13.1软件架构概述-构件技术
软件架构概述
- 从需求分析到软件设计之间的过渡过程称为软件架构。只要软件架构设计好了，整个软件就不会出现坍塌性的错误，即不会崩溃。
- 架构设计就是需求分配，将满足需求的职责分配到组件上。
- 软件架构为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象，由构件的描述、构件的相互作用(连接件)、指导构件集成的模式以及这些模式的约束组饯。
- 软件架构不仅指定了系统的组织结构和拓扑结构，并且显示了系统需求和构件之间的对应关系，提供了一些设计决策的基本原理。
- 解决好软件的复用、质量和维护问题，是研究软件架构的根本目的。
总结：系统架构–>处于需求分析（业务）和软件设计（技术）之间的过渡，解决业务和技术之间的鸿沟，架构师要求既懂业务也懂技术。
软件架构设计包括
- 软件架构设计包括提出架构模型，产生架构设计和进行设计评审等活动，是个迭代的过程。架构设计主要关注软件组件的结构、属性和交互作用，并通过多种视图全面描述特定系统的架构。
- 软件架构能够在设计变更相对容易的阶段考虑系统结构的可选方案，便于技术人员与非技术人员就软件设计进行交互，能够展现软件的结构、属性与内部交互关系。
- 软件架构是项目干系人进行交流的手段，明确了对系统实现的约束条件，决定了开发和维护组织的组织结构，制约着系统的质量属性。
- 软件架构使推理和控制的更改更加简单，有助于循序渐进的原型设计，可以作为培训的基础。
- 软件架构是可传递和可复用的模型，通过研究软件架构可能预测软件的质量。
软件架构设计(SA)与生命周期
1️⃣需求分析阶段
需求分析和SA设计面临的是不同的对象：一个是问题空间，一个是解空间。从软件需求模型向SA模型的转换主要关注两个问题：如何根据需求模型构建SA模型？如何保证模型转换的可追踪性？
2️⃣在设计阶段
是SA研究关注的最早和最多的阶段，这一阶段的SA研究主要包括：SA模型描述、SA模型设计与方法、对SA设计经验的总结和复用等。有关SA模型的描述分三个层次：SA的基本概念（构件和连接子）、体系结构描述语言（ADL）、SA模型的多视图表示。
3️⃣实现阶段
最初SA研究往往只关注较高层次系统设计、描述和验证。为了有效实现SA设计向实现的转换，实现阶段的体系结构研究表现在以下几个方面。
- 研究基于SA的开发过程支持，如项目组织结构、配置管理等。
- 寻求从SA向实现过度的途径，如将程序设计语言元素引入SA阶段、模型映射、构件组装、复用中间件平台等。
- 研究基于SA的测试技术。
4️⃣构件组装阶段
在SA设计模型的指导下，可复用构件的组装可以在较高层次上实现系统，并能够提高系统实现的效率。在构件组装的过程中，SA设计模型起到了系统蓝图的作用。研究内容包括如下两个方面。
- 如何支持可复用构件的互联，即对SA 设计模型中规约的连接子的实现提供支持。
- 在组装过程中，如何检测并消除体系结构失配问题。(2)在构件组装阶段的失配问题主要包括：由构件引起的失配、由连接子引起的失配、由于系统成分对全局体系结构的假设存在冲突引起的失配等。
5️⃣部署阶段
SA 对软件部署作用如下：
- 提供高层的体系结构视图来描述部署阶段的软硬件模型。
- 基于SA 模型可以分析部署方案的质量属性，从而选择合理的部署方案。
6️⃣后开发阶段
是指软件部署安装之后的阶段。这一阶段的SA 研究主要围绕维护、演化、复用等方面来进行。典型的研究方向包括动态软件体系结构、体系结构恢复与重建等。
动态软件体系结构。现实中的软件具有动态性，体系结构会在运行时发生改变运行时变化包括两类：软件内部执行所导致的体系结构改变；软件系统外部的请求对软件进行的重配置。
包括两个部分的研究：
- 体系结构设计阶段的支持
- 运行时刻基础设施的支持
