从零开始学架构

源起

软件发展历程

机器语言

直接使用二进制码 0 和 1 来表示机器可以识别的指令和数据
开发难度大/可读性差/可维护性差

汇编语言

用助记符代替机器指令的操作码，用地址符号(Symbol)或标号(Label)代替指令或操作数的地址
面向机器，不同CPU的汇编指令和结构是不同的

高级语言

Fortran、LISP、Cobol
机器无关性，关注具体的问题和业务

结构化程序设计

第一次软件危机

软件质量低下、项目无法如期完成、项目严重超支等，因为软件而导致的重大事故时有发生

• 1963，美国的水手一号火箭发射失败事故
• <<人月神话>> IBM的System/360 的操作系统开发

结构化程序设计

结构化程序设计的主要特点是抛弃goto语句，采取“自顶向下、逐步细化、模块化”的指导思想
本质上还是一种面向过程的设计思想，将软件的复杂度控制在一定范围

• 1968，Edsger Dijkstra发表《GOTO 有害论》论文
• 第一个结构化的程序语言 Pascal 也在此时诞生，并迅速流行起来

面向对象

第二次软件危机

软件的“扩展”变得非常复杂
根本原因还是在于软件生产力远远跟不上硬件和业务的发展

面向对象

• 1967，Simula语言
• 20世纪80年代以后，新的面向对象语言，C++、Java、C#
• 面向对象只是一种新的软件方法，不是银弹

软件架构

问题域

• 系统规模庞大，耦合严重，逻辑复杂，开发效率低，维护性差，可扩展性差

软件架构发展

“模块”“对象”“组件”本质上都是对达到一定规模的软件进行拆分，差别只是在于随着 软件的复杂度不断增加，拆分的粒度越来越粗，拆分的层次越来越高

• 20世纪60年代第一次软件危机引出了“结构化编程”，创造了“模块”概念
• 20世纪80年代第二次软件危机引出了“面向对象编程”，创造了“对象”概念
• 20世纪90年代，“软件架构”开始流行，创造了“组件”概念

架构基础

基本概念

系统与子系统

• 系统：泛指由一群由关联的个体组成，根据某种规则运作，能完成个别元件不能单独完成的工作的群体
• 子系统：由一群有关联的个体所组成的系统，多半是更大系统中的一部分

软件模块与组件

• 模块：一套一只而互相紧密关联的软件组织，程序+数据结构
• 组件：自包含的、可编程的、可重用的、与语言无关的软件单元，可用于组装应用程序

模块和组件都是系统的组成部分，从不同的角度拆分系统

• “模块”从逻辑的角度来拆分系统；“组件”从物理的角度来拆分系统
• 划分模块的主要目的是职责分离;划分组件的主要目的是单元复用

软件框架与架构

• 软件框架： 通常指的是为了实现某个业界标准或完成特定基本任务的软件组件规范，也指为了实现某个软件组件规范时，提供规范所要求之基础功能的软件产品
• 软件架构：软件系统的顶层结构

架构设计目的

设计误区

• 为架构设计而设计，一定要做架构设计
• 架构设计盲目追求高性能、高可用、可扩展

设计目的

解决软件系统复杂度带来的问题