）

（2）软件架构模型的设计与分析方法。

（3）软件架构设计经验总结与复用。

3）实现阶段：

（1）基于架构的开发过程支持。

（2）寻求架构到实现的途径。

（3）研究基于架构的测试技术。

4）构件组装阶段：

（1）如何支持构件的互联。

（2）消除失配问题。（构件失配、连接件失配、部分和整体失配）

5）部署阶段：

（1）提供高层次的体系结构图描述部署阶段的软硬件模型。

（2）通过架构模型，可以分析部署方案的质量属性，选择合理部署方案。

6）后开发阶段：

（1）动态软件体系结构。

（2）架构的恢复和重建。

3.软件架构的重要性

降低成本、改进质量、按时按需求交付产品的关键因素。

7.2 基于软件架构的开发方法 ABSD

1.ABSD

采用视角和视图描述软件架构、采用用例描述功能需求，采用质量属性场景描述质量需求。

ABSD方法的3个基础：功能分解、通过选择体系结构风格来实现质量和商业需求、软件模板的使用。

2.ABSDM

基于体系结构开发模型6个子过程：

1）体系结构需求

（1）需求获取。（系统的质量目标、系统商业目标、开发人员的商业目标）

（2）标识构件。（生成类图、对类进行分组、将类打包成构件）

（3）需求评审。（是否真实反应用户需求，类分组是否合理，需求获取一标识构件一需求评审之间进行迭代）

2）设计

提出软件体系模型、映射构件、分析构件相互作用、产生体系结构设计评审。

3）文档化

（1）输出体系结构规格说明文档。

（2）输出测试体系结构需求的质量设计说明书。

4）复审

目的是标识潜在风险，及早发现缺陷和错误。

5）实现

分析与设计、构件实现、构件组装、系统测试。

6）演化

需求变化归类 -》制定演化计划 -》构件变动 -》更新构件的相互作用 -》构件组装与测试 -》技术评审。

7.3 软件架构风格

一种描述特定应用领域系统组织结构的惯用模式，定义了一个系统的家族，即一个架构定义、一个词汇表和一组约束。词汇表包含构件、连接件、及一组约束（指导系统如何将这些构件和连接件组合起来）。

1.数据流风格

1）批处理风格

数据整体传递，每一步必须在前一步结束后才能开始。

2）管道过滤器风格

一个步骤的输出是另一个步骤的输入，步骤由过滤器实现。

2.调用返回风格

1）主程序/子程序风格

2）面向对象风格

3）层次结构风格

4）C/S风格

5）B/S风格

3.以数据为中心的风格

1）仓库风格

中央数据处理、每个功能是一个构件。

2）黑板风格

解决复杂非结构化问题，推理、黑板上个全局数据库，黑板系统包括：黑板、知识库、控制模块。

4.虚拟机风格

1）解释器风格

2）基于规则风格

5. 独立构件风格

1）进程通信

2）事件驱动

6. C2风格

通过连接件连接构件，构件之间无连接。

7.4 软件架构复用

1.复用的目的

降低成本、提升质量、提高开发效率、更好的互操作性等。

2.复用的资产和形式

1）复用资产：需求、架构、元素、建模、规划、过程开发、人员、样本系统、缺陷消除、测试等。

2）复用形式：库、包、构件、对象、接口、函数。

3.复用的过程

构建获取可复用资产、管理资源、复用资产。

7.5 特定领域的软件架构 DSSA

1.DSSA特征

领域性、普遍性、抽象性、复用性。

2.基本活动

领域分析、领域设计、领域实现。

3.建立5个基本步

1）定义领域范围。

2）定义领域特定元素。

3）定义领域特定的设计和实现约束。

4）定义领域模型体系结构。

5）产生、搜集可复用的单元。