1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上在不同的架構(gòu)設(shè)計(jì)方法中出現(xiàn)的軟件架構(gòu)視圖種類(lèi)很多，本文介紹最常用的兩種架構(gòu)視圖邏輯架構(gòu)視圖和物理架構(gòu)視圖，并通過(guò)具體案例的分析說(shuō)明如何運(yùn)用它們進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)。當(dāng)觀察和描述事物大局的時(shí)候，邏輯架構(gòu)和物理架構(gòu)是最常用的角度。比如，以我們辦公室里的局域網(wǎng)為例：從物理角度看，所有計(jì)算機(jī)“毫無(wú)區(qū)別”地連接到路由器上；而從邏輯角度看呢，就發(fā)現(xiàn)這些計(jì)算機(jī)是有區(qū)別的一臺(tái)計(jì)算機(jī)充當(dāng)文件服務(wù)器，而其它計(jì)算機(jī)是可以訪問(wèn)服務(wù)器的客戶機(jī)。如圖1所示。圖1  區(qū)分物理視角與邏輯視角同樣，在軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，也可以通過(guò)區(qū)分軟件的邏輯架構(gòu)和物理架構(gòu)，分別從不同的角度設(shè)計(jì)和描述軟件架構(gòu)。所謂

2、軟件架構(gòu)試圖，是指設(shè)計(jì)和看待整個(gè)軟件系統(tǒng)的特定視角。每個(gè)軟件架構(gòu)視圖關(guān)注系統(tǒng)架構(gòu)的不同方面，針對(duì)不同的目標(biāo)和用途。也就是說(shuō)，架構(gòu)要蘊(yùn)涵的內(nèi)容和決策太多，超過(guò)了人腦的能力范圍，因此采用“分而治之”的辦法從不同視角分別設(shè)計(jì)；同時(shí)，也為軟件架構(gòu)的理解、交流和歸檔提供了方便邏輯架構(gòu) 軟件的邏輯架構(gòu)規(guī)定了軟件系統(tǒng)由哪些邏輯元素組成、以及這些邏輯元素之間的關(guān)系。軟件的邏輯元素一般指某種級(jí)別的功能模塊，大到我們熟悉的邏輯層，以及子系統(tǒng)、模塊，小到一個(gè)個(gè)的類(lèi)。至于具體要分解到何種大小的功能模塊才可結(jié)束軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)，并不存在一個(gè)“一刀切”的標(biāo)準(zhǔn)- 只要足夠明確簡(jiǎn)單，能夠分頭開(kāi)發(fā)就可以了。于是，在實(shí)踐中

3、我們往往將關(guān)鍵機(jī)制相關(guān)的架構(gòu)設(shè)計(jì)部分明確到類(lèi)，而一般功能則到模塊甚至子系統(tǒng)的接口定義即可。值得說(shuō)明的是，功能模塊有時(shí)容易識(shí)別，有時(shí)卻比較隱含。而比較全面地識(shí)別功能塊、規(guī)劃功能塊的接口、明確功能塊之間的使用關(guān)系和使用機(jī)制，正是軟件邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)的核心任務(wù)所在。對(duì)此，Ivar Jackbson曾有過(guò)極為形象的說(shuō)法，“軟件系統(tǒng)的架構(gòu)涵蓋了整個(gè)系統(tǒng)，盡管架構(gòu)的有些部分可能只有一寸深圖2展示了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理系統(tǒng)邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)的一部分，我們借此來(lái)舉例說(shuō)明軟件邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)的3大核心任務(wù)識(shí)別功能塊規(guī)劃功能塊的接口明確功能塊之間的使用關(guān)系和使用機(jī)制軟件的邏輯架構(gòu)師架構(gòu)設(shè)計(jì)思維的重要方法。在用例技術(shù)已經(jīng)成為捕獲功能

4、需求的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的今天，邏輯架構(gòu)的設(shè)計(jì)往往是從用例分析開(kāi)始的。基于用例的分析方法是邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)變得比較有序-通過(guò)對(duì)每個(gè)關(guān)鍵用例的分析，從邏輯上將用例實(shí)現(xiàn)為一組功能塊的特定組合，最后綜合這些用例分析成果，將一個(gè)個(gè)獨(dú)立的協(xié)作歸納合并成整個(gè)軟件系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)。而在用例分析產(chǎn)生之前，功能模塊的確定多多少少帶有些”硬“想出來(lái)的味道，特別是并不直接承載業(yè)務(wù)功能的模塊有時(shí)比較容易遺漏，直到大規(guī)模編程實(shí)現(xiàn)階段才發(fā)現(xiàn)。物理架構(gòu)軟件的物理架構(gòu)規(guī)定了組成軟件系統(tǒng)的物理元素、這些物理元素之間的關(guān)系、以及它們部署到硬件上的策略。物理架構(gòu)可以反映出軟件系統(tǒng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)的組織情況。此時(shí)，上述物理架構(gòu)定義中所提及的”物理元素“就

