《軟件架構(gòu)理論與實踐》 —3 軟件架構(gòu)模型

第3章　軟件架構(gòu)模型

軟件架構(gòu)模型為軟件架構(gòu)提供了一種抽象、可視化或形式化的表示，為軟件架構(gòu)師、需求分析人員、軟件工程師、潛在用戶等提供了一個交流平臺，并起到了從軟件需求分析文檔到軟件詳細設計和實現(xiàn)的橋梁作用。本章詳細討論軟件架構(gòu)的各種建模方法，包括各種圖形可視化建模方法、UML建模方法、利用形式化語言的建模方法、數(shù)學建模方法和文本建模方法等。但是，至今沒有一種建模方法能夠滿足軟件架構(gòu)建模的所有需求，所以本章討論軟件架構(gòu)建模，旨在強調(diào)軟件架構(gòu)建模的意義和重要性，而統(tǒng)一的、能被業(yè)界普遍接受的軟件架構(gòu)建模方法仍然處于研究探索過程中。由于軟件架構(gòu)建模方法太多，無法將每種方法都展開介紹，本章只是向讀者展現(xiàn)一個軟件架構(gòu)建模的路線圖，有需要的讀者可根據(jù)路線圖尋找相關的建模方法以深入學習。另外，業(yè)界通常還會采用一些非常簡單的方法，如盒線圖方法、草圖法等，由于它們的原理比較簡單，而且沒有系統(tǒng)和統(tǒng)一的語義基礎，本章中就不一一介紹了。

3.1　引言

軟件架構(gòu)是一個系統(tǒng)概念，軟件架構(gòu)模型是捕捉部分或全部架構(gòu)設計決策的人工產(chǎn)物，通過一個或多個角度對軟件架構(gòu)的各個側(cè)面進行展示和說明，使得軟件架構(gòu)的不同利益相關者之間能夠有效交流。軟件架構(gòu)建模是對架構(gòu)設計決策的具象化和文檔化[1]。

軟件架構(gòu)建模的意義在于，它能夠?qū)④浖軜?gòu)的某些關鍵或關注的方面剝離出來，使用統(tǒng)一的圖形、文檔和數(shù)據(jù)進行描述，達到直觀便捷地理解、分析和交流的目的。

以時間為序，軟件架構(gòu)建模先后出現(xiàn)了五類方法：

1）基于非規(guī)范的圖形表示的建模方法：在沒有標準化架構(gòu)建模的時候，人們通過線和框等結(jié)構(gòu)來描述架構(gòu)，具有較大的隨意性，雖然便于記憶、富有啟發(fā)性，但是不夠精確。此類方法與架構(gòu)利益相關者的經(jīng)驗習慣有關。在此過程中，還出現(xiàn)了一種基于模塊連接語言的方法，該方法采用若干程序設計語言的模塊的連接方式描述架構(gòu)，直接與編程相關，易于理解和實現(xiàn)，但是抽象程度不夠，難以處理高層次的架構(gòu)元素。此類方法始于1981年[2]，止于1994年[3]，現(xiàn)已基本過時，本書不再做詳細介紹。

2）基于UML的建模方法：UML是較為流行的軟件建模方式，同時能夠較為直接地應用到架構(gòu)建模之中，特別是UML 2.0增加的組件描述方便了架構(gòu)的圖形建模[4]。UML建模主要屬于可視化方法，但是也有研究利用其擴展機制進行形式化架構(gòu)建模，后文中會詳細討論。

3）基于形式化的建模方法：與圖形可視化方法不同，此類方法的重點不在于架構(gòu)模型展示的直觀性，而在于精確性，通過形式語言（包括OCL模型）對架構(gòu)模型進行描述，具備嚴格的語義規(guī)范和一定的推理能力。

4）基于UML形式化的方法：該方法通過將UML的一些架構(gòu)描述結(jié)構(gòu)形式化處理，來提高UML描述軟件架構(gòu)的能力，包括正確性、一致性驗證能力，克服了UML在描述軟件架構(gòu)方面的不足。

5）其他建模方法：在軟件架構(gòu)建模實踐中，還出現(xiàn)了一些類似文本語言建模的方法，以便提高軟件架構(gòu)描述的通用性、易理解性和易變性，并進一步適應軟件架構(gòu)師的發(fā)散思維。

UML

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