系统架构设计师备考第33天——软件架构基础

一、软件架构的定义

核心概念
  1. 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。
  2. 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。
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
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

  1. 构件失配(基础设施/控制模型冲突)→ 标准化接口;
  2. 连接子失配(协议/数据模型冲突)→ 中间件适配;
  3. 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
  1. 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。
  2. 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。
  3. 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
  1. 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)
  2. 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。
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