软件体系结构定义探微
发布日期:2021-06-28 22:02:53 浏览次数:2 分类:技术文章

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 虽然软件体系结构已经在领域中有着广泛的应用,但迄今为止还没有一个

软件体系结构

被大家所公认的定义。许多专家学者从不同角度和不同侧面对进行了刻画,较为典型的定义有:
  (1)Dewayne Perry和A1ex Wo1f曾这样定义:软件体系结构是具有一定形式的结构化元素,即构件的集合,包括处理构件、数据构件和连接构件。处理构件负责对数据进行加工,数据构件是被加工的信息,连接构件把体系结构的不同部分组组合连接起来。这一定义注重区分处理构件、数据构件和连接构件,这一方法在其他的定义和方法中基本上得到保持。
  (2)Mary Shaw和David Garlan认为软件体系结构是过程中的一个层次,这一层次超越计算过程中的算法设计和数据结构设计。体系结构问题包括总体组织和全局控制、通讯协议、同步、数据存取,给设计特定功能,设计元素的组织,规模和性能,在各设计方案间进行选择等。软件体系结构处理之上关于整体系统结构设计和描述方面的一些问题,如全局组织和全局控制结构、关于通讯、同步与数据存取的协议,设计构件功能定义,物理分布与合成,设计方案的选择、评估与实现等
  (3)Kruchten指出,软件体系结构有四个角度,它们从不同方面对系统进行描述:概念角度描述系统的主要构件及它们之间的关系;模块角度包含功能分解与层次结构;运行角度描述了一个系统的动态结构;角度描述了各种代码和库函数在开发环境中的组织。
  (4)Hayes Roth则认为软件体系结构是一个抽象的系统规范,主要包括用其行为来描述的功能构件和构件之间的相互连接、接口和关系。
  (5)David Garlan和Dewne Perry于1995年在IEEE软件工程学报上又采用如下的定义:软件体系结构是一个程序/系统各构件的结构、它们之间的相互关系以及进行设计的原则和随时间进化的指导方针。
  (6)Barry Boehm和他的学生提出,一个软件体系结构包括一个软件和系统构件,互联及约束的集合;一个系统需求说明的集合;一个基本原理用以说明这一构件,互联和约束能够满足系统需求。

  (7)1997年,Bass,Ctements和Kazman在《使用软件体系结构》一书中给出如下的定义:一个程序或的软件体系结构包括一个或一组软件构件、软件构件的外部的可见特性及其相互关系。其中,"软件外部的可见特性"是指软件构件提供的服务、性能、特性、错误处理、共享资源使用等。

Internet的发展给传统应用软件的开发带来了深刻的影响。基于Internet和Web的软件和应用系统无疑需要更为开放和灵活的体系结构。随着越来越多的被搬上Internet,一种新的、更具生命力的体系结构被广泛采用,这就是为我们所知的“三层/多层计算”。

  。客户层(client tier) 用户接口和用户请求的发出地,典型应用是网络和胖客户(如Java程序)
  。服务器层(server tier) 典型应用是Web服务器和运行业务代码的应用程序服务器
  。(data tier) 典型应用是关系型数据库和其他后端(back-end)数据资源, 如 Oracle和SAP、 R/3等
  三层体系结构中,客户(请求信息)、程序(处理请求)和数据(被操作)被物理地隔离。三层结构是个更灵活的体系结构,它把显示逻辑从业务逻辑中分离出来,这就意味着业务代码是独立的,可以不关心怎样显示和在哪里显示。业务逻辑层现在处于中间层,不需要关心由哪种类型的客户来显示数据,也可以与后端系统保持相对独立性,有利于系统扩展。三层结构具有更好的移植性,可以跨不同类型的平台工作,允许用户请求在多个服务器间进行负载平衡。三层结构中安全性也更易于实现,因为应用程序已经同客户隔离。应用程序服务器是三层/多层体系结构的组成部分,应用程序服务器位于中间层。

兴起

  六十年代的使得人们开始重视软件工程的研究。起初,人们把软件设计的重点放在和算法的选择上,随着规模越来越大、越来越复杂,整个系统的结构和规格说明显得越来越重要。软件危机的程度日益加剧,现有的对此显得力不从心。对于大规模的复杂软件系统来说,对总体的系统结构设计和规格说明比起对计算的算法和数据结构的选择已经变得明显重要得多。在此种背景下,人们认识到软件体系结构的重要性,并认为对软件体系结构的系统、深入的研究将会成为提高软件生产率和解决问题的新的最有希望的途径。

软件体系结构的生命周期模型

自从软件系统首次被分成许多模块,模块之间有相互作用,组合起来有整体的属性,就具有了体系结构。好的开发者常常会使用一些作为软件系统结构设计策略,但他们并没有规范地、明确地表达出来,这样就无法将他们的知识与别人交流。软件体系结构是设计抽象的进一步发展,满足了更好地理解软件系统,更方便地开发更大、更复杂的软件系统的需要。
  事实上,软件总是有体系结构的,不存在没有体系结构的软件。体系结构(Architecture)一词在英文里就是"建筑"的意思。把软件比作一座楼房,从整体上讲,是因为它有基础、主体和装饰,即之上的基础设施软件、实现计算逻辑的主体应用程序、方便使用的用户界面程序。从细节上来看每一个程序也是有结构的。早期的结构化程序就是以语句组成模块,模块的聚集和嵌套形成层层调用的程序结构,也就是体系结构。结构化程序的程序(表达)结构和(计算的)的一致性及自顶向下开发方法自然而然地形成了体系结构。由于时代程序规模不大,通过强调结构化,自顶向下、逐步求精,并注意模块的耦合性就可以得到相对良好的结构,所以,并未特别研究软件体系结构。
  我们可以作个简单的比喻,结构化程序设计时代是以砖、瓦、灰、沙、石、预制梁、柱、屋面板盖平房和小楼,而时代以整面墙、整间房、一层楼梯的预制件盖高楼大厦。构件怎样搭配才合理?体系结构怎样构造容易?重要构件有了更改后,如何保证整栋高楼不倒?每种应用领域需要什么构件(医院、工厂、旅馆)?有哪些实用、美观、强度、造价合理的构件骨架使建造出来的建筑(即体系结构)更能满足用户的需求?如同土木工程进入到现代建筑学一样,软件也从传统的软件工程进入到现代面向对象的软件工程,研究整个软件系统的体系结构,寻求建构最快、成本最低、质量最好的构造过程。

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