一、软件架构的定义
核心概念
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经典定义(Bass等)
- 软件架构是系统的一个或多个结构,包括:
- 构件:计算单元(如模块、类、数据库、中间件)。
- 外部可见属性:构件提供的服务、性能等。
- 相互关系:构件间的交互机制(如连接子)。
- 关键作用 :
- 分析设计是否满足需求;
- 在设计阶段评估备选方案;
- 降低开发风险。
- 软件架构是系统的一个或多个结构,包括:
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架构与实现的区别
- 架构是抽象蓝图,非可运行代码,用于指导系统设计。
- 架构设计分为两个层次:
- 数据设计 :定义数据结构和类封装;
体系结构设计:关注构件结构、属性和交互。
- 数据设计 :定义数据结构和类封装;
重点考点
- 构件与连接子:构件是功能单元(如模块、服务),连接子是交互机制(如消息传递、API调用)。
- 架构描述目的 :确保系统可追踪性、可维护性和风险可控性。
典型考题
选择题 :软件架构的定义不包含以下哪项?
A. 构件的外部属性
B. 构件的内部实现代码
C. 构件间的相互关系
答案:B
二、软件架构设计与生命周期
各阶段核心任务
生命周期阶段 | 架构核心任务 | 关键技术/挑战 |
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需求分析 | 建立需求模型→架构模型的转换,确保可追踪性(如Use Case→类图) | 词法分析、经验规则、Use Case Map |
设计阶段 | 1. 架构描述(ADL语言) 2. 多视图建模(如4+1视图) 3. 设计经验复用 | ADL(UniCon、Wright)、多视图一致性维护 |
实现阶段 | 1. 架构→代码映射(模型精化) 2. 基于架构的团队分工与配置管理 | 中间件封装、模型转换、构件组装 |
构件组装 | 1. 连接子实现(如RPC、消息队列) 2. 检测并解决架构失配问题 | 中间件选择(J2EE/COM)、失配冲突检测 |
部署阶段 | 1. 软硬件拓扑建模 2. 部署方案质量分析(性能、可靠性) | 定性分析、资源占用优化 |
后开发阶段 | 1. 动态架构(运行时调整) 2. 架构恢复与重建(逆向工程) | 在线演化、状态保持、自适应计算 |
重点考点
- ADL语言特征:显式描述连接子(如UniCon支持Pipe/RPC)。
- 架构失配:因构件假设冲突导致的集成问题(分构件、连接子、全局三层)。
- 动态架构 :支持运行时结构变更(如服务器按需创建构件)。
典型考题
简答题 :简述架构失配的三种类型及解决思路。
答案:
- 构件失配(基础设施/控制模型冲突)→ 标准化接口;
- 连接子失配(协议/数据模型冲突)→ 中间件适配;
- 全局假设冲突 → 架构一致性验证。
三、软件架构的重要性
核心价值
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质量属性保障
- 架构是系统的骨架,直接决定性能、可靠性、安全性等关键属性。
- 例:分层架构提升可维护性,微服务架构增强扩展性。
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复杂性管控
- 提供宏观蓝图,降低系统整体复杂性:
- 可视化设计 → 便于演化;
- 约束描述 → 预防未来风险;
- 低耦合结构 → 支持动态调整。
- 提供宏观蓝图,降低系统整体复杂性:
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降低成本与风险
- 早期发现设计缺陷,避免后期返工;
- 架构复用(如产品线架构)缩短开发周期。
重点考点
- 架构演化的必要性:适应需求/环境变化,维持架构有用性(如组件/连接件/约束的增删改)。
- 经济性影响 :架构设计占项目成本5%,但影响75%的质量与进度。
典型考题
论述题 :为什么说"软件架构是演化来的,而非设计来的"?
答案:架构需持续适应需求、技术和环境变化,通过迭代维护(如动态架构、逆向工程)保持生命力,而非一次性设计定型。
四、本章总结与高频考点
知识地图
graph TD
A[软件架构定义] --> B[构件+连接子+约束]
A --> C[设计阶段蓝图]
B --> D[生命周期全阶段覆盖]
D --> E[需求→部署→演化]
E --> F[质量属性保障]
F --> G[降本增效]
高频考题汇总
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选择题:
- 不属于架构描述视图的是?
A. 逻辑视图 B. 物理视图 C. 算法视图(答案:C)
- 不属于架构描述视图的是?
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案例分析题:
- 给出电商系统需求,要求选择合适架构风格(如微服务 vs. 单体),并说明如何避免构件失配。