软件架构与设计模式（分层模块是监控器吗）

本文目录

• 分层模块是监控器吗
• 软件架构和设计模式有什么区别
• 什么是设计模式和架构模式之间的区别
• 小议软件架构设计要点
• 什么是软件结构设计

分层模块是监控器吗

不完全正确。分层模块并不是监控器，它是指在软件开发中常用的一种架构设计模式，通过分层的方式把不同的功能模块分开，使得每个模块的职责清晰，易于维护和扩展。在软件架构中，通常分为数据层、业务逻辑层和用户界面层三个部分。其中，数据层负责与数据存储打交道，业务逻辑层负责处理业务逻辑，用户界面层则负责呈现给用户，便于用户与系统进行交互。因为分层让各个部分功能独立，因此容易进行监控和调试。

软件架构和设计模式有什么区别

设计模式是架构的手段（之一）。
具体一点说，设计模式可以在某些情况帮助架构软件的静态结构。
而架构的范围要大一些，更高层一些，考虑的更多的是非常重要的全局性的design decision。一般好的（静态）架构可以尽量使变化发生在局部（模块内）而不影响整个系统。架构上的变化往往成本会非常高。
而且设计模式只有一些是适用于架构的，还有一些只是用于具体的类设计的，剩下的一些则只是克服编程语言的限制而已。
打个不恰当的比方，有点像挡拆和战术的关系。
在合适的情况下用好挡拆可以很好的执行战术，
但战术不只有挡拆，
而且有的战术不需要挡拆，
最重要的是盲目的用挡拆有时候反而会起反作用。
面对客户哔哔时，我们用需求分析架构。
面对整个软件或系统时，我们谈论架构分析。
面对软件模块设计时，我们使用设计模式。
面对模块实现时，我们应用特定编程语言的特性。
软件架构 ：一般场景下拥有设计的选择权
设计模式 ：选择后特定场景下的最佳实践
软件架构是软件的一种搭建形式，往往规定了软件的模块组成，通信接口（含通信数据结构），组件模型，集成框架等等。往往规定了具体的细节。
设计模式是一种软件的实现方法，是一种抽象的方法论，是为了更好的实现软件而归纳出来的有效方法。
实现一种软件架构，不同组成部分可能用到不同的设计模式，某一部分也可能可以采用不同的设计模式实现。

什么是设计模式和架构模式之间的区别

　　设计模式是架构的手段（之一）。
　　具体一点说，设计模式可以在某些情况帮助架构软件的静态结构。
　　而架构的范围要大一些，更高层一些，考虑的更多的是非常重要的全局性的design decision。一般好的（静态）架构可以尽量使变化发生在局部（模块内）而不影响整个系统。架构上的变化往往成本会非常高。
　　而且设计模式只有一些是适用于架构的，还有一些只是用于具体的类设计的，剩下的一些则只是克服编程语言的限制而已。
　　打个不恰当的比方，有点像挡拆和战术的关系。
　　在合适的情况下用好挡拆可以很好的执行战术，
　　但战术不只有挡拆，
　　而且有的战术不需要挡拆，
　　最重要的是盲目的用挡拆有时候反而会起反作用。
　　面对客户哔哔时，我们用需求分析架构。
　　面对整个软件或系统时，我们谈论架构分析。
　　面对软件模块设计时，我们使用设计模式。
　　面对模块实现时，我们应用特定编程语言的特性。
　　软件架构 ：一般场景下拥有设计的选择权
　　设计模式 ：选择后特定场景下的最佳实践
　　软件架构是软件的一种搭建形式，往往规定了软件的模块组成，通信接口（含通信数据结构），组件模型，集成框架等等。往往规定了具体的细节。
　　设计模式是一种软件的实现方法，是一种抽象的方法论，是为了更好的实现软件而归纳出来的有效方法。
　　实现一种软件架构，不同组成部分可能用到不同的设计模式，某一部分也可能可以采用不同的设计模式实现。

小议软件架构设计要点

　　如何更好地进行软件架构设计 这是软件工程领域中一个永恒的重点话题 过去几十年来 国际软件工程界在软件架构设计方面已经获得了长足发展 大量图书 文章和文献记载了这方面的成熟经验与成果 软件架构设计往往是一件非常复杂的工作 涉及到很多细节和方方面面 可探讨的话题也非常之多 囿于篇幅限制 以下只能根据笔者个人理解 遴选出软件架构设计的个别要点 结合当前流行的敏捷软件工程思想 与大家分享一下自己在软件架构设计方面的心得和体会

　　 架构决定成败

　　软件架构是软件产品 软件系统设计当中的主体结构和主要矛盾 任何软件都有架构 哪怕一段短小的HelloWorld程序 软件架构设计的成败决定了软件产品和系统研发的成败 软件架构自身所具有的属性和特点 决定了软件架构设计的复杂性和难度

