软件架构设计
软件架构设计基础文档
软件架构设计基础知识文档摘要本文件旨在为新加入的软件开发团队成员提供一份关于软件架构设计的基础知识指南。
内容涵盖常见架构模式、设计原则、性能优化策略等基本概念，旨在帮助初级到中级开发人员建立软件架构设计的框架。
通过代码示例和真实项目案例，配合清晰的架构图和流程图，便于阅读和理解。
1. 引言软件架构设计是开发过程中的一项关键工作，好的设计能够提高系统的可维护性、可扩展性和性能。
本指南将帮助新手开发人员理解基础概念，并掌握一些实用的设计原则和模式。
2. 软件架构概念2.1 什么是软件架构软件架构是指软件系统的高层结构和其组件之间的关系。
它定义了系统的组成部分以及它们如何相互作用。
2.2 软件架构的重要性良好的软件架构能够提高开发效率、降低后期维护成本，并且可以让团队在技术和业务变更中保持灵活性。
3. 常见架构模式3.1 单体架构单体架构是将所有功能模块打包为一个整体，适合小型应用。
# 示例：Flask单体应用from flask import Flaskapp = Flask(__name__)@app.route('/')def hello():return "Hello, World!"if __name__ == '__main__':app.run(debug=True)优缺点：•优势：简单，易于部署。
•缺陷：难以扩展，维护成本高。
3.2 微服务架构将应用拆分成多个小服务，每个服务独立运行，适合大型应用。
# 示例：使用 Flask 创建一个微服务from flask import Flaskapp = Flask(__name__)@app.route('/user')def get_user():return {"name": "Alice"}if __name__ == '__main__':app.run(port=5000)优缺点：•优势：可独立部署和扩展。
软件架构课程设计
软件架构课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解软件架构的基本概念，掌握常见软件架构模式及其特点。
2. 学会分析软件需求，并能根据需求选择合适的架构模式进行设计。
3. 了解软件架构的评估方法和原则，能够对现有软件架构进行简单分析。
技能目标：1. 培养学生运用软件架构知识解决实际问题的能力，提高软件设计水平。
2. 提高学生的团队协作能力，学会在团队中沟通、协作完成软件架构设计。
3. 培养学生运用相关工具和技术进行软件架构可视化表达的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对软件架构设计的兴趣，激发学生的学习热情。
2. 增强学生的责任感，使其认识到软件架构在软件开发过程中的重要性。
3. 培养学生严谨、认真、客观的科学态度，提高学生的创新意识和实践能力。
课程性质分析：本课程为计算机科学与技术专业高年级学生的专业核心课程，旨在帮助学生掌握软件架构的基本知识，提高软件设计能力。
学生特点分析：学生具备一定的编程基础和软件工程知识，具有较强的学习能力和实践能力，但可能对软件架构的理论知识和实际应用存在一定程度的陌生感。
教学要求：1. 结合实际案例，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
2. 强化团队合作，培养学生的沟通协调能力。
3. 通过课程学习，使学生能够独立完成中小型软件架构设计任务，为后续软件开发课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 软件架构基本概念：包括软件架构的定义、作用、分类及发展趋势。
教材章节：第一章 软件架构概述2. 常见软件架构模式：介绍分层架构、客户端-服务器架构、微服务架构、事件驱动架构等，分析各自特点及应用场景。
教材章节：第二章 软件架构模式3. 软件架构设计方法：讲解基于需求的软件架构设计方法，包括需求分析、架构风格选择、架构设计及评估。
