CHAPTER · 09 · ARCHITECTURE

系统架构设计基础知识

— 软考重点章节 · 复习笔记 —

单选 8-15 分 含案例题 教程第七章 ⭐⭐⭐⭐⭐

软件架构概念

1.1 软件架构定义

软件架构（Software Architecture）＝ 软件体系结构

指系统的一个或多个结构，包括软件的构件、构件的外部可见属性，以及构件之间的相互关系。

体系结构设计包含两部分：

• 数据库设计
• 软件结构设计 — 关注构件的结构、属性和交互作用，通过多种视图全面描述

1.2 软件架构设计与生命周期

阶段	核心关注点	关键产出 / 技术
需求分析	关注问题空间（架构关注解空间）	需求模型→架构模型的转换、可追踪性
设计	SA 模型描述、设计与分析、SA 设计	ADL、多视图、4+1 模型
实现	基于 SA 的开发、向实现过渡、测试	从 SA 到代码
构件组装	支持可复用构件互联	失配问题的检测与消除
部署	部署阶段软硬件高层视图	基于 SA 分析部署方案质量属性
后开发	维护、演化、复用	动态软件体系结构、体系结构恢复与重建

设计阶段三大要点（必背）

1.3 软件架构的重要性（8 点）

#	重要性
1	架构设计能够满足系统的品质
2	使受益人达成一致的目标
3	支持计划编制过程
4	对系统开发的指导性
5	有效管理复杂性
6	为复用奠定基础
7	降低维护费用
8	支持冲突分析

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基于架构的软件开发方法（ABSD）

2.1 ABSD 方法概述

ABSD（Architecture-Based Software Design）= 基于体系结构的软件设计

三大设计工具

工具	描述对象
视角与视图	软件架构
用例（Use Case）	功能需求
质量场景（Quality Scenario）	质量需求

ABSD 三大基础

1. 功能的分解
2. 通过选择体系结构风格实现质量和商业需求
3. 软件模板的使用

ABSD 是自顶向下、递归细化的、迭代的，每一步都有清晰的定义 → 有助于降低体系结构设计的随意性

2.2 基于体系结构的开发模型（6 步骤）

① 体系结构需求

需求获取：质量目标 + 系统的商业目标 + 系统开发人员的商业目标

标识构件三步法：

架构需求评审重点：

• 需求是否真实反映了用户的要求
• 类的分组是否合理
• 构件合并是否合理

② 体系结构设计（5 步）

1. 提出软件体系结构模型
2. 把已标识的构件映射到软件体系结构中
3. 分析构件之间的相互作用
4. 产生软件体系结构
5. 设计评审

③ 体系结构文档化 — 主要输出

• 体系结构规格说明书
• 测试体系结构需求的质量设计说明书

④ 体系结构复审

• 设计、文档化、复审是一个迭代过程
• 目的：标识潜在风险，及早发现体系结构设计中的缺陷和错误

⑤ 体系结构实现（4 步）

实现过程以复审后的文档化的体系结构说明书为基础，每个构件必须满足软件体系结构中说明的对其他构件的责任。

⑥ 体系结构演化（7 步）

1. 需求变化归类
2. 体系结构演化计划
3. 构件变动
4. 更新构件的相互作用
5. 构件组装与测试
6. 技术评审
7. 演化后的体系结构

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软件架构风格 重中之重

3.1 架构风格概述

软件体系结构设计的核心目标是重复的体系结构模式（软件复用/重用）。

架构风格 = 描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式。

体系结构风格定义一个系统家族，即定义一个词汇表和一组约束：

3.2 五大架构风格分类（必背框架）

大类	子风格
数据流	批处理、管道-过滤器
调用 / 返回	主程序/子程序、面向对象、层次型、C/S、B/S
以数据为中心	仓库、黑板
虚拟机	解释器、规则系统
独立构件	进程通信、事件系统
其他	C2 风格

3.3 数据流体系架构风格

3.4 调用 / 返回体系结构风格

① 主程序/子程序

• 单线程控制
• 问题划分为若干处理步骤
• 构件 = 主程序 + 子程序

② 面向对象（OO）

• 构件 = 对象（抽象数据类型的实例）

③ 层次型

• 每一层为上层服务，作为下层的接口
• 仅相邻层间具有层接口

④ 客户端/服务端（C/S）

两层 C/S — 主要组成：数据库服务器 + 客户应用程序 + 网络

三层 C/S — 在两层基础上增加应用服务器

• 整个应用逻辑在应用服务器上
• 只有表示层在客户机上 → 称为"瘦客户机"
• 三层划分：表示层 / 功能层 / 数据层

⑤ 浏览器/服务器（B/S）

B/S 风格是三层应用结构的实现方式：

3.5 以数据为中心的体系结构风格

3.6 虚拟机体系结构风格

核心思想：人为构建一个运行环境，可以解析与运行自定义的一些语言 → 增加架构的灵活性。

① 解释器（Interpreter）

• 建立虚拟机以弥合程序语义与硬件语义之间的差异
• ❌ 缺点：执行效率低

② 规则系统（Rule-Based System）

四大组成：知识库 + 规则解释器 + 规则/数据选择器 + 工作内存

3.7 独立构件体系结构风格

核心思想：每个构件相对独立，构件之间不直接通信 → 降低耦合度，提升灵活度。

3.8 C2 风格

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软件架构复用

4.1 定义

软件复用是系统化的软件开发过程：开发一组基本的软件构件模块，以覆盖不同的需求/体系结构之间的相似性，提高系统开发的效率、质量和性能。

4.2 复用的原因（6 点）

1. 减少开发工作
2. 减少开发时间
3. 降低开发成本
4. 提高生产力
5. 提高产品质量
6. 更好的互操作性

4.3 复用的对象与形式

可复用资产（10 项）：

需求 · 架构设计 · 元素 · 建模分析 · 测试 · 项目规划 · 过程+方法+工具 · 人员 · 样本系统 · 缺陷消除

一般形式：函数、库、面向对象开发中的类、接口、包。

4.4 复用的基本过程（3 步）

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特定领域软件体系结构（DSSA）

5.1 DSSA 定义

DSSA（Domain Specific Software Architecture）是在一个特定应用领域中为一组应用提供组织结构参考的标准软件体系结构，即用于某一类特定应用领域的标准软件构件集合。

5.2 四大特征

特征	含义
领域性	限定在特定应用领域
普遍性	适用于领域内的所有应用
抽象性	抽象出共性的标准结构
可复用性	用于复用

5.3 DSSA 三大基本活动

活动	内容
领域分析	通过分析领域中系统的共性需求，建立领域模型
领域设计	设计 DSSA，且需具备对领域需求变化的适应性
领域实现	获取可重用信息

5.4 参与人员（4 类）

• 领域专家
• 领域分析师
• 领域设计人员
• 领域实现人员

5.5 DSSA 建立过程

五个阶段：

1. 定义领域范围
2. 定义领域特定元素
3. 定义领域特定的设计和实现约束
4. 定义领域模型和体系结构
5. 产生、搜集可重用的单元

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