一、 系统架构的核心概念与模型
1. 架构的定义
- 核心内涵：体现在组件中的一个系统的基本组织、它们彼此的关系与环境的关系，以及指导它的设计和发展的原则
- 经典公式：软件体系结构 = {构件(Component)，连接件(Connector)，约束(Constraint)}
- IEEE定义：架构是系统中一组基础概念和属性，表现为元素 、关系 以及设计与演进 的基本原则
2. 架构设计的过程与作用
- 迭代过程：在建立软件架构的初期，选择一个合适的架构风格是首要任务。通过架构模型理解架构属性，为未来的实现与演化建立目标
- 核心作用：
- 解决复杂需求，分解问题
- 保障性能、安全性等非功能属性（质量属性）
- 支持系统集成与扩展
- 作为开发蓝图指导团队协作
架构模型分类
- 结构模型：以架构的构建、连接件和其他概念来刻画结构
- 框架模型：侧重于整体结构的抽象模式
- 动态模型描述：对结构或框架模型的补充，主要研究系统的大颗粒行为的性质。（如系统的重新配置或演化）
- 4+1 视图模型： 逻辑视图（功能）、开发视图（代码组织）、过程视图（并发/同步）、物理视图（部署拓扑）+ 场景视图（用例）
二、 主流架构风格详解
1. 数据流风格
- 管道-过滤器风格：专门用于将系统分成若干独立的步骤，数据在管道中流动，经过过滤器的处理（适用于数据处理流水线）
2. 调用/返回风格
- 分层架构（Layered Architecture）：事实上的标准架构。分为：
- 表现层（UI交互）
- 业务层（业务逻辑）
- 持久层（SQL处理）
- 数据层（数据存储）
- C/S风格：主要用于网络连接的分布式系统
- MVC风格：专门用于用户交互程序的设计
- C2风格：用于GUI软件开发，用以构建灵活和可扩展的应用系统等
3. 独立构件风格
- 事件驱动架构（EDA）：通过事件进行异步通信
- 事件队列（接收入口）
- 分发器（路由到不同业务单元）
- 事件通道（连接分发器与处理器）
- 事件处理器（实现具体业务逻辑）
- 平台/插件风格（微核架构）：内核较小，主要功能和业务逻辑通过插件实现，具有极高的扩展性
4. 虚拟机风格
- 提供类似虚拟机的运行环境，典型应用包括解释器或专家系统
5. 面向服务与分布式风格
- SOA风格：主要用于企业集成，强调服务复用与松耦合
- 微服务架构：围绕特定业务功能构建的独立部署单元。三种实现模式：
- RESTful API 模式（云服务常用）
- RESTful 应用模式（企业内部多功能应用）
- 集中消息模式（采用消息代理实现队列与负载平衡）
- 云架构：主打高扩展性 ，通过将数据复制到内存并封装业务能力为处理单元来实现。依赖四类中间件：
- 消息中间件（请求与会话控制）
- 数据中间件（数据复制与同步）
- 处理中间件（协调处理单元）
- 部署中间件（启停与负载监控）
三、 架构设计的方法论与评估
1. 基于架构的软件开发（ABSD）
- 核心思想：由商业、质量和需求共同驱动，强调递归细化和迭代优化
- 三个基础：功能分解、架构风格选择、软件模版应用
- 六个子过程：体系功能需求、设计、文档化、复审、实现、演化
2. 核心质量属性与权衡
- 性能：响应时间、吞吐量（策略：资源优化、负载均衡）
- 可用性/可靠性：系统持续运行能力（策略：冗余设计、故障恢复、主从复制）
- 可维护性：模块化与接口隔离（策略：抽象、信息隐藏）
- 安全性：防范威胁（策略：加密、访问控制、防火墙）
3. 架构评估方法
- ATAM（架构权衡分析法）：最常用的评估方法，通过场景分析验证架构可行性，寻找敏感点、风险点和非风险点
四、 架构设计核心原则
- 高内聚低耦合：模块功能集中，减少模块间依赖
- 开闭原则：对扩展开发，对修改封闭
- 单一职责原则：每个模块仅负责一个明确的功能
- 抽象与治理：通过接口标准化隐藏细节，组件独立运行与部署（如容器化）