教材章节：第三章 软件架构设计方法4. 软件架构评估与优化：介绍软件架构评估方法、原则，探讨如何优化现有软件架构。
教材章节：第四章 软件架构评估与优化5. 软件架构可视化：讲解软件架构可视化方法，如UML图、架构图等，以及相关工具的使用。
软件架构设计 知识点
软件架构设计知识点
软件架构设计的主要知识点包括：
软件架构的概念：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以及这些模式的约束组成。
架构的作用：软件架构是项目干系人进行交流的手段，明确了对系统实现的约束条件，决定了开发和维护组织的组织结构，制约着系统的质量属性。
架构风格的定义：软件架构风格是描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式。
架构风格定义一个系统家族，即一个体系结构定义一个词汇表和一组约束。
需求分配：架构设计就是需求分配，即将满足需求的职责分配到组件上。
软件架构的建模：包括结构模型、框架模型、动态模型、过程模型和功能模型等。
软件架构的可预测性：软件架构是可传递和可复用的模型，通过研究软件架构可能预测软件的质量。
软件架构与原型设计的关系：软件架构使推理和控制的更改更加简单，有助于循序渐进的原型设计，可以作为培训的基础。
评估软件架构的方法：包括基于质量属性的评估、基于场景的评估和基于度量的评估等。
软件架构的演化：随着需求和技术的变化，软件架构也需要不断地进行演化和调整。
分布式系统、并发性、安全性等特定领域的架构设计考虑因素。
以上是软件架构设计的主要知识点，掌握这些知识可以帮助软件工程师更好地进行软件系统的设计和开发。
软件架构设计三篇
软件架构设计三篇篇一：软件架构设计之常用架构模式1.分层架构：分层架构是使用最多的架构模式，通过分层使各个层的职责更加明确，通过定义的接口使各层之间通讯,上层使用下层提供的服务。
分层分为：严格意义上的分层，一般意义的分层。
严格意义的分层是n+1层使用n层的服务。
而一般意义的分层是上层能够使用它下边所有层的服务。
领域驱动设计的分层定义：UI层，UI控制层，服务层，领域层，基础设施层。
2.MVC架构：MVC架构相信做软件的都听说，主要是为了让软件的各部分松耦合，现在好多根据MVC思想构建的框架如：Spring MVC,Structs2, MVC等。
MVC是Model View Control的简写，他的原理是什么那，比如拿web来举例吧。
当一个web请求来了以后View接收这个请求，随即把请求转发给Control进行处理，Control通过分析请求的类型等信息决定加载哪些Model，当Model加载完成以后Control通知Model已经加载完毕，这是View就去读取Model数据进行显示自己。
MVC还有一个衍生架构叫MVP,因为MVC的View跟Control和Model 都有耦合关系所以为了解除View和Model之间的关系，View不直接读取Model 而是通过Control来转发View需要的数据。
还有一个衍生架构叫MVVP,就是增加了一个View Control的层，用来辅助视图的生成，这样View的功能更加简单只是用来显示不包含其它的功能，而且有了View Control使多视图或替换视图很方便。
MVP微软的WPF就是使用这种架构。
3.微内核架构：微内核架构就是做一个稳定通用的内核，也就是给软件设计一个强劲的心脏。
如果需要更多功能通过在内核外部再封装一层对软件进行扩充，微内核提供基本的接口供外部调用，这些接口一定要通用，并且提供事件的机制告诉外部内部发生的事件，这样就是内核与外部完全隔离。
软件架构的设计和选择
软件架构的设计和选择引言在软件开发的过程中，软件架构的设计和选择是非常重要的一步。
软件架构是指软件系统的组织方式，是软件开发的基础。
好的软件架构不仅可以提高软件的性能，也可以降低开发成本和维护成本。
本文将介绍如何进行软件架构的设计和选择。
一、软件架构设计1.需求分析在进行软件架构设计之前，必须对软件系统的需求进行分析。
