软考高级系统架构师笔记

软件架构设计

概念

• 架构提供一个结构、行为和属性的高级抽象
• 架构风格是特定领域的惯用模式，架构定义一个词汇表和一组约束
• 架构是stakeholder交流的工具
• 是可传递和可复用的，可以预测软件的质量
• 有助于循序渐进的原型设计

4+1视图

• 逻辑视图: 给最终用户看的功能需求
• 开发视图：给开发人员看的
• 进程视图：给系统集成人员看的，性能分析等
• 物理视图：给系统工程人员看的，部署等
• 场景

UML的4+1视图

• 逻辑视图：分析人员，类与对象
• 实现视图：开发人员，组件
• 进程视图：系统集成人员
• 部署视图：运维人员

架构风格

• 数据流：batch, pipeline
• 调用/返回：子程序，oop, layer
• 独立构件：进程通信，event driven (隐式调用), 松耦合，消息队列
• 虚拟机：解释器，规则系统
• 仓库：db，以数据为中心
• 闭环：自适应巡航，温度控制
• C2: 分为构件和连接件

优缺点：

• 管道-过滤器
  • 优点：模块可复用，可维护性和可扩展性强，具有并发性，模块独立性高
  • 缺点：可交互性差
• 面向对象
  • 优点：高度模块性，实现封装，代码共享性灵活，可维护性和可扩展性强
  • 缺点：增加了对象之间的依赖关系
• 事件驱动
  • 优点：容易实现并发处理多任务，可扩展性好，简化代码
  • 缺点：削弱了对系统的控制能力，各个对象的逻辑复杂
• 分层风格
  • 优点：支持系统设计过程中的逐级抽象，可扩展性好，复用性好
  • 缺点：不同层次间耦合度高的系统很难实现
• 数据共享
  • 优点：
  • 缺点：只适合某些特定领域

层次架构

两层C/S --> 三层C/S --> 三层B/S --> 混合

• 两层C/S: 表示层和数据层
• 三层C/S: 表示层，逻辑层和数据层
• 三层B/S
  • 表现层: MVC --> MVP --> MVVM
  • 中间层
  • 数据访问层
  • 数据架构层
• 混合：C/S和B/S混合

MVC

J2EE中的例子：

• M: Entity Bean, Session Bean
• V: JSP
• C: Servlet M和V还是有一定耦合，状态更新时直接关联

MVP

P: Presenter, 实现了M和V的完全解耦

MVVM

VM: View Model, 双向绑定, js View: html, css M: Java

RIA

**RIA（Rich Internet Applications，富互联网应用）**是一种结合了传统桌面应用程序的响应性和Web应用程序的可访问性与易更新性的架构风格。它通过在客户端（通常是Web浏览器）运行富客户端应用程序，显著提升用户体验和应用性能。 一个典型的RIA应用是Google Docs，它允许用户在浏览器中像使用桌面应用一样编辑文档和表格，并支持实时协作，而无需刷新页面。

常用的RIA技术包括：

AJAX：通过XMLHttpRequest实现异步数据交互，提升界面响应性。

Flex：基于MXML和ActionScript开发企业级应用。

JavaFX：支持跨设备运行的Java技术。

Silverlight：微软推出的跨平台插件，支持多种编程语言。

SOA

服务，构件，对象

实现方式：Web Service, ESB

MDA

Model Driven Architeture

Model: 客观事物的抽象表示

3种核心模型

• 平台独立模型PIM
• 平台相关模型PSM
• Code

ADL

架构描述语言，Architecture Description Language 三个基本元素：构件，连接件，架构配置

DSSA

特定领域软件架构

基本活动：领域分析，领域设计，领域实现 参考的4种角色：领域专家，领域分析师，领域设计师，领域实现人员

ABSD

基于架构的软件开发方法，Architecture based software development

强调业务，质量和功能需求，有3个基础：

• 功能的分解
• 选择架构风格来实现质量和功能需求
• 软件模板的使用

用例用来描述功能需求，特定场景用来描述质量需求

6个子过程：

• 架构需求
• 架构设计
• 架构文档化
• 架构复审
• 架构实现
• 架构演化

架构评估

质量属性包括

• 性能：指系统的响应能力，即要经过多长时间对事件进行响应，或者在某断时间内完成事件的个数。
• 可靠性: 容错，健壮性
• 可用性：指系统能正常运行的时间比例。故障间隔时间
• 安全性：指在对合法用户提供正常服务的基础上，能够阻止非法用户入侵或拒绝提供服务的能力。
• 可修改性： 可维护性，可扩展，结构重组，可移植。指能以较高性价比对系统进行变更的能力。
• 功能性
• 可变性
• 互操作性

几个点：

• 敏感点：一个或多个构件的特性
• 权衡点：影响多个质量属性的特性，是多个质量属性的敏感点
• 风险点：潜在的、存在问题的架构决策所带来的隐患
• 非风险点：不会带来隐患

评估方法：

• 调查问卷或检查表
• 基于度量
• 基于场景
  • SAAM, 软件架构评估法
  • ATAM, 架构权衡分析法, 折中, 采用效用树来分析(只有4个属性，性能、可用性、安全性、可修改性）
  • CBAM, 成本效益分析法

质量效用树:

• 效用
• 性能
• 可修改性
• 可用性
• 安全性

构件与中间件

构件的组装方式：

• 基于功能
• 基于数据
• 面向对象

构件组装失配的情况：

• 构件引起的
• 连接件引起的
• 由于系统成份对全局体系结构的假设存在冲突

三大构件标准：

• COBRA: 对象请求代理，对象服务，公共设施，应用接口，领域接口
• COM
• EJB: Session Bean, Entity Bean, Message Bean

生命周期

需求分析 --> 设计 --> 实现 --> 构件组装 --> 部署 --> 后开发

软件工程

软件开发方法

结构化 --> 面向对象 --> 面向服务

开发模型

• 瀑布
• 演化
• 增量
• 螺旋
• 原型
• 喷泉
• V模型: 测试贯穿始终
• 构件组装 CBSD
• RAD快速应用开发, SDLC + CBSD = RAD
• 统一过程
  • 初始
  • 细化: 设计及确定系统架构
  • 构建
  • 交付
• 敏捷

逆向工程

逆向工程是设计的恢复过程

• 实现级：抽象语法树，符号表，过程等
• 结构级：程序分量之间，调用图，结构图，数据结构
• 功能级：程序段之间
• 领域级：应用领域之间，实体关系模型

需求工程

DFD图：data flow diagram STD图: state transform diagram

软件系统建模

• 结构化建模方法
• 信息工程建模方法（数据库建模方法）
• 面向对象建模方法

系统设计

• 界面设计
• 软件设计
  • 结构
  • 数据
  • 接口
  • 过程
• 结构化设计
• 面向对象设计

数据库

三级模式和两级映像

三级模式

• 概念模式：所有数据的逻辑结构和特征的描述，只有一个
• 外模式：也叫子模式或用户模式，用户所关注的部分的逻辑结构
• 内模式：存储记录等，只有一个

两级映像：

• 逻辑独立性：概念模式变化时，不影响外模式
• 物理独立性：存储结构底部变化时，只要对内模式相应变化，不影响概念模式