软件构架结构讲解
软件体系结构与软件架构
软件体系结构与软件架构作为一名软件工程师，无论是在学术界还是工业界，软件体系结构和软件架构都是我们必须要熟悉并掌握的重要知识点。
不仅如此，软件体系结构和软件架构还被视为软件开发生命周期中最关键的决策点。
本文将从什么是软件体系结构和软件架构、软件体系结构和软件架构之间的关系、软件架构对软件开发生命周期的影响以及当前流行的软件架构模式等多方面对软件体系结构和软件架构进行详细探讨。
一、什么是软件体系结构和软件架构软件体系结构和软件架构是软件开发过程中最重要的两个概念，它们建立了软件设计的基础，可以理解为软件的设计蓝图。
软件体系结构是指软件系统中组件、模块、接口和它们之间的关系，而软件架构则是指软件系统的高层结构和组成方式，即系统在结构上的解决方案。
可以看出，软件体系结构和软件架构是密不可分的概念，一个好的软件架构必须基于一个合理的软件体系结构，二者相互影响、相互依存。
二、软件体系结构和软件架构之间的关系软件体系结构和软件架构之间的关系是紧密相连的。
软件架构是由软件体系结构派生而来的，软件架构决定了软件体系结构的多个方面，例如组件、模块、接口和应用程序的架构模式等。
在软件开发过程中，软件架构起到了至关重要的作用。
它决定了软件系统的性能、可维护性、可重用性、可扩展性等方面，因此，软件架构的设计应该尽早开始，这也是我们说软件架构是软件开发过程中的决策点的原因。
三、软件架构对软件开发生命周期的影响软件架构不仅仅是为软件系统提供了一个高层次的结构，它还影响到了整个软件开发生命周期，从需求分析和设计到实现和维护都有重要的作用。
首先，软件架构有助于对需求进行分析和界定。
在软件开发过程中，软件架构定义了软件系统的范围和需求。
因此，软件架构可以帮助我们定义功能需求，以及在交付的软件系统中哪些功能将被包括。
其次，软件架构为系统设计提供了一个框架。
设计应当被视为软件架构上的一个节点，它是在软件开发的初期阶段最重要的部分。
软件架构指定了系统的大部分建设策略和规则，因此，它对系统的设计产生了深远的影响。
软件体系结构概述
软件体系结构概述软件体系结构是指软件系统的组织方式和结构框架，包括系统的组件、模块、连接方式以及它们之间的关系。
软件体系结构定义了系统的主要构成和交互方式，以及系统的整体特性和行为。
软件体系结构的设计和选择对于系统的可维护性、可扩展性、可靠性和性能等方面都有重要影响。
软件体系结构可以理解为一个软件系统的蓝图或者设计模板，它指导和限制了系统在开发和维护过程中的各个方面，并对系统的演化和重用性提供支持。
常见的软件体系结构包括客户端-服务器体系结构、分层体系结构、面向对象体系结构、面向服务体系结构等。
客户端-服务器体系结构是最常见的软件体系结构之一，它将软件系统划分为客户端和服务器两部分。
客户端负责用户界面和用户交互，服务器负责处理业务逻辑和数据存储。
这种体系结构可以提高系统的可伸缩性和可靠性，同时也增加了系统的复杂性和通信开销。
分层体系结构将软件系统划分为多个层次，每个层次具有特定的功能。
常见的层次包括表示层、业务逻辑层和数据访问层。
表示层负责用户界面的展示和交互，业务逻辑层负责系统的业务逻辑处理，数据访问层负责数据的存储和访问。
分层体系结构可以提高系统的可重用性和可维护性，同时也增加了系统的复杂性和通信开销。
面向对象体系结构利用面向对象的思想和技术进行软件系统的设计和实现。
它将软件系统划分为多个对象，每个对象具有特定的属性和方法，并通过消息传递进行交互。
面向对象体系结构可以提高系统的可重用性和可维护性，同时也增加了系统的复杂性和内存开销。
面向服务体系结构将软件系统划分为多个服务，每个服务具有特定的功能和接口。