需要清楚地了解软件系统的功能需求和非功能需求，包括系统性能要求、可用性要求、安全性要求等。
只有充分了解了需求，才能设计出合适的软件架构。
2.确定架构风格软件架构风格是指一种规定的架构模式，如MVC，客户端-服务器等。
不同的架构风格可以满足不同的需求。
选择一个合适的架构风格有助于设计出高效的软件架构。
3.分解和组织模块根据软件系统的需求，将软件系统分解成各个模块，再按照不同的架构模式进行组织。
模块之间的交互和通信也需要按照规定的方式进行设计。
在设计模块之间的接口时，需要考虑接口的规范性和可扩展性。
4.考虑性能和可伸缩性系统的性能和可伸缩性是设计软件架构时需要考虑的重要因素。
在设计软件架构时需要充分考虑系统的并发性和负载均衡，从而保证系统的高可用性和高性能。
二、软件架构选择1.根据需求选择合适的架构在选择软件架构时，需要根据软件系统的需求选择合适的架构。
如果软件系统的并发性较高，可以采用分布式架构。
如果软件系统需要保证高可靠性和可用性，可以选择集群架构。
2.考虑易于维护性和扩展性在选择软件架构时，需要考虑系统的易于维护性和扩展性。
一个好的软件架构应该方便维护和扩展，同时还能确保系统的高性能和高可靠性。
3.借鉴已有的成功经验在选择软件架构时，可以借鉴已有的成功经验。
例如，选择流行的框架和开源软件，可以减少开发成本和维护成本。
同时，也可以获得更好的技术支持和开发社区的支持。
4.考虑未来的发展在选择软件架构时，需要考虑未来的发展。
软件系统是一个不断发展的过程，未来可能会产生新的需求和新的挑战。
软件架构设计
软件架构设计软件架构设计是指在软件开发过程中确定系统的整体结构的活动。
它是将软件系统划分为各个模块，并规定这些模块之间的关系和交互方式的过程。
一个好的软件架构设计能够提高系统的可维护性、可扩展性和可重用性，从而有效地满足用户的需求。
本文将介绍软件架构设计的重要性、常用的架构设计模式以及一些设计原则和技术。
一、软件架构设计的重要性软件架构设计在软件开发过程中扮演着重要的角色。
它不仅决定了软件系统的整体结构，还直接影响到系统的性能、可维护性和可扩展性。
一个好的软件架构设计能够有效地分离关注点，使不同的模块之间职责明确，提高团队的协作效率。
此外，良好的软件架构设计还能够提供系统的高可用性和灵活性，为后续的功能迭代和系统升级打下良好的基础。
二、常用的架构设计模式在软件架构设计中，有一些常用的设计模式可以帮助开发人员解决一些常见的问题。
以下是几种常见的架构设计模式：1. 分层架构（Layered Architecture）：将系统分为多个层次，每个层次完成特定的功能。
这种架构模式可以降低系统的耦合度，提高系统的可维护性和可测试性。
2. 客户端-服务器模式（Client-Server Pattern）：将系统分为客户端和服务器两个部分，客户端发送请求，服务器进行处理并返回相应的结果。
这种架构模式可以提供良好的可扩展性和高并发性。
3. 多层架构（Multi-Tier Architecture）：将系统划分为多个层级，每个层级负责不同的功能。
这种架构模式可以提供高度的模块化和可扩展性，同时降低模块间的耦合度。
4. 事件驱动架构（Event-Driven Architecture）：通过事件的触发和处理来驱动系统的运行。
这种架构模式适用于需要实时响应和异步处理的系统。
三、设计原则和技术在进行软件架构设计时，还需要遵循一些设计原则和使用一些相关的技术来保证系统的质量和可维护性。
以下是一些常见的设计原则和技术：1. SOLID原则：SOLID原则是面向对象设计中的五个基本原则，包括单一职责原则、开放封闭原则、里氏替换原则、接口隔离原则和依赖倒置原则。
如何进行软件架构设计和技术选型
如何进行软件架构设计和技术选型软件架构设计和技术选型是软件开发流程中非常重要的环节，它关乎整个项目的成功与否。
本文将介绍如何进行软件架构设计和技术选型，并提供一些实用的建议。
一、软件架构设计软件架构是指对整个软件系统进行组织、划分和布局，确定各个模块之间的关系与交互方式。
一个好的软件架构设计可以提高系统的可维护性、可扩展性和性能等方面的指标。
