软件架构的定义

软件架构仍在不断发展中,还没有形成一个统一的、公认的定义,这里仅举出几个较权威的定义。
定义 1:软件或计算机系统的软件架构是该系统的一个(或多个)结构,而结构由软件元素、元素的外部可见属性及它们之间的关系组成。
定义 2:软件架构为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象,由构成系统的元素的描述、这些元素的相互作用、指导元素集成的模式及这些模式的约束组成。
定义 3:软件架构是指一个系统的基础组织,它具体体现在:系统的构件,构件之间、构件与环境之间的关系,以及指导其设计和演化的原则上。(IEEE1471- 2000)
前两个定义都是按“元素—结构—架构”这一抽象层次来描述的,它们的基本意义相同,其中定义 1 较通俗,因此,本章采用这一定义。该定义中的“软件元素”是指比“构件”更一般的抽象,元素的“外部可见属性”是指其他元素对该元素所做的假设,如它所提供的服务、性能特征等。
为了更好地理解软件架构的定义,特作如下说明:
(1)架构是对系统的抽象,它通过描述元素、元素的外部可见属性及元素之间的关系来反映这种抽象。因此,仅与内部具体实现有关的细节是不属于架构的,即定义强调元素的“外部可见”属性。
(2)架构由多个结构组成,结构是从功能角度来描述元素之间的关系的,具体的结构传达了架构某方面的信息,但是个别结构一般不能代表大型软件架构。
(3)任何软件都存在架构,但不一定有对该架构的具体表述文档。即架构可以独立于架构的描述而存在。如文档已过时,则该文档不能反映架构。
(4)元素及其行为的集合构成架构的内容。体现系统由哪些元素组成,这些元素各有哪些功能(外部可见),以及这些元素间如何连接与互动。即在两个方面进行抽象:在静态方面,关注系统的大粒度(宏观)总体结构(如分层);在动态方面,关注系统内关键行为的共同特征。
(5)架构具有“基础”性:它通常涉及解决各类关键的重复问题的通用方案(复用性),以及系统设计中影响深远(架构敏感)的各项重要决策(一旦贯彻,更改的代价昂贵)。
(6)架构隐含有“决策”,即架构是由架构设计师根据关键的功能和非功能性需求(质量属性及项目相关的约束)进行设计与决策的结果。不同的架构设计师设计出来的架构是不一样的,为避免架构设计师考虑不周,重大决策应经过评审。特别是架构设计师自身的水平是一种约束,不断学习和积累经验才是摆脱这种约束走向自由王国的必经之路。
在设计软件架构时也必须考虑硬件特性和网络特性,因此,软件架构与系统架构二者间的区别其实不大。但是,在大多情况下,架构设计师在软件方面的选择性较之硬件方面,其自由度大得多。因此,使用“软件架构”这一术语,也表明了一个观点:架构设计师通常将架构的重点放在软件部分。
将软件架构置于商业背景中进行观察,可以发现软件架构对企业非常重要。
(1)影响架构的因素。软件系统的项目干系人(客户、用户、项目经理、程序员、测试人员、市场人员等)对软件系统有不同的要求开发组织(项目组)有不同的人员知识结构、架构设计师的素质与经验、当前的技术环境等方面都是影响架构的因素。
这些因素通过功能性需求、非功能性需求、约束条件及相互冲突的要求,影响架构设计师的决策,从而影响架构。
(2)架构对上述诸因素具有反作用,例如,影响开发组织的结构。架构描述了系统的大粒度(宏观)总体结构,因此可以按架构进行分工,将项目组为几个工作组,从而使开发有序;影响开发组织的目标,即成功的架构为开发组织提供了新的商机,这归功于:系统的示范性、架构的可复用性及团队开发经验的提升,同时,成功的系统将影响客户对下一个系统的要求等。这种反馈机制构成了架构的商业周期。

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