这些服务通过网络进行通信和交互，从而实现系统的功能需求。
面向服务体系结构可以提高系统的可扩展性和跨平台性，同时也增加了系统的通信开销和服务管理的复杂性。
除了以上常见的软件体系结构外，还有其他一些特定领域的体系结构，如实时系统体系结构、并行系统体系结构等。
实时系统体系结构适用于对响应时间有严格要求的系统，它需要快速的响应和高可靠性。
软件架构模式：掌握常见的软件架构模式和设计原则
软件架构模式：掌握常见的软件架构模式和设计原则软件架构是软件系统整体结构的框架，负责定义软件系统的各个组成部分之间的关系和交互方式。
在软件开发过程中，选择合适的软件架构模式可以提高软件系统的可维护性、扩展性和性能。
下面我们将介绍一些常见的软件架构模式和设计原则。
1.分层架构模式分层架构模式是将系统分为若干层次，每一层次有各自的功能和责任，各层之间通过明确的接口进行通信。
常见的分层架构包括三层架构和N层架构。
三层架构包括表示层（Presentation Layer）、业务逻辑层（Business Logic Layer）和数据访问层（Data Access Layer），分别负责显示用户界面、处理业务逻辑和与数据存储进行交互。
2. MVC模式MVC（Model-View-Controller）模式是一种将应用程序分为数据模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）三个部分的软件架构模式。
Model负责数据的管理和处理，View负责界面的展示，Controller负责处理用户的输入和决定视图和模型之间的交互。
3.微服务架构微服务架构是一种将一个大型软件系统拆分成多个小型、可独立部署的服务的架构模式。
每个微服务都可以独立开发、部署和运行，各个微服务之间通过API进行通信。
微服务架构可以提高系统的灵活性和可扩展性，有利于团队间的协作和部署的快速迭代。
4.事件驱动架构事件驱动架构是一种基于事件和消息传递的软件架构模式，系统中的各个组件相互之间通过事件的方式进行通信。
当一个组件的状态发生变化时，它会发布一个事件，其他组件可以订阅这个事件并做出相应的响应。
事件驱动架构可以降低系统组件之间的耦合度，提高系统的可扩展性和灵活性。
5.领域驱动设计（DDD）领域驱动设计是一种将软件设计与业务领域相结合的设计方法。
DDD将系统分为领域层、应用层和基础设施层，通过模型驱动的方式建模业务领域，并将业务规则和逻辑体现在软件设计中。
一文了解四种软件架构
一文了解四种软件架构如果一个软件开发人员，不了解软件架构的演进，会制约技术的选型和开发人员的生存、晋升空间。
这里我列举了目前主要的四种软件架构以及他们的优缺点，希望能够帮助软件开发人员拓展知识面。
一、单体架构单体架构比较初级，典型的三级架构，前端(Web/手机端)+中间业务逻辑层+数据库层。
这是一种典型的Java Spring mvc 或者Python Django 框架的应用。
其架构图如下所示：单体架构单体架构的应用比较容易部署、测试，在项目的初期，单体应用可以很好地运行。
然而，随着需求的不断增加，越来越多的人加入开发团队，代码库也在飞速地膨胀。
慢慢地，单体应用变得越来越臃肿，可维护性、灵活性逐渐降低，维护成本越来越高。
下面是单体架构应用的一些缺点：复杂性高：以一个百万行级别的单体应用为例，整个项目包含的模块非常多、模块的边界模糊、依赖关系不清晰、代码质量参差不齐、混乱地堆砌在一起。
可想而知整个项目非常复杂。
每次修改代码都心惊胆战，甚至添加一个简单的功能，或者修改一个Bug都会带来隐含的缺陷。
