軟件架構(gòu)的相關(guān)概念和實踐

2006年8月底，我有幸參加了一個架構(gòu)師培訓(xùn)，通過這個培訓(xùn)，清晰了很多概念，結(jié)合自己的知識和經(jīng)驗，對公司軟件應(yīng)用系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計有了很多想法，特撰寫檔，把自己學(xué)得的系統(tǒng)架構(gòu)知識和自己的思考與大家共享，希望對公司設(shè)計人員進行設(shè)計工作時有所幫助。中很多內(nèi)容都是我個人的觀點，我個人技術(shù)的深度和廣度也不夠，肯定會有不少不太嚴謹?shù)牡胤健?

1. 系統(tǒng)架構(gòu)知識

1.1. 什么是企業(yè)應(yīng)用

很難給出一個精確定義，不過企業(yè)應(yīng)用一般都有這些特點：

持久化數(shù)據(jù)

大量的數(shù)據(jù)

很多人同時訪問數(shù)據(jù)

大量操作數(shù)據(jù)的用戶界面

通常要與散布在企業(yè)周圍的其他企業(yè)應(yīng)用集成

所以，企業(yè)應(yīng)用一般都比較復(fù)雜，架構(gòu)設(shè)計大多都是針對企業(yè)應(yīng)用的。

1.2. 什么是系統(tǒng)架構(gòu)

“架構(gòu)”用很多種不同的定義，這些定義很難統(tǒng)一，但基本上有兩點都能統(tǒng)一：1）架構(gòu)是最高層次的分解 2）架構(gòu)是系統(tǒng)中不易改變的決定。

而通過這次架構(gòu)培訓(xùn)，我這么定義架構(gòu)：從核心概念上講，架構(gòu)是一套構(gòu)建系統(tǒng)的規(guī)則；從表象上看，軟件架構(gòu)是一套模板，以文檔、代碼、工具程序等方式表現(xiàn)。（其他更多的軟件架構(gòu)的概念描述，請查看8月24日發(fā)的郵件――《軟件架構(gòu)基礎(chǔ)知識.doc》）

軟件架構(gòu)的成果是一套模板，這套模板會通過一種方式去組織，這個組織形式也很重要，應(yīng)該從不同視角去表現(xiàn)，以適合不同人去理解和應(yīng)用。

1.3. 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師干什么

根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)的定義，系統(tǒng)架構(gòu)師的職責當然是制定軟件系統(tǒng)構(gòu)建規(guī)則，不過一般認為，系統(tǒng)架構(gòu)師的主要職責有：

1） 負責領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào)整個項目中的技術(shù)活動

2） 在個人綜合素養(yǎng)方面，系統(tǒng)構(gòu)架師應(yīng)該具有領(lǐng)導(dǎo)才能，能夠在壓力下作出關(guān)鍵性的決策并善始善終；

3） 能夠贏得項目經(jīng)理、客戶、用戶群體以及管理團隊的認同和尊敬，尤其要善于和項目經(jīng)理緊密協(xié)作；

4） 在各個方面都能展現(xiàn)出面向目標的實干作風(fēng)。在專業(yè)技能方面，與其他角色相比，系統(tǒng)構(gòu)架師通常具有全方位的技能，其見解重在廣度，而不是深度。

5） 系統(tǒng)構(gòu)架師不僅需要具備設(shè)計師的各項技能，而且應(yīng)該具有問題領(lǐng)域和軟件工程領(lǐng)域的實踐經(jīng)驗，從而有能力在無法獲得完整信息的情況下迅速領(lǐng)會問題并根據(jù)經(jīng)驗作出審慎的判斷。

6） 如果項目較大，系統(tǒng)構(gòu)架師將是一個團隊，上述的關(guān)鍵素質(zhì)要求可由團隊成員來分擔，但其中要有一名系統(tǒng)構(gòu)架師具有足夠的權(quán)威。

架構(gòu)師與設(shè)計師的職責有所不同，最重要的是架構(gòu)師工作的關(guān)注點是軟件系統(tǒng)的全局問題，他是制定軟件系統(tǒng)的規(guī)則和原則的，對整個軟件系統(tǒng)進行規(guī)劃；設(shè)計師相對來說是關(guān)注軟件系統(tǒng)的局部和具體問題，把架構(gòu)師的架構(gòu)設(shè)計進行細化。

架構(gòu)師是由國外引進的一個概念，國外軟件開發(fā)的幾個職位是技術(shù)官、架構(gòu)師、設(shè)計師、開發(fā)、測試，對應(yīng)我們公司應(yīng)該是技術(shù)總監(jiān)、架構(gòu)師、系統(tǒng)分析員、程序員、測試人員。

1.4. 常用架構(gòu)設(shè)計模式

很多OO設(shè)計原則和設(shè)計模式同樣適用與架構(gòu)設(shè)計，架構(gòu)中使用這些原則的主要目的是為了使架構(gòu)具有更好的可維護性和可復(fù)用性，并使架構(gòu)具有穩(wěn)定性，這些目的也是一個架構(gòu)的核心價值所在。

模式的定義也不統(tǒng)一，一般是這樣的解釋，每個模式描述了一個在我們周圍不斷重復(fù)發(fā)生的問題以及該問題解決方案的核心。（在古代流傳至今的“三十六計”就是三十六個模式，對中國人來說，這可能是讓人最容易理解模式概念的一個類比。）使用模式能夠減少設(shè)計的難度，更能加快設(shè)計人員之間交流和溝通。

以下是幾個常用的頂層架構(gòu)設(shè)計的模式

1) 分層模式

2) MVC模式

3) 客戶/服務(wù)器模式

4) 流程處理模式

這些模式的介紹在王玉寶8月24日發(fā)的郵件――《軟件架構(gòu)基礎(chǔ)知識.doc》中都有清晰的解釋，這里不在贅述。

1.5. AOP

AOP是OOP的延續(xù)，是Aspect Oriented Programming的縮寫，意思是面向方面編程。AOP實際是GoF設(shè)計模式的延續(xù)，設(shè)計模式孜孜不倦追求的是調(diào)用者和被調(diào)用者之間的解耦，AOP可以說也是這種目標的一種實現(xiàn)。AOP是近兩年比較熱門的技術(shù)，給我們帶來了一個新的視角和軟件架構(gòu)方法。

通過使用AOP技術(shù)，可以把分散在多個模塊中共同的行為分離出來統(tǒng)一編程，減少重復(fù)代碼。

AOP和OO、SOA一樣，都是架構(gòu)設(shè)計中的重要視角。

1) 基本原理

AOP機制一般都需要開發(fā)語言和編譯器支持，Java和.C#都支持。實現(xiàn)AOP有不同的方法，常見的方法是利用代理機制，其基本原理是為“其他對象提供一種代理，以控制對這個對象的訪問”。

2) 常見使用AOP技術(shù)的地方

Authentication 權(quán)限驗證

Caching 緩存

Context passing 內(nèi)容傳遞

Error handling 錯誤處理

Lazy loading　懶加載

Debugging　　調(diào)試

logging, tracing, profiling and monitoring　記錄跟蹤　優(yōu)化　校準

Performance optimization　性能優(yōu)化

Persistence　　持久化

Resource pooling　資源池

Synchronization　同步

Transactions 事務(wù)

3) AOP也可以用于封裝業(yè)務(wù)邏輯

比如，進銷存軟件中，更多模塊的功能操作都需要重新計算庫存，所以可以把庫存計算分離出來，用AOP技術(shù)偶合到那些功能模塊中。