系统架构设计师——基于架构的软件开发方法

基于体系结构的软件设计ABSD

基于体系结构的软件设计（Architecture-Based Software Design，ABSD）方法是一种以软件架构为中心的设计方法论，它强调在软件开发过程中早期和持续地关注软件体系结构。以下是ABSD方法的关键特点和基础：

ABSD方法的特点：

1. 体系结构驱动：ABSD方法强调软件体系结构是由商业需求、质量需求和功能需求共同驱动的。这意味着软件架构不仅仅是技术上的结构，它还需要考虑业务目标和质量标准。
2. 视角与视图：在ABSD中，采用不同的视角和视图来描述软件架构，这有助于从不同利益相关者的角度理解系统。例如，逻辑视图可能关注系统的功能组织，而部署视图则关注系统的物理部署。
3. 用例与质量场景：功能需求通过用例来描述，这有助于明确系统如何响应外部事件或交互。质量需求则通过质量场景来描述，这有助于确保系统满足性能、安全性、可靠性等非功能需求。
4. 自顶向下，递归细化：ABSD方法倡导从高层架构开始，逐步细化到具体的软件构件和类。这个过程是递归的，意味着每一步都是在不断细化和精化软件架构。

ABSD方法的基础：

1. 功能分解：ABSD的第一个基础是功能的分解，这涉及到将复杂的系统分解成更小、更易于管理的部分。ABSD方法使用传统的内聚和耦合技术来实现模块化。
2. 体系结构风格：第二个基础是通过选择适当的体系结构风格来实现质量和商业需求。体系结构风格（如客户端-服务器、分层、面向服务等）为满足特定需求提供了预设的解决方案。
3. 软件模板：第三个基础是软件模板的使用。软件模板是预先定义的软件框架或模式，它们提供了一种快速构建和组装软件系统的方式，同时确保了一致性和复用性。

基于体系结构的开发模型ABSDM

系结构的软件过程划分为体系结构需求、设计、文档化、复审、实现和演化等6个子过程，得到细化，直到能产生软件构件和类。

体系结构需求

好的，根据您的描述，我理解您想了解如何通过利用现有需求库来提高效率并减少软件开发时间。以下是具体回答：

体系结构需求的重要性和利用现有需求库的优势

1. 重要性:

   • 体系结构需求定义了软件系统的结构和组织，包括功能、行为、性能和设计约束等关键方面。
   • 这些需求确保系统能够满足业务目标和技术目标，同时提供必要的灵活性以适应未来的变化。

2. 利用现有需求库的优势:

   • 时间效率：现有需求库提供了一个快速起点，可以显著减少从零开始收集和分析需求的时间和精力。
   • 经过验证：这些需求通常已经在之前的项目中得到了验证，因此它们的准确性和有效性已经有了保证。
   • 一致性：重用现有的需求有助于保持整个组织或项目中的需求一致性，避免了每次从头开始时可能出现的差异。

如何有效利用现有需求库

1. 评估和选择：首先评估现有需求库中的哪些需求适合当前项目，选择与项目目标最匹配的需求。
2. 修改和定制：根据新项目的特定需求对所选需求进行必要的修改和定制，以确保它们完全符合新项目的要求。
3. 验证和确认：即使是从需求库中取出的需求，也需要通过适当的利益相关者进行验证和确认，以确保它们仍然有效并满足当前项目的目标。
4. 持续更新：将新的需求和经验反馈到需求库中，以持续改进和完善需求库的内容，为未来的项目提供更大的价值。
5. 文档化过程：确保整个过程有良好的文档记录，包括需求的选取、修改和验证过程，以便在未来的项目中能够更有效地利用和引用。

标识构件是软件架构设计中的关键步骤，它涉及到确定系统的初始逻辑结构，包括主要的构件。以下是标识构件过程的详细步骤：

第一步：生成类图

• 在软件工程中，类图是一种表示系统内部对象的静态结构的UML图。它展示了系统中的类以及它们之间的关系，如继承、关联、依赖等。
• 生成类图的过程通常基于对系统需求的深入理解，包括功能需求、性能需求和其他相关约束。通过对需求的分析，可以识别出系统中的关键对象和它们的行为以及属性。
• 类图的创建有助于软件开发者理解系统的抽象层面，为进一步的设计和实现提供基础。

第二步：对类进行分组

• 在生成了类图之后，接下来的步骤是对类进行分组。分组的目的是将相关的类组织在一起，以简化系统的结构并使其更加清晰。
• 分组可以基于不同的标准，例如可以根据类的功能相似性、它们在系统中扮演的角色或者它们之间的紧密协作关系来进行分组。
• 通过分组，可以将复杂的系统分解成更小的、更易于管理和维护的模块，同时也有助于识别出可能的构件候选。