1.深入了解业务需求和用户需求：在进行软件架构设计之前，首先要对业务需求和用户需求进行深入了解，明确软件系统要解决的问题和用户的期望。
只有清楚了解需求，才能设计出符合用户期望的软件架构。
2.选择合适的架构风格：根据业务需求和系统规模，选择合适的架构风格。
常见的架构风格有分层架构、微服务架构、面向服务架构等。
根据实际情况选择最适合的架构风格，可以提高系统的可维护性和可扩展性。
3.划分模块和定义接口：将整个软件系统划分为多个模块，为每个模块定义清晰的接口。
模块之间的接口设计要尽量简单、清晰，减少模块之间的依赖关系，提高系统的灵活性。
4.考虑性能和安全性：在软件架构设计中要考虑系统的性能和安全性。
合理设计系统的数据流、并发处理和缓存策略，可以提高系统的性能。
同时，要考虑系统的安全性，采取相应的安全措施，防止潜在的安全威胁。
5.迭代优化和演进：软件架构设计并非一蹴而就，要进行迭代优化和不断演进。
随着业务的发展和用户需求的变化，软件架构也需要相应地调整和优化，以保证系统始终能够适应新需求。
二、技术选型技术选型是指选择适合项目需求的技术框架、工具和语言等。
合理的技术选型可以提高开发效率、降低开发成本。
1.明确项目需求：在进行技术选型之前，要明确项目的需求和目标。
确定项目的规模、开发周期、技术难度等因素，以便选择合适的技术栈。
2.调研和评估：在进行技术选型时，要进行充分的调研和评估。
查阅相关文档、案例和用户评价，了解各种技术的特点和优劣势，选择最适合的技术。
3.综合考虑因素：在进行技术选型时，需综合考虑多方面因素，如技术的成熟度、社区支持度、易用性、性能、扩展性、安全性等。
软件架构设计
软件架构设计软件架构设计是指在开发软件系统时，根据系统所需功能和性能要求，合理地划分系统结构，确定各个组件之间的相互关系和交互方式的过程。
一个好的软件架构设计能够提高系统的可靠性、可维护性和可扩展性，并降低开发和维护成本。
一、分层架构分层架构是一种常用的软件架构设计模式，将系统划分为若干层次，每一层都有明确的职责和功能。
常见的分层架构包括三层架构和四层架构。
1. 三层架构三层架构将系统划分为表示层、业务逻辑层和数据访问层三个层次。
表示层负责用户界面的展示和与用户的交互，通常使用HTML、CSS和JavaScript来实现Web界面。
业务逻辑层处理业务逻辑，包括数据处理、业务规则以及与数据访问层的交互。
数据访问层负责与数据库进行数据的增删改查操作。
三层架构能够实现业务逻辑与用户界面的分离，提高系统的可维护性和可扩展性。
2. 四层架构四层架构在三层架构的基础上增加了一个服务层。
服务层负责处理系统中的具体业务逻辑，提供一系列可复用的服务接口供业务逻辑层调用。
四层架构将系统进一步解耦，降低了各个组件之间的耦合度，提高了系统的可测试性和可扩展性。
二、微服务架构微服务架构是一种将系统划分为一系列小型、独立部署的服务的架构模式。
每个微服务都有自己独立的数据库，并通过网络进行通信。
微服务之间通过API接口进行通信，每个微服务都可以独立开发、测试、部署和扩展。
微服务架构能够提高系统的灵活性和可伸缩性，使系统更加容易扩展和维护。
但是，微服务架构也增加了系统的复杂性，对系统设计和运维人员的要求更高。
三、事件驱动架构事件驱动架构将系统的各个组件解耦，通过事件的方式进行通信。
当某个组件发生某一事件时，其他组件可以订阅该事件并做出相应的处理。
事件可以异步处理，提高系统的响应速度和并发能力。
事件驱动架构能够降低系统的耦合度，提高系统的可扩展性和可维护性。
同时，事件驱动架构也增加了系统的复杂性，需要合理地设计和管理事件流。
四、容器化架构容器化架构是一种将系统划分为若干独立的容器的架构模式。
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思维框架 分层的细化 分区的引入 机制的提取 总结
【15】
思考一
划分功 能模块
为模块 定义接口
思考一
需求分块
为模块 定义接口
【16】
例子 例子
【17】
思考二
功能划分
