【正文】 1 高級軟件架構(gòu)設(shè)計 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)計原則與模式 24 ? 用 GRASP模式指導(dǎo)設(shè)計 27 ? 領(lǐng)域模型 47 ? 面向?qū)ο笤O(shè)計的基本原則 71 ? 第三單元：用 UML輔助系統(tǒng)分析與設(shè)計 103 ? UML簡介及常見疑難問題辨析 104 ? 借鑒 RUP的 UML建模與分析 117 ? 第四單元：設(shè)計模式與軟件設(shè)計思想 131 ? 設(shè)計模式 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 212 ? 第五單元：架構(gòu)設(shè)計實踐 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)掌握的知識體系 ? 軟件架構(gòu)設(shè)計的特點(diǎn)、層次、分類 ? 軟件架構(gòu)的主要理論、方向和趨勢 ? 軟件工廠，實現(xiàn)軟件開發(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)開發(fā)人員開發(fā)。并解決系統(tǒng)開發(fā)、運(yùn)行中出現(xiàn)的各種問題。 ? 系統(tǒng)架構(gòu)師的目的： ? 對系統(tǒng)的重用、擴(kuò)展、安全、性能、伸縮性、簡潔等做系統(tǒng)級的把握。 ? 系統(tǒng)架構(gòu)師能力要求： ? 一、系統(tǒng)架構(gòu)相關(guān)的知識和經(jīng)驗。 ? 二、很強(qiáng)的自學(xué)能力、分析能力、解決問題的能力。 ? 三、寫作、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)計和實施、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)整個項目中的技術(shù)活動（分析、設(shè)計和實施等） – 推動主要的技術(shù)決策，并最終表達(dá)為軟件構(gòu)架 – 確定和文檔化系統(tǒng)的相對構(gòu)架而言意義重大的方面，包括系統(tǒng)的需求、設(shè)計、實施和部署等“視圖” – 確定設(shè)計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，平衡各類涉眾的不同關(guān)注點(diǎn)，化解技術(shù)風(fēng)險，并保證相關(guān)決定被有效的傳達(dá)和貫徹 – 理解、評價并接收系統(tǒng)需求 – 評價和確認(rèn)軟件架構(gòu)的實現(xiàn) 8 ? 專業(yè)技能 ? 技術(shù)全面、成熟練達(dá)、洞察力強(qiáng)、經(jīng)驗豐富，具備在缺乏完整信息、眾多問題交織一團(tuán)、模糊和矛盾的情況下，迅速抓住問題要害，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，能夠在更高抽象級別上進(jìn)行思考。 ? 對項目開發(fā)涉及的所有問題領(lǐng)域都有經(jīng)驗，包括徹底地理解項目需求，開展分析設(shè)計之類軟件工程活動等。 ? 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)行說服、鼓勵和指導(dǎo)等活動，并贏得項目成員的信任。 9 ? 以目標(biāo)導(dǎo)向和主動的方式來不帶任何感情色彩地關(guān)注項目結(jié)果，構(gòu)架師應(yīng)當(dāng)是項目背后的技術(shù)推動力，而非構(gòu)想者或夢想家（追求完美） ? 精通構(gòu)架設(shè)計的理論、實踐和工具，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)計員的所有技能，但涉及面更廣、抽象級別更高。 10 軟件架構(gòu)師的知識體系 ? 軟件架構(gòu)師作為整個軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的總設(shè)計師，其知識體系、技能和經(jīng)驗決定了軟件系統(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。因此一個優(yōu)秀的軟件架構(gòu)師必須具備相當(dāng)豐富的知識、技能和經(jīng)驗。 ? 通過對比軟件架構(gòu)師和系統(tǒng)分析師在軟件開發(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)計這兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)上。因此在系統(tǒng)分析師必須具備的知識體系中對系統(tǒng)的構(gòu)架與設(shè)計等方面知識體系的要求就相對低些；而軟件架構(gòu)師在需求分析、項目管理、運(yùn)行維護(hù)等方面知識的要求也就相對低些。 11 ? 成為一名合格的軟件架構(gòu)師必須具備的知識 – 信息系統(tǒng)綜合知識體系 – 軟件架構(gòu)知識體系 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 – 分析所有可見的問題、障礙、風(fēng)險 – 充分參考已有的成功方案，降低風(fēng)險 ? 交流、討論、博弈、質(zhì)疑 – 對構(gòu)思中的方案不斷提出質(zhì)疑，避免漏洞 – 廣泛聽取各層面的意見，開拓思路 – 反復(fù)質(zhì)疑、逐步完善已有的設(shè)計構(gòu)思 ? 在動手實現(xiàn)之前驗證設(shè)計方案的正確性 14 軟件架構(gòu)師的知識結(jié)構(gòu) ? 軟件知識 – 最好要有系統(tǒng)開發(fā)全過程經(jīng)驗。 – 對 IT 建設(shè)生命周期各個環(huán)節(jié)有深入了解，包括：系統(tǒng) /模塊邏輯設(shè)計、物理設(shè)計、代碼開發(fā)、項目管理、測試、發(fā)布、運(yùn)行維護(hù)等。 – 深入掌握 12種主流技術(shù)平臺上開發(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)計領(lǐng)域的主要理論、流派、框架。 15 軟件架構(gòu)師的知識結(jié)構(gòu) ? 業(yè)務(wù)知識 – 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)計的層次（ Enterprise， Application， etc） – IT 的生命周期（ What， Why， Where， How， When， etc） – 成功經(jīng)驗以及方法論的指導(dǎo) ? 合理把握技術(shù)細(xì)節(jié) – 把握各個層次應(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)險管理意識 – 采用成功經(jīng)驗、避免不應(yīng)有的風(fēng)險 ? 多方位的開放思維 – 多維度、多方向、包容性、避免排他性 – 分析、質(zhì)疑、抽象、歸納 – 沒有絕對好的架構(gòu)設(shè)計，只有相對優(yōu)秀的方案 18 信息系統(tǒng)綜合知識體系 ? (1)計算機(jī)系統(tǒng)綜合知識：包括計算機(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。 ? (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。 ? (3)典型系統(tǒng)應(yīng)用：包括網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用和多媒體系統(tǒng)等方面的知識。 ? (4)系統(tǒng)開發(fā)：包括程序設(shè)計語言、軟件開發(fā)方法、需求分析和設(shè)計方法、測試評審方法、開發(fā)管理、應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建、系統(tǒng)審計、外部資源使用和基于中間件的開發(fā)等方面的知識。 ? (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。 19 ? (6)標(biāo)準(zhǔn)化：包括標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)知識、標(biāo)準(zhǔn)化分級、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。 ? (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。 ? (8)數(shù)學(xué)和英語：至少具有大學(xué)以上的數(shù)學(xué)和英語基礎(chǔ)知識。 20 軟件架構(gòu)知識體系 ? (1)系統(tǒng)計劃：包括項目的提出和可行性分析、系統(tǒng)方案的制定、評價和改進(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：包括軟件架構(gòu)的概念、軟件架構(gòu)與設(shè)計、架構(gòu)風(fēng)格、特定領(lǐng)域的架構(gòu)風(fēng)格、基于架構(gòu)的軟件開發(fā)方法、架構(gòu)評估、軟件產(chǎn)品線和系統(tǒng)演化等。 ? (3)設(shè)計模式：包括設(shè)計模式的概念、組成、分類和實現(xiàn)、模式和軟件架構(gòu)的關(guān)系等。 ? (4)系統(tǒng)設(shè)計：包括處理流程設(shè)計、人機(jī)界面設(shè)計、文件與存儲設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的集成與設(shè)計、中間件與應(yīng)用服務(wù)器、性能設(shè)計與性能評估等。 ? (5)軟件建模：包括定義問題與歸結(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)庫建模和逆向工程等。 ? 21 ? (6)分布式系統(tǒng)設(shè)計：包括分布式通信協(xié)議的設(shè)計、基于對象與 web的分布式設(shè)計、基于消息和協(xié)同的分布式設(shè)計和異構(gòu)分布式系統(tǒng)的互操作性設(shè)計等。 ? (7)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計：包括實施任務(wù)調(diào)度和多任務(wù)設(shè)計、中斷處理和異常處理、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計等。 ? (8)系統(tǒng)可靠性分析與設(shè)計：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算、提高系統(tǒng)可靠性的措施、系統(tǒng)的故障對策和系統(tǒng)的備份與恢復(fù)等。 ? (9)系統(tǒng)的安全性和保密性設(shè)計：包括系統(tǒng)的訪問控制技術(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)計等。 ? (10)復(fù)雜架構(gòu)設(shè)計：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，以及知識體系，從實踐的角度考慮，合格的軟件架構(gòu)師應(yīng)該具有以下能力和經(jīng)驗： ? (1)具有 8年以上的軟件項目開發(fā)實際工作經(jīng)驗，其中至少有 3年以上的代碼編寫工作經(jīng)驗， 4年以上的基于面向?qū)ο蠛蜆?gòu)件開發(fā)方法的軟件產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)驗。 ? (2)具有 5個以上大中型開發(fā)項目的總體規(guī)劃、方案設(shè)計經(jīng)驗，有大中型應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)和實施的成功案例。 ? (3)對相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有深刻的認(rèn)識，對軟件工程標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范有良好的把握。 ? (4)對 .Net或 Java技術(shù)及整個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)對設(shè)計模式有深刻的理解，并能在此基礎(chǔ)上設(shè)計出適合產(chǎn)品特性和質(zhì)量屬性的框架。 ? (6)具有面向?qū)ο蟮姆治?、設(shè)計和開發(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。 ? (7)具有良好的團(tuán)隊意識和協(xié)作精神，有較強(qiáng)的溝通能力和書面表達(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)計原則與模式 25 26 27 用 GRASP模式指導(dǎo)設(shè)計 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) /倉庫層 ? 領(lǐng)域?qū)ο髮? ? 持久層 ? 數(shù)據(jù)訪問層 ? 數(shù)據(jù)庫 50 ? 領(lǐng)域模型中的各種角色： – 實體 有唯一的標(biāo)識 ,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)計時，實體的形為最難決斷。為確定行為，我們必須識別它們的責(zé)任和協(xié)作。類的責(zé)任是指該類要做、知道、或決定的一切，由一個或多個方法完成。類中有屬性和關(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。 – 值對象 沒有標(biāo)識沒有行為。如 Address類。 – 工廠 定義創(chuàng)建實體的方法，封裝實例化對象并將一些關(guān)聯(lián)對象注入。 – 倉庫 (repository)管理實體的集合 ,主要有查找和刪除實體的方法 .實現(xiàn)類可以調(diào)用執(zhí)久化層 (如 Hibernate， Ibatis) – 服務(wù) (Service) ， 實現(xiàn)整個應(yīng)用程序的工作流 (workflow)。服務(wù)包含那些無法指派的單個實體的行為 ， 由作用于多個對象方法組成。如可以調(diào)用 repository查找到實體對象 ， 然后委派給這些對象。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）脫鉤對象。 4）其它事情。服務(wù)可以說是業(yè)務(wù)的協(xié)調(diào)者 ， 業(yè)務(wù)邏輯可以分散到實體對象中。 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包含不依賴于持久化的領(lǐng)域邏輯；依賴持久化的