技术债务：随着时间推移、需求变更和人员更迭，会逐渐形成应用程序的技术债务，并且越积越多。
“ 不坏不修”，这在软件开发中非常常见，在单体应用中这种思想更甚。
已使用的系统设计或代码难以被修改，因为应用程序中的其他模块可能会以意料之外的方式使用它。
部署频率低：随着代码的增多，构建和部署的时间也会增加。
而在单体应用中，每次功能的变更或缺陷的修复都会导致需要重新部署整个应用。
全量部署的方式耗时长、影响范围大、风险高，这使得单体应用项目上线部署的频率较低。
而部署频率低又导致两次发布之间会有大量的功能变更和缺陷修复，出错率比较高。
可靠性差：某个应用Bug，例如死循环、内存溢出等，可能会导致整个应用的崩溃。
扩展能力受限：单体应用只能作为一个整体进行扩展，无法根据业务模块的需要进行伸缩。
例如，应用中有的模块是计算密集型的，它需要强劲的 CPU；有的模块则是IO密集型的，需要更大的内存。
软件架构分析
软件架构分析软件架构（software architecture）就是软件的基本结构。
合适的架构是软件成功的最重要因素之一。
大型软件公司通常有专门的架构师职位（architect），只有资深程序员才可以担任。
一、分层架构分层架构（layered architecture）是最常见的软件架构，也是事实上的标准架构。
如果你不知道要用什么架构，那就用它。
这种架构将软件分成若干个水平层，每一层都有清晰的角色和分工，不需要知道其他层的细节。
层与层之间通过接口通信。
虽然没有明确约定，软件一定要分成多少层，但是四层的结构最常见。
∙表现层（presentation）：用户界面，负责视觉和用户互动∙业务层（business）：实现业务逻辑∙持久层（persistence）：提供数据，SQL 语句就放在这一层∙数据库（database）：保存数据有的软件在逻辑层和持久层之间，加了一个服务层（service），提供不同业务逻辑需要的一些通用接口。
用户的请求将依次通过这四层的处理，不能跳过其中任何一层。
优点∙结构简单，容易理解和开发∙不同技能的程序员可以分工，负责不同的层，天然适合大多数软件公司的组织架构∙每一层都可以独立测试，其他层的接口通过模拟解决缺点∙一旦环境变化，需要代码调整或增加功能时，通常比较麻烦和费时∙部署比较麻烦，即使只修改一个小地方，往往需要整个软件重新部署，不容易做持续发布∙软件升级时，可能需要整个服务暂停∙扩展性差。
用户请求大量增加时，必须依次扩展每一层，由于每一层内部是耦合的，扩展会很困难二、事件驱动架构事件（event）是状态发生变化时，软件发出的通知。
事件驱动架构（event-driven architecture）就是通过事件进行通信的软件架构。
它分成四个部分。
∙事件队列（event queue）：接收事件的入口∙分发器（event mediator）：将不同的事件分发到不同的业务逻辑单元∙事件通道（event channel）：分发器与处理器之间的联系渠道∙事件处理器（event processor）：实现业务逻辑，处理完成后会发出事件，触发下一步操作对于简单的项目，事件队列、分发器和事件通道，可以合为一体，整个软件就分成事件代理和事件处理器两部分。
软件技术架构范文
软件技术架构范文
一、软件技术架构概述
软件技术架构是指用来构建、管理和维护软件系统的基础架构。
软件技术架构是一个软件系统的重要组成部分，与软件设计相辅相成，既有助于软件产品的可维护性、可扩展性和可重用性，又有助于降低系统的维护和更新成本，从而提高它的技术效率。
二、软件技术架构体系结构
1、基础架构：基础架构是软件技术架构的最基本部件，它们提供了一个共同的软件设计平台。
基础架构包括：应用程序开发框架、架构图、基础结构组件、业务模型和中间件。