第三步：把类打包成构件

• 在对类进行了合理的分组之后，下一步是将这些分组打包成构件。构件是系统中可独立部署、可替换的部分，它们封装了一组相关的功能和服务。
• 将类打包成构件的过程需要考虑构件的内聚性和耦合性，确保每个构件内部紧密相关，而与其他构件保持适当的独立性。
• 构件的设计还应该考虑重用性和扩展性，以便在不同的项目和上下文中复用，以及在未来的需求变化时容易扩展。

架构需求评审

• 在标识构件过程完成后，进行架构需求评审是非常重要的。这一步骤涉及到组织一个由不同代表组成的小组，包括分析人员、客户、设计人员、测试人员等，对体系结构需求及相关构件进行仔细的审查。
• 评审的主要目的是确保所获取的需求真实反映了用户的要求，类的分组是否合理，构件合并是否合理等。这有助于验证设计的合理性和可行性，及时发现并解决问题。
• 在“标识构件”和“需求评审”之间可能需要进行多次迭代，以确保架构设计能够满足所有关键需求，并且是可维护和可扩展的。

体系结构设计

体系结构文档化

• 目的：体系结构文档化的目的是将软件架构的设计决策、约束和结构清晰地记录下来，以供所有项目相关人员参考和使用。
• 主要输出：
  • 体系结构规格说明：这个文档详细描述了系统的架构，包括构件、它们的接口、交互以及它们如何协同工作以满足需求。它还包括对系统的关键设计决策的解释，以及这些决策是如何影响系统的整体结构和行为的。
  • 测试体系结构需求的质量设计说明书：这个文档专注于测试方面的需求，它描述了如何验证和测试体系结构的各个部分，以确保它们满足既定的需求和性能标准。

体系结构复审

• 目的：体系结构复审的目的是通过评估来识别潜在的风险，尽早发现设计中可能存在的缺陷和错误。复审是一个迭代过程，随着设计的逐步完善，复审也会不断进行。
• 复审过程：
  • 内部复审：在设计初期，开发团队内部会进行复审，以便快速发现问题并解决。
  • 外部复审：在关键的设计阶段完成后，特别是当软件体系结构的主要版本完成时，组织会安排一次由外部人员（如用户代表和领域专家）参与的复审。这些外部人员可以提供新的视角，帮助识别那些内部团队可能忽视的问题。
  • 问题解决：复审过程中发现的问题会被记录下来，并在设计中加以修正。这个过程可能会多次迭代，直到所有关键问题都得到满意的解决。
  • 复审结果：复审的结果不仅包括对设计的潜在改进，还可能涉及到项目计划的调整，例如时间表的延后或资源的重新分配，以确保设计的质量。

体系结构实现

体系结构演化

体系结构演化是软件架构发展的一个重要方面，它涉及到对现有系统架构的调整和改进以适应新的需求和变化。以下是体系结构演化的主要步骤：

1. 需求变化归类

• 目的：对需求变化进行分类，以理解它们对现有体系结构的影响。
• 方法：将需求变化分为不同的类别，如功能增强、性能提升、技术栈更新等，并分析这些变化对现有构件和交互的影响。

2. 体系结构演化计划

• 目的：制定一个详细的计划，指导体系结构的演化过程。
• 内容：包括演化的目标、预期的时间表、所需资源、风险评估以及应对策略。

3. 构件变动

• 目的：根据需求变化调整或替换现有的构件。
• 方法：这可能包括修改现有构件的功能、添加新构件或移除不再需要的构件。

4. 更新构件的相互作用

• 目的：确保构件之间的交互与新的体系结构保持一致。
• 方法：更新接口定义、数据交换格式和协议，以确保系统的一致性和稳定性。

5. 构件组装与测试

• 目的：在体系结构演化后，重新组装和测试构件，以确保它们能够协同工作。
• 方法：进行单元测试、集成测试和系统测试，验证构件的交互是否符合预期。

6. 技术评审

• 目的：通过技术评审来评估演化后的体系结构是否满足需求。
• 参与者：包括开发人员、测试人员、项目管理人员和客户代表。
• 结果：识别任何剩余的问题或需要进一步改进的地方，并决定是否继续迭代。

7. 演化后的体系结构

• 目的：得到一个经过演化的体系结构，它应该更加灵活、可维护，并能够满足新的需求。
• 文档化：更新体系结构文档，包括设计决策、构件描述和交互模式，以便未来的参考和审计。