体系结构恢复与重建。对于现有系统在开发时候没有考虑SA的情况，从这些系统中恢复或重购体系结构。
从已有的系统中获取体系结构的重建方法分为4类：
手工体系结构重建
工具支持的手工重建
通过查询语言来自动建立聚集
使用其他技术（如数据挖掘等）
构件
- 构件是一个独立可交付的功能单元，外界通过接口访问其提供的服务。
- 构件由一组通常需要同时部署的原子构件组成。一个
原子构件是一个模块和一组资源。原子构件是部署、版本控制和替换的基本单位。原子构件通常成组地部署，但是它也能够被单独部署。 - 构件和原子构件之间的区别在于，大多数原子构件永远都不会被单独部署，尽管它们可以被单独部署。相反，大多数原子构件都属于一个构件家族，一次部署往往涉及整个家族。
- 一个模块是不带单独资源的原子构件。
- 一个单独的包被编译成多个单独的类文件——每个公共类都有一个。
- 模块是一组类和可能的非面向对象的结构体，比如过程或者函数。
粒度不同，都可独立交付：
对象（类）⬇
模块⬇
构件⬇
服务⬇
构件的特性
- 独立部署单元
- 作为第三方的组装单元
- 没有（外部的）可见状态
一个构件可以包含多个类元素，但是一个类元素只能属于一个构件。
将一个类拆分进行部署通常没什么意义。
对象的特性
一个实例单元，具有唯一的标志。
可能具有状态，此状态外部可见。
封装了自己的状态和行为。
构件接口
接口标准化是对接口中消息的格式、模式和协议的标准化。它不是要将接口格式化为参数化操作的集合，而是关注输入输出的消息的标准化，它强调当机器在网络中互连时，标准的消息模式、格式、协议的重要性。
面向构件的编程（COP）
关注于如何支持建立面向构件的解决方案，面向构件的编程需要下列基本的支持：
多态性（可替代性）
模块封装性（高层次信息的隐藏）
后期的绑定和装载（部署独立性）
安全性（类型和模块安全性）
构件技术
构件技术就是利用某种编程手段，将一些人们所关心的，但又不便于让最终用户去直接操作的细节进行了封装，同时对各种业务逻辑规则进行了实现，用于处理用户的内部操作细节。
构件的标准
目前，国际上常用的构件标准主要有三大流派:
EJB
Enterprise Java Beans，是用于开发和部署分布式的、面向对象的Java应用系统的组件。
规范由 Sun 公司制定，有三种类型的EJB，分别是：
会话Bean（Session Bean）
实体Bean（Entity Bean）
消息驱动Bean（Message-driven Bean）
EJB实现应用中关键的业务逻辑，创建基于构件的企业级应用程序。
COM
Component Object Model，组件对象模型。
是微软公司为了计算机工业的软件生产更加符合人类的行为方式开发的一种新的软件开发技术，是关于如何建立组件以及如何通过组件建立应用程序的一个规范，说明了如何可动态交替更新组件。
COM 是微软公司的。DCOM 是 COM 的进一步扩展，具有位置独立性和语言无关性。COM+ 并不是 COM 的新版本，是 COM 的新发展或是更高层次的应用。
CORBA
Common Object Request Broker Architecture，通用对象请求代理体系结构。由OMG组织制订的一种标准的面向对象应用程序体系规范。
CORBA 标准主要分为三个层次：对象请求代理、公共对象服务和公共设施、最底层是对象请求代理ORB。规定了分布对象的定义（接口）和语言射，实现对象间的通讯和互操作，是分布对象系统中的“软总线”；在ORB之上定义了很多公共服务，可以提供诸如并发服务、名字服务、事务（交易）服务、安全服务等各种各样的服务；最上层的公共设施则定义了组件框架提供可直接为业务对象使用的服务，规定业务对象有效协作所需的协定规则。
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