模块分解
边界定义
思考二
功能模块 划分
逻辑模块 划分
外部接口 定义
内部接口 定义
【18】
例子 思考三：直接划分出模块
软件架构不仅注重软件本身的结构和行为，还注重其 他特性：使用、功能性、性能、弹性、重用、可理 解性、经济和技术的限制及权衡、以及美学等。
思考：哪些决策属于架构设计
影响 范围
全
不属于架构设计
局
（小心陷阱）
架构设计 （重点关心）
局
不属于架构设计
部
不属于架构设计 （有时关心）
小
大
影响程度
【9】
思考：架构决策的层次性
架构 ={结构，……} 结构 ={元素，外部可见属性，关系}
【6】
理论 告诉你
• 架构关注分解与交互 • 架构需多角度考虑
现实 告诉你
• 程序员说，架构就是要决定需要编写哪些类、使用哪些现成框架，程 序经理笑了；
• 程序经理说，架构就是模块的划分和接口的定义，系统分析员笑了； • 分析员说，架构就是为业务领域对象的关系建模，配置管理员笑了； • 配置管理员说，架构就是开发出来的、以及编译过后的软件到底是个
运行架构
• 控制流 – 进程、线程 – 中断服务程序
• 控制流组织 – 系统启动与停机 – 控制流通信 – 加锁与同步
物理架构
• 物理节点 ― PC、服务器 ― 单片机、单板机、专用机 ― 软件安装、部署、烧写 ― 系统软件选型
• 物理节点拓扑 ― 连接方式、 拓扑结构 ― 物理层（Tier ） ― 冗余考虑
啥结构，数据库工程师笑了； • 数据库工程师说，架构规定了持久化数据的结构，其他一切都不过是
对数据的操作而已，部署工程师笑了； • 部署工程师说，架构规定了软件部署到硬件的策略，用户笑了； • 用户说，架构就是决定一个个功能子系统如何划分，程序员又笑了；
——引自《软件架构设计》一书 【7】
温昱 将告诉你
用例驱动
分层
How to do it
子系统
（功能模块）
归纳
分层模式
Why to do it 功能切分
用例驱动
【32】
最佳实践
子系统
层
模块
【33】
议 程
31 训练
多个场景实例
2 划分模块的常见做法
3721式的模块划分
技术驱动的模块划分 （先分层，后……）
用例驱动的模块划分 （先识别类，后……）
3 模块划分最佳实践
思维框架 分层的细化 分区的引入 机制的提取 总结
【34】
小帖子，引发大思考
思考一：不同系统，层数一样？
• 案例： 一个7层架构分析
【35】
思考二：同一系统，层数不变？
• 你所在的公司： 投标用“市场架构”＝研发用“技术架构”？
结论：分层的细化
【36】
议 程
2 划分模块的常见做法
3721式的模块划分
技术驱动的模块划分 （先分层，后……）
用例驱动的模块划分 （先识别类，后……）
3 模块划分最佳实践
思维框架 分层的细化 分区的引入 机制的提取 总结
今天，你迭代了吗？
• 复杂系统的应对之道
【43】
逻辑架构：迭代的设计思路
结构方面的切分 行为方面的约定
逻辑架构
• 职责划分 – 逻辑层（Layer） – 子系统、模块 – 关键类
• 职责间协作 – 接口 – 协作关系
数据架构
• 持久数据单元 – 文件 – 关系数据库 – 实时数据库
• 数据存储格式 – 文件格式 – 数据库Schema
开发架构 • 程序单元
– 源文件、配置文件 – 程序库、框架 – 目标单元 • 程序单元组织 – Project划分 – Project目录结构 – 编译依赖关系
用例驱动的模块划分 （先识别类，后……）
3 模块划分最佳实践
思维框架 分层的细化 分区的引入 机制的提取 总结
【39】
大师说，但你如何做
机制才是设计的灵魂所在……否 则我们就将不得不面对一群无法 相互协作的对象，它们相互推搡 着做自己的事情而毫不关心其他 对象。
Grady Booch 《面向对象分析与设计》
架构 = 重要决策集合
架构学科，是 科学？ 是艺术？ 是建模？ 是工程？ ……
【8】
RUP的定义
软件架构包含了关于以下问题的重要决策：
软件系统的组织； 选择组成系统的结构元素和它们之间的接口，以及
当这些元素相互协作时所体现的行为；