5、是進(jìn)程、線程、以及作為類(lèi)的運(yùn)行時(shí)實(shí)例的對(duì)象等，而進(jìn)程調(diào)度、線程同步、進(jìn)程或線程通信等則進(jìn)一步反映物理架構(gòu)的動(dòng)態(tài)行為隨著分布式系統(tǒng)的流行，”物理層“的概念大家早已耳熟能詳。物理層和分布有關(guān)，通過(guò)將一個(gè)整體的軟件系統(tǒng)劃分為不同的物理層，可以把它部署到分布在不同位置的多臺(tái)計(jì)算機(jī)上，從而為遠(yuǎn)程訪問(wèn)和負(fù)載均衡等問(wèn)題提供了手段。當(dāng)然，物理層是大粒度的物理單元，它最終是由粒度更小的組件、模塊、進(jìn)程等單元組成的。 物理架構(gòu)的應(yīng)用很廣泛。例如。架構(gòu)設(shè)計(jì)可能需要專(zhuān)門(mén)說(shuō)明數(shù)據(jù)是如何產(chǎn)生、存儲(chǔ)、共享和復(fù)制的，這時(shí)可以利于物理架構(gòu)，展示軟件系統(tǒng)在運(yùn)行期間數(shù)據(jù)是由哪些運(yùn)行時(shí)單元如何產(chǎn)生的，數(shù)據(jù)又如何被使用、如何

6、被存儲(chǔ)，哪些數(shù)據(jù)需要跨網(wǎng)絡(luò)復(fù)制和共享等方面的設(shè)計(jì)決策。由于人們對(duì)組成軟件系統(tǒng)的”物理元素“存在不同看法（如圖3所示），所以在實(shí)踐中物理架構(gòu)的用法比較寬泛，不同的人認(rèn)為的物理架構(gòu)也可能不盡相同。因此，我們?cè)诮涣骱蛯?shí)踐的過(guò)程中，應(yīng)注意區(qū)分物理架構(gòu)所指為何（也正是這個(gè)原因，實(shí)踐中所采用的基于多視圖的架構(gòu)設(shè)計(jì)方法往往包含更多的視圖，從而使每個(gè)架構(gòu)視圖的職責(zé)更加明確）從邏輯架構(gòu)和物理架構(gòu)到設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)邏輯架構(gòu)和物理架構(gòu)師軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)的重要方面。邏輯架構(gòu)致力于將軟件系統(tǒng)分解成不同的邏輯單元，并規(guī)定這些邏輯單元之間的交互接口和交互機(jī)制。物理架構(gòu)則更重視軟件系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，以及組成軟件系統(tǒng)的目標(biāo)程序如何部署

7、到硬件上。在后續(xù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)和編程實(shí)現(xiàn)中，將貫徹和利用邏輯架構(gòu)和物理架構(gòu)設(shè)計(jì)中制定的架構(gòu)決策，如圖4所示。邏輯架構(gòu)中關(guān)于職責(zé)劃分的決策，體現(xiàn)為層、子系統(tǒng)、模塊等的劃分決定，從靜態(tài)視角為詳細(xì)設(shè)計(jì)和編程實(shí)現(xiàn)提供切實(shí)的指導(dǎo)；有了分解就必然產(chǎn)生協(xié)作，邏輯架構(gòu)還規(guī)定了不同邏輯單元之間的交互接口和交互機(jī)制，而編程工作必須實(shí)現(xiàn)這些接口和機(jī)制。 所謂交互機(jī)制，是指不同軟件單元之間交互的手段。交互機(jī)制的例子有：方法調(diào)用、基于RMI的遠(yuǎn)程方法調(diào)用、發(fā)送消息等。至于物理架構(gòu)，它關(guān)注的是軟件系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行期間的情況。物理架構(gòu)設(shè)計(jì)方案中規(guī)定了軟件系統(tǒng)如何使用進(jìn)程和線程完成期望的并發(fā)處理、進(jìn)程線程這些主動(dòng)對(duì)象（Acti