2、技术组件：技术组件提供了软件系统的实现语言和开发环境，主要包括：内核语言语言、数据库技术语言、中间件组件和编程框架等。
3、安全交换机制：安全交换机制提供了系统与其他系统和外部信息拓扑的路由和控制，以确保系统的安全性。
它可以使用加密算法、访问控制策略和防火墙阻止未经授权的访问。
三、软件技术架构的优势
1、可维护性：软件技术架构的可维护性指的是软件能够更容易地进行修改和重构，从而更好地支持以后的功能开发和维护。
软件体系架构中的三层结构
软件体系架构中的三层结构在软件体系架构设计中，分层式结构是最常见，也是最重要的一种结构。
主流的分层式结构一般分为三层，分别为：表示层、业务逻辑层（领域层）、数据访问层，如图所示：数据访问层(DAL)：有时候也称为是持久层，其功能主要是负责数据库的访问。
简单的说法就是实现对数据表的操作。
有时也会包括对象和数据表之间的mapping，以及对象实体的持久化。
业务逻辑层(BLL)：是整个系统的核心，它与这个系统的业务（领域）有关。
业务逻辑层的相关设计，均和特有业务的逻辑相关，如果涉及到数据库的访问，则调用数据访问层。
表示层(UI)：是系统的UI部分，负责使用者与整个系统的交互。
在这一层中，理想的状态是不应包括系统的业务逻辑。
表示层中的逻辑代码，仅与界面元素有关。
分层式结构究竟其优势：1、开发人员可以只关注整个结构中的其中某一层；2、可以很容易的用新的实现来替换原有层次的实现；3、可以降低层与层之间的依赖；4、有利于标准化；5、利于各层逻辑的复用。
概括来说，分层式设计可以达至如下目的：分散关注、松散耦合、逻辑复用、标准定义。
一个好的分层式结构，可以使得开发人员的分工更加明确。
一旦定义好各层次之间的接口，负责不同逻辑设计的开发人员就可以分散关注，齐头并进。
例如UI人员只需考虑用户界面的体验与操作，领域的设计人员可以仅关注业务逻辑的设计，而数据库设计人员也不必为繁琐的用户交互而头疼了。
每个开发人员的任务得到了确认，开发进度就可以迅速的提高。
分层式结构也不可避免具有一些缺陷：1、降低了系统的性能。
这是不言而喻的。
如果不采用分层式结构，很多业务可以直接造访数据库，以此获取相应的数据，如今却必须通过中间层来完成。
2、有时会导致级联的修改。
这种修改尤其体现在自上而下的方向。
如果在表示层中需要增加一个功能，为保证其设计符合分层式结构，可能需要在相应的业务逻辑层和数据访问层中都增加相应的代码。
容易混淆的概念：三层结构与MVC模式。
软件开发的常用架构
软件开发的常用架构在计算机科学领域，架构是指软件系统的基础结构，规定了系统中组件的交互方式和功能。
软件开发的架构决定了软件系统的可扩展性、可维护性和可重用性。
因此，选择正确的架构是相当重要的，可以使得软件系统具有更高的性能、更好的功能和更高的安全性。
下面介绍几种在软件开发中常用的架构。
1. 分层架构分层架构是最常见的软件架构之一，也称为三层架构。
该架构将应用程序分为三个层次：表示层、业务逻辑层和数据访问层。
这种架构的优点是它能够实现代码的复用，这是因为在分层架构中，开发人员可以方便地重复使用模块。
这种架构的另一个显著优点是它有助于应用程序的柔性。
因为系统的组件是独立的，所以在进行调整时，可以更轻松地修改其中的一层，而不影响其余的层次。
此外，分层架构也有助于不同的开发人员更好地协同工作，因为每个人都可以专注于自己层次的开发。
当然，分层架构也有一些缺点。
其中最主要的缺点是系统的复杂性。
由于系统被分为许多层次，因此它需要更多的代码来实现。
此外，在使用多个层次的过程中，数据流转会增加一定的时延。
