【正文】 1 高級(jí)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì) 康凱 Msn: Mail: 2 目錄 ? 第一單元：軟件生命周期與軟件架構(gòu)介紹 2 ? 第二單元：技術(shù)架構(gòu)視圖 ─面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)原則與模式 24 ? 用 GRASP模式指導(dǎo)設(shè)計(jì) 27 ? 領(lǐng)域模型 47 ? 面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的基本原則 71 ? 第三單元：用 UML輔助系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 103 ? UML簡(jiǎn)介及常見(jiàn)疑難問(wèn)題辨析 104 ? 借鑒 RUP的 UML建模與分析 117 ? 第四單元：設(shè)計(jì)模式與軟件設(shè)計(jì)思想 131 ? 設(shè)計(jì)模式 132 ? 常用的軟件架構(gòu)風(fēng)格及適用情況分析 172 ? SOA 及分層架構(gòu)設(shè)計(jì) 212 ? 第五單元：架構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐 225 3 第一單元：軟件生命周期與軟件架構(gòu)介紹 4 ? IT行業(yè)的人才結(jié)構(gòu)與軟件架構(gòu)師的定位 ? 軟件架構(gòu)師應(yīng)掌握的知識(shí)體系 ? 軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、層次、分類(lèi) ? 軟件架構(gòu)的主要理論、方向和趨勢(shì) ? 軟件工廠，實(shí)現(xiàn)軟件開(kāi)發(fā)的產(chǎn)業(yè)化 5 軟件架構(gòu)師的定位 ? 系統(tǒng)架構(gòu)師的職責(zé)： ? 一、理解系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求，制定系統(tǒng)的整體框架（包括：技術(shù)框架和業(yè)務(wù)框架） ? 二、對(duì)系統(tǒng)框架相關(guān)技術(shù)和業(yè)務(wù)進(jìn)行培訓(xùn)，指導(dǎo)開(kāi)發(fā)人員開(kāi)發(fā)。并解決系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、運(yùn)行中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。 ? 系統(tǒng)架構(gòu)師的目的： ? 對(duì)系統(tǒng)的重用、擴(kuò)展、安全、性能、伸縮性、簡(jiǎn)潔等做系統(tǒng)級(jí)的把握。 ? 系統(tǒng)架構(gòu)師能力要求： ? 一、系統(tǒng)架構(gòu)相關(guān)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。 ? 二、很強(qiáng)的自學(xué)能力、分析能力、解決問(wèn)題的能力。 ? 三、寫(xiě)作、溝通表達(dá)、培訓(xùn)。 6 ? 角色 ? 軟件架構(gòu)師 Software Architect ? 定義 ? 主導(dǎo)系統(tǒng)全局分析設(shè)計(jì)和實(shí)施、負(fù)責(zé)軟件構(gòu)架和關(guān)鍵技術(shù)決策的角色 7 ? 職責(zé) – 領(lǐng)導(dǎo)與協(xié)調(diào)整個(gè)項(xiàng)目中的技術(shù)活動(dòng)（分析、設(shè)計(jì)和實(shí)施等） – 推動(dòng)主要的技術(shù)決策，并最終表達(dá)為軟件構(gòu)架 – 確定和文檔化系統(tǒng)的相對(duì)構(gòu)架而言意義重大的方面，包括系統(tǒng)的需求、設(shè)計(jì)、實(shí)施和部署等“視圖” – 確定設(shè)計(jì)元素的分組以及這些主要分組之間的接口 – 為技術(shù)決策提供規(guī)則，平衡各類(lèi)涉眾的不同關(guān)注點(diǎn)，化解技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，并保證相關(guān)決定被有效的傳達(dá)和貫徹 – 理解、評(píng)價(jià)并接收系統(tǒng)需求 – 評(píng)價(jià)和確認(rèn)軟件架構(gòu)的實(shí)現(xiàn) 8 ? 專(zhuān)業(yè)技能 ? 技術(shù)全面、成熟練達(dá)、洞察力強(qiáng)、經(jīng)驗(yàn)豐富，具備在缺乏完整信息、眾多問(wèn)題交織一團(tuán)、模糊和矛盾的情況下，迅速抓住問(wèn)題要害，并做出合理的關(guān)鍵決定的能力。 ? 具備戰(zhàn)略性和前瞻性思維能力，善于把握全局，能夠在更高抽象級(jí)別上進(jìn)行思考。 ? 對(duì)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)涉及的所有問(wèn)題領(lǐng)域都有經(jīng)驗(yàn)，包括徹底地理解項(xiàng)目需求，開(kāi)展分析設(shè)計(jì)之類(lèi)軟件工程活動(dòng)等。 ? 具備領(lǐng)導(dǎo)素質(zhì)，以在各小組之間推進(jìn)技術(shù)工作，并在項(xiàng)目壓力下做出牢靠的關(guān)鍵決策。 ? 擁有優(yōu)秀的溝通能力，用以進(jìn)行說(shuō)服、鼓勵(lì)和指導(dǎo)等活動(dòng)，并贏得項(xiàng)目成員的信任。 9 ? 以目標(biāo)導(dǎo)向和主動(dòng)的方式來(lái)不帶任何感情色彩地關(guān)注項(xiàng)目結(jié)果，構(gòu)架師應(yīng)當(dāng)是項(xiàng)目背后的技術(shù)推動(dòng)力，而非構(gòu)想者或夢(mèng)想家（追求完美） ? 精通構(gòu)架設(shè)計(jì)的理論、實(shí)踐和工具，并掌握多種參考構(gòu)架、主要的可重用構(gòu)架機(jī)制和模式。 ? 具備系統(tǒng)設(shè)計(jì)員的所有技能，但涉及面更廣、抽象級(jí)別更高。 10 軟件架構(gòu)師的知識(shí)體系 ? 軟件架構(gòu)師作為整個(gè)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的總設(shè)計(jì)師，其知識(shí)體系、技能和經(jīng)驗(yàn)決定了軟件系統(tǒng)的可靠性、安全性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性和可移植性等方面的性能。因此一個(gè)優(yōu)秀的軟件架構(gòu)師必須具備相當(dāng)豐富的知識(shí)、技能和經(jīng)驗(yàn)。 ? 通過(guò)對(duì)比軟件架構(gòu)師和系統(tǒng)分析師在軟件開(kāi)發(fā)中的職責(zé)和角色，不難發(fā)現(xiàn)軟件架構(gòu)師與系統(tǒng)分析師所必需的知識(shí)體系也是不盡相同的，系統(tǒng)分析師的主要職責(zé)是在需求分析、開(kāi)發(fā)管理、運(yùn)行維護(hù)等方面，而軟件架構(gòu)師的重點(diǎn)工作是在架構(gòu)與設(shè)計(jì)這兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)上。因此在系統(tǒng)分析師必須具備的知識(shí)體系中對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)架與設(shè)計(jì)等方面知識(shí)體系的要求就相對(duì)低些；而軟件架構(gòu)師在需求分析、項(xiàng)目管理、運(yùn)行維護(hù)等方面知識(shí)的要求也就相對(duì)低些。 11 ? 成為一名合格的軟件架構(gòu)師必須具備的知識(shí) – 信息系統(tǒng)綜合知識(shí)體系 – 軟件架構(gòu)知識(shí)體系 12 ？ ? MFC， MSF， MOF， RUP， J2EE， Spring， SOA，JUnit， ORM， .Net ? MVC， UML， XML， Corba， MDA， MDD， WebService ? RSS， ， AJAX， Serverlet， Hibernate ? IOC， AOP ? Ruby On Rails ? Rup ? BPEL ? Workflow Engine ? LBS ? Oracle ? CMMI ? MQ ? ? 13 軟件架構(gòu)師在干什么？ ? 思考、思考、再思考 – 深入理解、準(zhǔn)確把握建設(shè)的業(yè)務(wù)需求 – 分析所有可見(jiàn)的問(wèn)題、障礙、風(fēng)險(xiǎn) – 充分參考已有的成功方案，降低風(fēng)險(xiǎn) ? 交流、討論、博弈、質(zhì)疑 – 對(duì)構(gòu)思中的方案不斷提出質(zhì)疑，避免漏洞 – 廣泛聽(tīng)取各層面的意見(jiàn)，開(kāi)拓思路 – 反復(fù)質(zhì)疑、逐步完善已有的設(shè)計(jì)構(gòu)思 ? 在動(dòng)手實(shí)現(xiàn)之前驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的正確性 14 軟件架構(gòu)師的知識(shí)結(jié)構(gòu) ? 軟件知識(shí) – 最好要有系統(tǒng)開(kāi)發(fā)全過(guò)程經(jīng)驗(yàn)。 – 對(duì) IT 建設(shè)生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)有深入了解，包括：系統(tǒng) /模塊邏輯設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)、代碼開(kāi)發(fā)、項(xiàng)目管理、測(cè)試、發(fā)布、運(yùn)行維護(hù)等。 – 深入掌握 12種主流技術(shù)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的方法。 – 了解多種應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 – 了解架構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的主要理論、流派、框架。 15 軟件架構(gòu)師的知識(shí)結(jié)構(gòu) ? 業(yè)務(wù)知識(shí) – 深入了解系統(tǒng)建設(shè)的業(yè)務(wù)需求。 – 了解系統(tǒng)的非功能需求和運(yùn)行維護(hù)需求。 – 了解企業(yè) IT 公共設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、外部系統(tǒng)。 16 軟件架構(gòu)師的思維方式 ? 基于框架的思維 – 架構(gòu)設(shè)計(jì)的層次（ Enterprise， Application， etc） – IT 的生命周期（ What， Why， Where， How， When， etc） – 成功經(jīng)驗(yàn)以及方法論的指導(dǎo) ? 合理把握技術(shù)細(xì)節(jié) – 把握各個(gè)層次應(yīng)有的內(nèi)容 – 合理忽略不應(yīng)有的技術(shù)細(xì)節(jié) 17 軟件架構(gòu)師的思維方式 ? 風(fēng)險(xiǎn)管理意識(shí) – 采用成功經(jīng)驗(yàn)、避免不應(yīng)有的風(fēng)險(xiǎn) ? 多方位的開(kāi)放思維 – 多維度、多方向、包容性、避免排他性 – 分析、質(zhì)疑、抽象、歸納 – 沒(méi)有絕對(duì)好的架構(gòu)設(shè)計(jì)，只有相對(duì)優(yōu)秀的方案 18 信息系統(tǒng)綜合知識(shí)體系 ? (1)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合知識(shí)：包括計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)和操作系統(tǒng)等方面的知識(shí)。 ? (2)系統(tǒng)配置和方法：包括系統(tǒng)配置技術(shù)和系統(tǒng)性能等方面的知識(shí)。 ? (3)典型系統(tǒng)應(yīng)用：包括網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用和多媒體系統(tǒng)等方面的知識(shí)。 ? (4)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)：包括程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、軟件開(kāi)發(fā)方法、需求分析和設(shè)計(jì)方法、測(cè)試評(píng)審方法、開(kāi)發(fā)管理、應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建、系統(tǒng)審計(jì)、外部資源使用和基于中間件的開(kāi)發(fā)等方面的知識(shí)。 ? (5)安全性和可靠性技術(shù)：包括數(shù)據(jù)安全與保密、防闖入和防病毒、容錯(cuò)技術(shù)、可靠性模型與分析技術(shù)、系統(tǒng)可靠性、安全規(guī)章和保護(hù)私有信息規(guī)則等方面的知識(shí)。 19 ? (6)標(biāo)準(zhǔn)化：包括標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)知識(shí)、標(biāo)準(zhǔn)化分級(jí)、編碼標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)、軟件工程標(biāo)準(zhǔn)、信息安全標(biāo)準(zhǔn)、基于構(gòu)件的軟件標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化組織機(jī)構(gòu)等方面的知識(shí)。 ? (7)信息化基礎(chǔ)：包括政府信息化與電子政務(wù)、企業(yè)信息化與電子商務(wù)、信息化的有關(guān)的法律和規(guī)定等方面的知識(shí)。 ? (8)數(shù)學(xué)和英語(yǔ)：至少具有大學(xué)以上的數(shù)學(xué)和英語(yǔ)基礎(chǔ)知識(shí)。 20 軟件架構(gòu)知識(shí)體系 ? (1)系統(tǒng)計(jì)劃：包括項(xiàng)目的提出和可行性分析、系統(tǒng)方案的制定、評(píng)價(jià)和改進(jìn)、新舊系統(tǒng)的分析與比較、現(xiàn)有軟、硬件和數(shù)據(jù)資源的有效利用等。 ? (2)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)：包括軟件架構(gòu)的概念、軟件架構(gòu)與設(shè)計(jì)、架構(gòu)風(fēng)格、特定領(lǐng)域的架構(gòu)風(fēng)格、基于架構(gòu)的軟件開(kāi)發(fā)方法、架構(gòu)評(píng)估、軟件產(chǎn)品線和系統(tǒng)演化等。 ? (3)設(shè)計(jì)模式：包括設(shè)計(jì)模式的概念、組成、分類(lèi)和實(shí)現(xiàn)、模式和軟件架構(gòu)的關(guān)系等。 ? (4)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：包括處理流程設(shè)計(jì)、人機(jī)界面設(shè)計(jì)、文件與存儲(chǔ)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的集成與設(shè)計(jì)、中間件與應(yīng)用服務(wù)器、性能設(shè)計(jì)與性能評(píng)估等。 ? (5)軟件建模：包括定義問(wèn)題與歸結(jié)模型、結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)建模與數(shù)據(jù)流圖、面向?qū)ο笙到y(tǒng)建模、數(shù)據(jù)庫(kù)建模和逆向工程等。 ? 21 ? (6)分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)：包括分布式通信協(xié)議的設(shè)計(jì)、基于對(duì)象與 web的分布式設(shè)計(jì)、基于消息和協(xié)同的分布式設(shè)計(jì)和異構(gòu)分布式系統(tǒng)的互操作性設(shè)計(jì)等。 ? (7)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)：包括實(shí)施任務(wù)調(diào)度和多任務(wù)設(shè)計(jì)、中斷處理和異常處理、嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)等。 ? (8)系統(tǒng)可靠性分析與設(shè)計(jì)：包括系統(tǒng)故障模型和可靠性模型、系統(tǒng)的可靠性分析與可靠度計(jì)算、提高系統(tǒng)可靠性的措施、系統(tǒng)的故障對(duì)策和系統(tǒng)的備份與恢復(fù)等。 ? (9)系統(tǒng)的安全性和保密性設(shè)計(jì)：包括系統(tǒng)的訪問(wèn)控制技術(shù)、數(shù)據(jù)的完整性、數(shù)據(jù)與文件的加密、通信的安全和系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)等。 ? (10)復(fù)雜架構(gòu)設(shè)計(jì)：包括操作系統(tǒng)的架構(gòu)、編譯器的架構(gòu)和大型基礎(chǔ)庫(kù)的架構(gòu)等。 22 軟件架構(gòu)師的任職條件 ? 根據(jù)軟件架構(gòu)師的職責(zé)和角色定位，以及知識(shí)體系，從實(shí)踐的角度考慮，合格的軟件架構(gòu)師應(yīng)該具有以下能力和經(jīng)驗(yàn)： ? (1)具有 8年以上的軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，其中至少有 3年以上的代碼編寫(xiě)工作經(jīng)驗(yàn)， 4年以上的基于面向?qū)ο蠛蜆?gòu)件開(kāi)發(fā)方法的軟件產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 ? (2)具有 5個(gè)以上大中型開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的總體規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，有大中型應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和實(shí)施的成功案例。 ? (3)對(duì)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)軟件工程標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范有良好的把握。 ? (4)對(duì) .Net或 Java技術(shù)及整個(gè)解決方案有深刻的理解及熟練的應(yīng)用，精通 Web Service，熟練掌握流行的架構(gòu)。 23 ? (5)對(duì)設(shè)計(jì)模式有深刻的理解，并能在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出適合產(chǎn)品特性和質(zhì)量屬性的框架。 ? (6)具有面向?qū)ο蟮姆治觥⒃O(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能力，精通 UML和 XML，能熟練使用 Rational Rose、 PowerDesigner等工具進(jìn)行設(shè)計(jì)。 ? (7)具有良好的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和協(xié)作精神，有較強(qiáng)的溝通能力和書(shū)面表達(dá)能力。 ? (8)具有旺盛的精力和學(xué)習(xí)能力，能快速掌握新技術(shù)和新方法。 24 第二單元：技術(shù)架構(gòu)視圖 ─面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)原則與模式 25 26 27 用 GRASP模式指導(dǎo)設(shè)計(jì) 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 領(lǐng)域模型 48 ? 層次結(jié)構(gòu) ? 領(lǐng)域模型 ? 從 EJB到輕量級(jí)框架 49 層次結(jié)構(gòu) ? 表現(xiàn)層（ present） ? 業(yè)務(wù)層 ? 業(yè)務(wù)層外觀 ? 業(yè)務(wù)層核心 ? 領(lǐng)域?qū)ο蠊芾?/服務(wù) /倉(cāng)庫(kù)層 ? 領(lǐng)域?qū)ο髮? ? 持久層 ? 數(shù)據(jù)訪問(wèn)層 ? 數(shù)據(jù)庫(kù) 50 ? 領(lǐng)域模型中的各種角色： – 實(shí)體 有唯一的標(biāo)識(shí) ,并且要有屬性和行為 (非 GET/SET)，添加了行為，使其具有生命力。往往在設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)體的形為最難決斷。為確定行為，我們必須識(shí)別它們的責(zé)任和協(xié)作。類(lèi)的責(zé)任是指該類(lèi)要做、知道、或決定的一切，由一個(gè)或多個(gè)方法完成。類(lèi)中有屬性和關(guān)聯(lián)，協(xié)作就是為完成自己的責(zé)任所調(diào)用其它關(guān)聯(lián)類(lèi)。 – 值對(duì)象 沒(méi)有標(biāo)識(shí)沒(méi)有行為。如 Address類(lèi)。 – 工廠 定義創(chuàng)建實(shí)體的方法，封裝實(shí)例化對(duì)象并將一些關(guān)聯(lián)對(duì)象注入。 – 倉(cāng)庫(kù) (repository)管理實(shí)體的集合 ,主要有查找和刪除實(shí)體的方法 .實(shí)現(xiàn)類(lèi)可以調(diào)用執(zhí)久化層 (如 Hibernate， Ibatis) – 服務(wù) (Service) ， 實(shí)現(xiàn)整個(gè)應(yīng)用程序的工作流 (workflow)。服務(wù)包含那些無(wú)法指派的單個(gè)實(shí)體的行為 ， 由作用于多個(gè)對(duì)象方法組成。如可以調(diào)用 repository查找到實(shí)體對(duì)象 ， 然后委派給這些對(duì)象。服務(wù)和 facade很像 ， 但不一樣 ， 它不處理以下事情： 1）執(zhí)行事務(wù)。2）收集返回給表現(xiàn)層的數(shù)據(jù)。 3）脫鉤對(duì)象。 4）其它事情。服務(wù)可以說(shuō)是業(yè)務(wù)的協(xié)調(diào)者 ， 業(yè)務(wù)邏輯可以分散到實(shí)體對(duì)象中。 51 領(lǐng)域模型 ? 失血模型 ? 貧血模型 ? 充血模型 ? 脹血模型 52 失血模型 ? DO只有屬性及其 getter/setter方法，沒(méi)有任何業(yè)務(wù)邏輯。 ? 缺點(diǎn)：行為與數(shù)據(jù)分離，很多情況導(dǎo)致維護(hù)與理解困難。 53 貧血模型 ? DO包含不依賴(lài)于持久化的領(lǐng)域邏輯；依賴(lài)持久化的