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架構設計:"4+1"視圖

東尋   2019-11-19 我要評論

概念

“4+1”視圖,是指從5個不同視角來描述軟件體系結構。
“4+1”分別指:

  1. 邏輯視圖
  2. 過程視圖
  3. 物理視圖
  4. 開發視圖
  5. 場景/用例 視圖

邏輯架構的描述可以圍繞前四個視圖進行組織,然后結合用例或場景進行說明,形成第五個視圖。

每個視圖只關心系統的一個側面,5個視圖結合起來,才能反映系統的全部內容。

關于視圖

軟件設計可以從不同的概念角度進行描述和記錄,這些角度通常被稱為視圖。

“視圖表示軟件體系結構的一部分,它顯示軟件系統的特定屬性”

不同的視圖涉及與軟件相關的不同問題。

總之,軟件設計是由設計過程產生的多方面的產物,通常由相對獨立的正交視圖組成,可以結合建筑視圖理解。

邏輯視圖

當使用面向對象的設計方法時,邏輯視圖對應設計的對象模型,常用描述方法有UML類圖、E-R圖。

邏輯架構主要支持功能需求,即系統應該為用戶提供什么樣的服務。
系統被分解成一組關鍵抽象,以對象或對象類的形式從問題中表述。

類的設計遵循抽象、封裝和繼承的原則,這種分解不僅是為了進行功能分析,也是為了理清系統各個部分的通用機制和設計元素。

過程視圖

過程架構關注設計的并發和同步方面,考慮了一些非功能性需求,比如性能和可用性。
過程視圖可以在幾個抽象層次上進行描述,每個抽象層次處理不同的關注點:

  • 在最高層次上關注進程,進程分布在由LAN或WAN連接的一組硬件資源上,作為一組獨立執行的通信程序邏輯網絡。
  • 多個邏輯網絡可以同時存在,共享相同的物理資源。

主要任務是通過一組定義良好的任務間通信機制進行通信:基于同步和異步消息的通信服務、遠程過程調用、事件廣播等。

次要任務是可以通過集合或共享內存進行通信,避免重大任務在同一過程或處理節點上進行配置假設。

物理視圖

物理視圖描述軟件到硬件的映射,主要反映在分布式方面。

物理架構主要考慮系統的非功能性需求,如可用性、可靠性(容錯性)、性能(吞吐量)和可擴展性。

常見物理配置:

  • 測試
  • 為不同站點或不同客戶部署系統

開發視圖

開發視圖描述軟件在其開發環境中的靜態組織。

開發架構的重點:

  • 對軟件開發環境中實際軟件模塊進行組織
  • 將軟件打包成小的程序庫,或者打包成可以由一個或少量開發人員開發的子系統

系統的開發架構由模塊和子系統圖表示,表示成“導出”和“導入”關系。只有當軟件的所有元素都被識別之后,才能描述完整的開發架構。

在很大程度上,開發架構考慮發展的便利性、軟件管理、重用或通用性,以及工具集或編程語言施加的約束。

開發視圖是需求分配的基礎,便于開發團隊分配工作,有助于成本評估和提前計劃、監控項目進度、軟件重用、可移植性和安全性的推理。通過開發視圖,容易得出項目開發人員的分工配置。

實際應用中,開發視圖會在邏輯視圖的基礎上增加大量內容,比如大量接口、輔助類等。

場景/用例 視圖

架構的描述決策可以圍繞前四個視圖進行組織,然后由一些選定的用例或場景(成為第五個視圖)進行說明。

其他四個視圖中的元素,可以通過一些重要的場景或用例進行更好的展示,比如:

  • 構造更符合用例的實例
  • 描述一些關聯腳本,如對象之間或進程之間的交互

總結

并非所有的軟件架構都需要完整的“4+1”視圖。

無用的視圖可以從架構描述中省略,例如:

  • 如果只有一個處理器,則不需要物理視圖
  • 如果只有一個進程或程序,則不需要進程視圖
  • 對于非常小的系統,有可能邏輯視圖和開發視圖非常相似,不需要單獨描述

場景視圖在任何情況下都有用。


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