　　这几年流行一个说法（管理谚语） 细节决定成败 这句话其实只说对了一半 细节确实很重要 很多项目 产品就输在细节的执行上 一方面 战术细节固然很重要 但另一方面 战略全局也同样重要 对应的我们可以说 战略决定成败 战略性失败 就好比下一盘围棋 局部下得再漂亮 再凌厉 如果罔顾大盘 己方连空都不够了 还有官子（细节）获胜的机会吗？必然是中盘告负

　　类似地 正确的软件架构设计 应该既包括战略全局上的设计 也包括战术细节（关键路径）上的设计 有一种错误的观点认为 软件架构设计只要分分层和包 画一个大体的轮廓草图 就完事了 这种 纸上谈兵 型的架构师行为是非常有害的 事实上 既然软件架构是软件建筑的主体结构 隐蔽工程 承重墙和要害部位 那么软件架构也必然要落实到实际的算法和代码 不但要有实现代码 还要包括对这部分架构进行测试的代码 以保证获得高质量的 满足各种功能和非功能质量属性要求的架构 除了完成概念 模型设计外 软件架构师一定要参与实际的编码 测试和调试 做一位真正的hands on practitioner 这已经成为了敏捷软件工程所倡导的主流文化

　　 两个架构

　　我们在日常的软件产品和系统开发中 实际上会遇到两种 两个部分的软件架构 即待开发的应用部分的软件架构（简称 应用架构 ） 以及既有的基础平台部分的软件架构（简称 基础架构 ） 这两部分架构之间是互为依赖 相辅相成的关系 它们共同组成了整个软件产品和系统的架构

　　基础架构的例子包括 NET和J EE等主流的基础平台和各种公共应用框架 由基础库API 对象模型 事件模型 各种开发和应用的扩展规则等内容组成 我们只有熟悉基础架构的构造细节 应用机理 才能有效地开发出高质量 高性能的上层应用 然而 开发一个面向最终用户的软件应用系统和产品 仅仅掌握一般的计算机高级编程语言知识和基础平台架构 API的使用知识显然是不够的 我们还需要根据客户应用的类型和特点 在基础架构之上 设计出符合用户要求的高质量应用软件

　　熟悉OOA OOD抽象建模技术 设计原则以及架构模式和设计模式等等方法技术 不但有助于我们更好地理解和利用基础平台架构 也有助于我们设计开发出更高质量的应用软件架构

　　 风险驱动 敏捷迭代的架构设计与开发

　　软件架构将随着软件产品和系统的生命周期而演化 其生命期往往超过了一个项目 一次发布 甚至有可能长达数年之久 因而软件架构无论对于客户还是开发商来说都是一项极其重要的资产

　　软件架构的设计应该遵循什么样的开发过程？或者说 有没有更好的 成熟的软件架构设计和开发过程？回答是 世纪的软件架构设计应该优先采用敏捷迭代的开发方式和方法 与传统做法不同 敏捷迭代开发主张软件架构采用演进式设计（evolutionary design） 一个软件产品或系统的架构是通过多次迭代 乃至多次发布 在开发生命周期中逐步建立和完善起来的

　　好的软件架构不是一蹴而就的 在架构设计开发过程中 我们应该尽量避免瀑布式思维 通过一个 架构设计阶段 来完成系统的架构设计乃至详细设计 然后再根据架构图纸和模型 在 编码实现阶段 按图索骥进行架构的编码与实现 这种传统做法的错误在于认为软件架构就是图纸上的模型 而不是真正可以高质量执行的源代码 几十年的软件工程实践表明 没有经过代码实现 测试 用户确认过的架构设计 往往会存在着不可靠的臆想 猜测和过度设计 过度工程 极易造成浪费和返工 导致较高的失败率

　　风险是任何可能阻碍和导致软件产品/系统研发失败的潜在因素和问题 软件架构是软件产品和系统研发的主要矛盾和主要技术风险 软件架构的质量决定了整个软件系统和产品的质量 不确定性往往是软件架构设计当中一种最大的潜在风险 因此 软件架构的设计与开发应该遵循风险驱动的原则 在整个开发生命周期内至始至终维护一张风险问题清单 随着迭代的前进 根据风险的实时动态变化 首先化解和处理最主要的架构风险 再依次化解和处理次要的架构风险

　　 架构设计的可视化建模

　　软件架构设计的难度源于软件设计问题本身的复杂性 一个复杂的软件系统往往存在大量复杂的 难于被人类所理解的细节和不确定因素 抽象与建模是人类自诞生以来就已掌握的理解复杂事物的方法 因而人类所从事的软件设计工作本质上也是一个不断建模的过程 我们可以通过各种抽象的模型和视图 从各个不同层次 宏观和微观的角度来理解复杂的软件架构 以保证作出正确和有效的设计