如何组合这些元素，使它们逐渐合成为更大的子系 统；
用于指导这个系统组织的架构风格：这些元素以及 它们的接口、协作和组合。
【44】
架构设计：【分】与【合】的艺术
案例：WinZip的架构设计过程
【45】
初期：引入分层架构
初期：层间关系（压缩时）
界面交互层
压缩意图
压缩进度
压缩控制层
哪个文件
字节流
原文件读写层
Bit 块等 压缩包读写层
【46】
初期：层间关系（解压缩时）
界面交互层
解压缩意图
解压缩进度
文件名及字节流 原文件读写层
用例驱动的设计过程？
Use Cases Analysis Design Source Classes Classes Code
Exec
你这么做吗？已发现哪些问题？
【30】
议 程
31 训练
多个场景实例
2 划分模块的常见做法
3721式的模块划分
技术驱动的模块划分 （先分层，后……）
用例驱动的模块划分 （先识别类，后……）
架构概念、思想
温昱
· 实战型 资深咨询顾问 · 实战型 架构培训专家 · 创立ADMEMS实践体系 · 《软件架构设计》著 者 · 《一 线 架 构 师》著 者 · 中国Softcon杰出贡献专家 · 中国CCSE杰出贡献专家
专家介绍
温昱 软件架构专家，资深咨询顾问，实战型架构培训专 家，创立ADMEMS架构实践体系。软件架构思想的传播 者和积极推动者，中国Softcon杰出贡献专家，中国CCSE 杰出贡献专家，出版了《软件架构设计》、《一线架构 师实践指南》等专著。
系统
决
client
策
切分类 决策
决 策
server
决
策
决
API层
策
决
模块
引擎层
策
决
模块
策
SPI及服务扩展
……
思考：架构决策的层次性
决策
B/S架构
决策
决策
决策
弃用PHP
选用JSP
不用ASP
决策 Framework选择 开发工具选择
技术选型类 决策
【10】
架构 = 决策过程
软企 架构力培养工程
【11】
【3】
架构 = 元素 + 交互
【4】
RDBMS例：元素 = 模块 Struts例：元素 = M-V-C
【5】
连锁超市例：元素 = 节点
Bass的定义
• 某个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，
• 每个结构均由软件元素、这些元素的外部 可见属性、以及这些元素之间的关系组成。 ——Len Bass
温昱
· 实战型 资深咨询顾问 · 实战型 架构培训专家 · 创立ADMEMS实践体系 · 《软件架构设计》著 者 · 《一 线 架 构 师》著 者 · 中国Softcon杰出贡献专家 · 中国CCSE杰出贡献专家
议 程
31 训练
多个场景实例
2 划分模块的常见做法
3721式的模块划分
技术驱动的模块划分 （先分层，后……）
压缩控制层
Bit 块等
哪个文件
压缩包读写层ห้องสมุดไป่ตู้
下面进行
【47】
对比：“市场”架构 分层、分区、机制提取
【48】
下面进行
压缩功能（多文件源）
【49】
下面进行
包 | 接 口 图
【50】
下面进行
【51】
思维要领
【52】
谢谢！
Q&A
五顶视图帽
温昱
· 实战型 资深咨询顾问 · 实战型 架构培训专家 · 创立ADMEMS实践体系 · 《软件架构设计》著 者 · 《一 线 架 构 师》著 者 · 中国Softcon杰出贡献专家 · 中国CCSE杰出贡献专家
31 训练
多个场景实例
2 划分模块的常见做法
3721式的模块划分
技术驱动的模块划分 （先分层，后……）
用例驱动的模块划分 （先识别类，后……）
3 模块划分最佳实践
思维框架 分层的细化 分区的引入 机制的提取 总结
大著作，留下小问题
• 《代码之道》： 快速迭代有个基本前提：开发应该“深度优 先”，而不是“广度优先”。
温昱有十年系统规划、架构设计和研发管理经验，在金 融、航空、多媒体、电信、中间件平台等领域负责和参 与多个大型系统的规划、设计、开发与管理。
作为资深咨询顾问，温昱每年为企业提供架构培训600小 时、咨询400小时。已为众多知名企业提供了卓有成效的 架构培训与咨询服务。
【1】