2. 服务架构服务架构也称为面向服务架构(SOA)，是一种基于服务的软件架构。
在这种架构下，在系统中各组件之间进行通信时，所使用的是网络服务。
在服务架构中，各模块可以通过共享这些服务与其他人进行通信，而不需要共享代码或数据。
服务架构的优点是它有助于避免耦合。
因为各个模块之间的通信是通过服务进行，所以当一个模块的代码发生变化时，其他模块的代码不会受到影响。
此外，在服务架构中，服务可以更容易地重新装配，因此可以更快地适应不同的需求。
服务架构也有一些缺点。
其中一个显著的缺点是它的性能降低。
由于系统需要通过网络服务通信，因此进行通信时会增加一定的时延。
此外，在处理多个服务时，可能出现复杂的问题。
3. 微服务架构微服务架构是一种分布式系统，它将应用程序分解为一组小型服务。
在该架构中，每个服务都运行在独立的进程中，并使用HTTP等协议进行通信。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
*
软件构架在不断的发展，但它仍然是一门尚不成 熟的学科，因此软件构架并没有一个统一的、公认 的定义。大多数常见的定义的要点都是一致的—结 构、元素以及各元素之间的关系。软件构架的定义 大体可以分为两类： 1、决策派的定义---一组决策的集合 2、组成派的定义—元素+元素的关系
*
*Booch、Rumbaugh和Jacobson的定义：
（2）从职责的角度上：元素的职责是什么？它们在系统中做什么？ 在系统中的功能是什么？
（3）从联系关系的角度上：图中的连线代表的意思是 什么?这些连线是表示这些元素相互通信、相互控制、 相互发送数据、相互作用、相互调用、保持同步、彼此 之间共享一些信息隐藏秘密，还是上述关系和其他关系 的组合？这种相互通信又是借助什么机制来实现的？在 机制之间流动的可能是什么信息
（1）从元素的角度上：这些元素的实质是什么？划分成这样的元素 有何种意义？它们是否能运行在不同的处理器上？从运行时间上看， 是否相互独立？这些元素是由进程还是程序组成，或者是两者兼有？ 这些元素是否反应了开发项目任务的划分？它们是否表示了运行时 独立性？这些组件是对象、任务、函数、进程、分布式程序，还是 其他？
*
*系统是由4个元素组成 *其中的3个元素特征损失模型（MODP）、回响模
型（MODR）和噪音模型（MODN）可能有更多的 相似之处，但是他们与第4个元素控制处理（CP） 之间可能会有较大的差异，因为前三个元素在图 中处于同一层次上
*该图是完全连通的，因而所有的元素之间显然存
在着某种联系
这就是构架吗？如果构架真的是由若干组件及其之间的相互联系 组成，则用这样的图就足以表述构架，但是，从图中并不能得到以 下信息：
（2）构架是系统的总体结构。
这个常见的说法是不正确的，其中暗含的意思是系 统只有一个结构。但是这种观点具有教学上的重要性， 因为后面可以看到，不同的结构提供了一个关键的工程 设计平衡点，这些平衡点使得系统中具有了导致系统成 功或者失败的质量属性，构架中的结构的多样性位于概 念的核心。
（3）构架是软件或者系统的组件、组件之间的相互关系以及 管理其设计和演变的原理和方针的结构。
关系、组件与环境之间的关系为内 容的某一系统的基本组织结构，以 及指导上述内容涉及与演化的原理
*
（1）构架是一种高层设计。
从马是哺乳动物这个意义上来说，这种说法是正确的， 但是反过来说就不对了。与设计相关的其他任务并不属于 构架，如确定将要封装的重要的数据结构。访问数据结构 的接口肯定属于构架的范畴，但是实际做出的选择却不是。
构架是一系列重要决策的集合，这些决策与以下 内容相关：软件的组织、构成系统的结构元素及其接口 的选择，这些元素在相互协作中明确表现的行为，这些 结构元素和行为元素进一步组合所构成的更大规模的子 系统，以及如何组织这些元素