8、ve Object）會(huì)調(diào)用哪些被動(dòng)對(duì)象（Passive Object）參與處理、交互機(jī)制（如消息）為何等等問(wèn)題，從而為詳細(xì)設(shè)計(jì)和編程實(shí)現(xiàn)提供了工作目標(biāo)的動(dòng)態(tài)視圖。設(shè)備調(diào)試系統(tǒng)案例簡(jiǎn)介下面通過(guò)一個(gè)實(shí)際案例的分析，來(lái)幫助領(lǐng)會(huì)邏輯架構(gòu)和物理架構(gòu)這兩種架構(gòu)視圖對(duì)架構(gòu)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用。該案例是某型號(hào)設(shè)備調(diào)試系統(tǒng)。設(shè)備調(diào)試員通過(guò)使用該系統(tǒng)，可以察看設(shè)備狀態(tài)（設(shè)備的狀態(tài)信息由專(zhuān)用的數(shù)據(jù)采集器實(shí)時(shí)采集）、發(fā)送調(diào)試命令。該系統(tǒng)的用例圖如圖5所示。邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)首先根據(jù)功能需求進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，進(jìn)行大粒度的職責(zé)劃分。如圖6所示。之后，還有很多與邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的工作要做。例如，圖7所示的CRC卡描述了上面的三層架構(gòu)每一層

9、的職責(zé)與協(xié)作者：應(yīng)用層負(fù)責(zé)設(shè)備狀態(tài)的顯示，并提供模擬控制臺(tái)供用戶發(fā)送調(diào)試命令。應(yīng)用層使用通訊層和設(shè)備控制層進(jìn)行交互，但應(yīng)用層不知道通訊的細(xì)節(jié)。通訊層負(fù)責(zé)在RS232協(xié)議之上實(shí)現(xiàn)一套專(zhuān)用的“應(yīng)用協(xié)議”。當(dāng)應(yīng)用層發(fā)送來(lái)包含調(diào)試指令的協(xié)議包，由通訊層負(fù)責(zé)按RS232協(xié)議將之傳遞給設(shè)備控制層。當(dāng)設(shè)備控制層發(fā)送來(lái)原始數(shù)據(jù)，由通訊層將之解釋成應(yīng)用協(xié)議包發(fā)送給應(yīng)用層。設(shè)備控制層負(fù)責(zé)對(duì)調(diào)試設(shè)備的具體控制，以及高頻度地從數(shù)據(jù)采集器讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。設(shè)備控制指令的物理規(guī)格被封裝在設(shè)備控制層內(nèi)部，讀取數(shù)采器的具體細(xì)節(jié)也被封裝在設(shè)備控制層內(nèi)部。圖7    用CRC卡描述每層的職責(zé)和協(xié)作者

10、物理架構(gòu)設(shè)計(jì)軟件最終要駐留、安裝或部署到硬件才能運(yùn)行。軟件的物理架構(gòu)關(guān)注“目標(biāo)程序及其依賴的運(yùn)行庫(kù)和系統(tǒng)軟件”最終如何安裝或部署到物理機(jī)器，以及如何部署機(jī)器和網(wǎng)絡(luò)來(lái)配合軟件系統(tǒng)的可靠性、可伸縮性等要求。多個(gè)邏輯層（Layer）可以映射到一個(gè)物理層（Tier），這是很多從事分布式開(kāi)發(fā)的讀者都了解的。在進(jìn)行設(shè)備調(diào)試系統(tǒng)的物理架構(gòu)設(shè)計(jì)之時(shí)，也體現(xiàn)了這一點(diǎn)。如圖8所示，設(shè)備調(diào)試系統(tǒng)共包含2個(gè)物理層：桌面部分和嵌入部分。作為邏輯層的應(yīng)用層和通訊層最終將成為桌面部分，而設(shè)備控制層最終成為嵌入部分。圖8    邏輯層（Layer）到物理層（Tier）的映射物理層作為組成軟件系統(tǒng)

11、的物理單元，最終又要映射到具體的硬件，這也是物理架構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮的，對(duì)于分布式軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而言尤其不可或缺。圖9展示了這一點(diǎn)。可以看出，設(shè)備控制部分駐留在調(diào)試機(jī)中（調(diào)試機(jī)是專(zhuān)用單板機(jī)），而桌面部分以常見(jiàn)的“Windows可執(zhí)行程序”的形式運(yùn)用于PC機(jī)之上。我們還可能根據(jù)具體情況的需要，通過(guò)物理架構(gòu)視圖更明確地表達(dá)具體目標(biāo)模塊及其通訊結(jié)構(gòu)，如圖10所示。圖10 設(shè)備調(diào)試系統(tǒng)的物理架構(gòu)總結(jié)從簡(jiǎn)單系統(tǒng)到復(fù)雜系統(tǒng)的變化，對(duì)架構(gòu)設(shè)計(jì)的沖擊決不僅僅是量變的問(wèn)題。通過(guò)引入了軟件架構(gòu)視圖的概念，有助于軟件架構(gòu)師控制架構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。軟件架構(gòu)視圖的概念和軟件架構(gòu)基本概念是完全相容的，后者針對(duì)軟件系統(tǒng)的整體目標(biāo)，而前者針對(duì)特定目標(biāo)子集，這樣一來(lái)，