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代码案例 · 参考资料

Software Architecture Series | 软件架构设计实践

软件架构是指软件系统的基本结构,创建此类结构的规则以及这些结构的文档。需要这些结构来推断软件系统。每个结构包括软件元素,它们之间的关系,元素和关系的属性,以及每个元素的引入和配置的基本原理(ISO/IEC 42010:20072)。这里定义了架构的三要素:职责明确的模块或者组件、组件间明确的关联关系、约束和指导原则。

架构三要素

软件系统的架构是一种隐喻,类似于建筑物的体系结构,是一种整体与局部关系的抽象描述,架构是软件系统内部设计中最重要而又模糊的方面。有系统的地方就需要架构,大到航空飞机,小到一个电商系统里面的一个功能组件,都需要设计和架构。抽象而言,架构就是对系统中的实体以及实体之间的关系所进行的抽象描述,是对物/信息的功能与形式元素之间的对应情况所做的分配,是对元素之间的关系以及元素同周边环境之间的关系所做的定义。架构能将目标系统按某个原则进行切分,切分的原则,是要便于不同的角色进行并行工作,结构良好的创造活动要优于毫无结构的创造活动。

软件架构头图

在软件架构领域有一句名言:架构并不由系统的功能决定,而是由系统的非功能属性决定。这句话直白的解释就是:假如不考虑性能、健壮性、可移植性、可修改性、开发成本、时间约束等因素,用任何的架构、任何的方法,系统的功能总是可以实现的,项目总是能开发完成的,只是开发时间、以后的维护成本、功能扩展的容易程度不同罢了。将这些考量点归类,在软件系统中,当我们谈及架构时,一般会指控制系统复杂性的逻辑架构保证系统高可用性的技术架构/系统架构;好的架构能够保障并提升团队整体的研发效能

从业务系统的角度,软件架构的核心价值,即是控制系统的复杂性,将核心业务逻辑和技术细节的分离与解耦。软件架构是系统的草图,它描述的对象是直接构成系统的抽象组件;各个组件之间的连接则明确和相对细致地描述组件之间的通信。在实现阶段,这些抽象组件被细化为实际的组件,比如具体某个类或者对象。在面向对象领域中,组件之间的连接通常用接口来实现。架构师的职责是努力训练自己的思维,用它去理解复杂的系统,通过合理的分解和抽象,理解并解析需求,创建有用的模型,确认、细化并扩展模型,管理架构;能够进行系统分解形成整体架构,能够正确的技术选型,能够制定技术规格说明并有效推动实施落地。

架构的划分

  • 逻辑架构:相对抽象的设计理念、原则。逻辑架构偏向于关心系统中业务功能相关的部分,其典型目标即时控制系统的复杂性。这种复杂性指各种架构、风格,也包含对不同中间件的搭配、使用来降低整体开发、交付、运维的复杂性。

  • 技术架构/系统架构:系统、算法、工程实践的综合应用。技术架构偏向于关心系统的非功能性特征,如可扩展性、可靠性、强壮性、灵活性、性能等。

譬如微服务,服务如何拆分、服务的边界如何划分可以认为是逻辑架构;但是采用什么样的中间件来作为不同服务间沟通的桥梁,就是属于技术架构。

架构模式与架构风格

软件架构设计的一个核心问题是能否使用重复的架构模式,即能否达到架构级的软件重用。也就是说,能否在不同的软件系统中,使用同一架构。当我们讨论软件架构时,常常会提及软件架构模式(Architectural Pattern)与软件架构风格(Architectural Style)。软件架构模式往往会用于具体地解决某个具体的重复的架构问题,而架构风格则是对于某个具体的架构设计方案的命名。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;架构风格反映了领域中众多系统所共有的结构和语义特性,并指导如何将各个模块和子系统有效组织成一个完整的系统。

在笔者的系列文章中,CRUD、分层架构、六边形架构、洋葱架构、REST 以及 DDD,都算是架构风格;而 CQRS、EDA、UDLA、微服务等则被划分到架构模式中。

架构模式 架构风格
Three-Tier
Multilayered architecture
Model-View-Controller(MVC)
Domain Driven Design
Micro-Kernel
Blackboard Pattern
Sensor-Controller-Actuator
Presentation–Abstraction–Control
CQRS
Component-based
Monolithic application
Layered (or multilayered architecture)
Pipes and Filters
Database-Centric
Blackboard
Rule-based
Event-driven aka implicit invocation
Publish-subscribe
Asynchronous Messaging
Plug-Ins
Microkernel
Reflection
Domain Specific Languages(DSL)
Client-Server (2-tier, 3-tier, n-tier exhibit this style)
Shared Nothing Architecture
Space-based Architecture
Object Request Broker
Peer-to-Peer
Representational State Transfer (REST)
Service-Oriented
Cloud Computing Patterns
MicroServices

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