*Woods的定义
软件构架是一系列设计决策，如果做了不正当的 决策，项目可能最终会被取消
（4）从分布的角度上：各个元素在图中的分布表示什 么意义？为什么CP单独在一个层次上？是不是CP可以调 用其他元素反之不行呢？是不是仅仅因为受版面空间的 限制而没有将这4个元素排成一行。。。。。。。。。。
*
根据上面所提出的问题，必须知道以下几个方面，否则 这样的图是没有意义的
（1）准确的知道元素是什么，表示的是什么意思 （2）元素之间是如何协作来实现系统的目的的
结构
*在基于组件开发的系统中错误处理和检测原则 *将每个程序都看做某一程序族的一员 *认识到系统的结构影响到系统的质量 *引入使用结构，该原则控制各个元素之间的连接，以增
强系统的可扩展性
控制处理 （CP）
特征损失 模型
(MODP)
回响模型 (MODR)
噪音模型 (MODN)
图1 未提供多少信息的软件构架的描述图
这是许多以过程为中心的定义中的一种，也是属于组成 派的定义范畴，其中包括诸如原理和指导方针这样的辅助性 信息。许多人声称构架中包含对涉众需要以及如何满足这些 需要的基本原理的陈述。我们认为收集此类信息是基本的， 它是一个很好的专业实践，然而，从本质上来说它们并不是 构架的一部分，例如并不把汽车所有者的手册作为汽车的一 部分一样。
*
*Garlan和Shaw的定义
构架包括组件（Component）、连接器（Connector） 和约束（Constrain）三大要素
*Boehmn的定义
软件构架包括系统组件、连接件和约束的集合，反应 不同涉众需求的集合和原理的集合
*
*该定义属于组成派定义的范畴 *内容：构架是以组件、组件之间的
软件构架实践之
*
软件构架概念 构架模式、参考模型和参考构架 软件构架的重要性 构架的结构和视图 小结
第一章阐述了构架在保证开发组织实现 其商业目标方面所起到的重要作用
能力
那么软件构 架在项目开 发中又有什 么意义呢？
极重要 的资产
*
最早在软件开发 领域，构架这个 词用来指适用多 个系统的计算机 系统的描述
1969年
Fred Brooks和Ken Inverson等人相继 给出了描述，在 这之前Blaauw最 先提出了“构架”
70年代
David Parnas提出 了关于构架的许 多基本原则
构架实际上是同类系统的抽象
*
*信息隐藏原则 *关于只允许通过接口使用元素的原则 *强调对软件系统中的不同结构进行考察，不得混淆这些
任何一个系统都有一个构架，并且可以独立于设计或 演变该构架的过程的知识对其进行探索和分析。
(4)构架是组件和连接器。 连接器：指的是系统运行时为传送控制和数据信息而采
用的机制。 该定义强调了系统运行时的构架。
*
涉众
基本解释：涉众是与要建设的业务系统相关的一切人和事。
举例解释：例如修建一条公路，它预期的使用者是广大的司机； 监管方是交通管理局；出资方是国家财政；发展商是某某公司； 建筑商是某某工程公司等。显然他们都与此项目有利益关系，都 是涉众。这些都好理解。但是在某些情况下，看似与公路完全无 关的一些人和事却会成为重要涉众。例如当公路修建需要搬迁居 民时，被搬迁的居民就成为重要的涉众；当公路规划遇到历史建 筑时，文物管理局就成为重要的涉众。虽然软件项目开发与修建 公路相比涉及的人和事要少得多，但是也不能忽略系统使用者之 外的其他涉众。另外，当面对一个陌生的问题领域时，往往在项 目初期还不能够清楚的获悉究竟谁是系统的使用者，通常得随着 需求的深入逐步明确。但是最终的系统使用者将从涉众当中产生， 因此涉众分析显得尤为重要。