　　有人认为 软件架构就是源代码（source codes） 以及 源代码就是设计 这种说法其实是片面的 什么是真正的软件？我们知道 最终可以在电脑上执行的真正的软件其实是二进制代码 和 借助编译器我们把高级编程语言翻译成底层的汇编语言 机器语言等 没有人能直接 完整地看到二进制程序在CPU上的实际运行状况（runtime） 人们大多只能通过各种调试工具 窗口视图等方式来间接地动态观察这些真正的软件的运行片段 因此 Java C# C++ 等等设计时（design time）源代码在本质上也是一种模型 虽然是一种经处理后可执行的静态模型 但显然它们并不是真实软件和软件架构的全部 可见 源代码模型（有时也叫实现模型）与UML模型其实都是软件架构的一种模型（逻辑反映） 差别就在于抽象层次的不同 完整的软件架构（建筑）不仅仅包括源代码（实现模型） 还包括了需求模型 分析模型 设计模型 实现模型和测试模型等等许多模型 软件架构本身就是一组模型的集合

　　UML SysML是当前国际上流行的软件/系统架构可视化建模语言 在编写实际的代码之前 利用包图 类图 活动图 交互图 状态图等等各种标准图形符号对软件架构进行建模 探讨和交流各种可行的设计方案 发现潜在的设计问题 保证具体编码实现之前抽象设计的正确性 被实践证明是一种非常有效和高效 敏捷的工作方式

　　 架构设计的重用

　　重用（Reuse）是在软件工程实践中获得高效率 高质量产品和系统开发的一种基本手段和主要途径 通过有组织的 系统和有效的重用 我们往往可以获得 倍率以上的效率提升 而一个优秀的 有长久生命力的软件架构（比方主流的一些框架软件） 其本身或其组件被重用的次数越多 其体现的价值也就越大

　　软件重用有各种不同的范围 层次 粒度和类型 从函数重用 类重用 构件/组件重用 库（API）重用 到框架重用 架构重用 模式重用 再到软件设计知识 思想的重用等等 重用的效能和效果各有不同

　　软件工程经过几十年的发展 已经积累了大量的软件架构模式和设计模式 它们记载 蕴藏了大量成熟 已经验证的软件设计知识 思想和经验 我们平时对各种基础平台 主流框架和API的应用和调用 本身就是一种最为普遍的重用形式 而一个优秀 成熟的软件研发组织 必然会在日常开发中注意收集各种软件设计知识和经验 建立和维护基于架构模式和设计模式等内容的软件重用知识库 积极主动和频繁地运用各种软件模式来解决实际工程问题

　　框架（Framework）是一类具有高可重用度的软件 针对某一类应用或领域 它们具有非常灵活的 高度可扩展的软件架构 那么 如何才能设计出可重用的软件架构或其组件？借助于OOA OOD等抽象分析和设计技术是一种重要的方法 人们在实践中发现 往往越抽象的东西 其适应面也就越广 可重用度也就越高 相反 越具体的东西 其适应面也就越窄 可重用度也就越低 重用 意味着充分利用现成 既有的东西 成果来解决新问题或重复的问题 以 不变 应 万变 在软件架构设计中 应该主动地区分软件架构中的 不变 与 可变 之处 系统地管理好这些稳定点和变化点以适应未来的变化 这也是提高软件架构重用度 获得高质量框架设计的一种重要方法

　　 架构设计的权衡

　　与其它所有工程行业一样 软件工程本质上也是一门讲究权衡的科学和艺术 软件架构设计的最难之处往往在于如何在各种相互竞争 矛盾的制约条件之下 作出巧妙的最佳权衡 软件架构设计的权衡水平 也是最能体现软件架构师的设计经验 能力和技巧的地方

　　在软件开发和软件架构的设计过程中 从选择平台 到选择语言 选择框架 选择设计模式 选择工具…等等 我们无时不刻都需要权衡 对各种候选项作出合理评判 在架构师带领下 软件研发团队往往还需要对近期目标与远期目标 质量与速度和效率 质量与成本 功能与性能 灵活性与复杂性…等等许多彼此矛盾的设计选项 因素和约束进行细致 小心和理性的权衡

什么是软件结构设计

什么是软件架构?有没有具体解释?

软件架构（softwarearchitecture）是一系列相关的抽象模式，用于指导大型软件系统各个方面的设计。软件架构是一个系统的草图。软件架构描述的对象是直接构成系统的抽象组件。

软件架构（softwarearchitecture）是一系列相关的抽象模式，用于指导大型软件系统各个方面的设计。软件架构是一个系统的草图。软件体系结构是构建计算机软件实践的基础。

同样这个思考可以展开到其他的行业，比如企业的架构，国家的架构，组织架构，音乐架构，色彩架构，软件架构等等。套用三国演义的一句话，合久必分，分久必合。