《軟件架構(gòu)設(shè)計文檔》模板教材

1、00Version <1.0>RevisionvProject Name>Software Architecture Docume ntOP?DateVersio nDescripti onAuthor< yyyy-mm-dd ><x.x><details><n ame>vProject NameVersio n:<1.0>Software Architecture Docume ntDate: < yyyy-mm-dd >vdocument identifier>目錄1.文檔簡介41.1文檔目的4

2、1.2文檔范圍41.3定義、縮寫詞和縮略語41.4參考資料42.架構(gòu)描述方式42.1架構(gòu)視圖閱讀指南42.2圖表與模型閱讀指南53.架構(gòu)設(shè)計目標(biāo)53.1關(guān)鍵功能53.2關(guān)鍵質(zhì)量屬性53.3業(yè)務(wù)需求和約束因素64.架構(gòu)設(shè)計原則64.1架構(gòu)設(shè)計原則64.2備選架構(gòu)設(shè)計方案及被否原因64.3架構(gòu)設(shè)計對后續(xù)工作的限制（詳設(shè)，部署等）65.邏輯架構(gòu)視圖65.1職責(zé)劃分與職責(zé)確定75.2接口設(shè)計與協(xié)作機(jī)制85.3重要設(shè)計包106.開發(fā)架構(gòu)視圖116.1Project 劃分116.2Project 1116.2.1 Project 目錄結(jié)構(gòu)指導(dǎo)126.2.2程序單元組織126.2.3框架與應(yīng)用之間的關(guān)系（可

3、選）126.3Project 2136.4Project n 137.運(yùn)行架構(gòu)視圖137.1控制流組織137.2控制流的創(chuàng)建、銷毀、通信147.3加鎖設(shè)計148.物理架構(gòu)視圖148.1物理拓?fù)?48.2軟件到硬件的映射158.3優(yōu)化部署16vProject NameVersio n:<1.0>Software Architecture Docume ntDate: < yyyy-mm-dd >vdocument identifier>9.數(shù)據(jù)架構(gòu)視圖169.1持久化機(jī)制的選擇179.2持久化存儲方案179.3數(shù)據(jù)同步與復(fù)制策略1710.關(guān)鍵質(zhì)量屬性的設(shè)計原理17P

4、age 4 of 18vProject NameVersio n:<1.0>Software Architecture Docume ntDate: < yyyy-mm-dd >vdocument identifier>1. 文檔簡介幫助讀者對本文檔建立基本印象，并為閱讀后續(xù)內(nèi)容掃清障礙。1.1 文檔目的文檔目的，非項(xiàng)目目的。否則造成同一項(xiàng)目多個文檔之間的內(nèi)容重復(fù)，不利于文檔維護(hù)。本 小節(jié)應(yīng)指明文檔針對的讀者對象，最好列出各種讀者角色，并說明每種讀者角色應(yīng)該重點(diǎn)閱讀 的章節(jié)。1.2 文檔范圍文檔的Scope，非項(xiàng)目的Scope。否則造成同一項(xiàng)目多個文檔之間的內(nèi)容重

5、復(fù)，不利于文檔 維護(hù)。1.3 定義、縮寫詞和縮略語集中列舉文檔中的定義、縮寫詞和縮略語。1.4 參考資料本項(xiàng)目經(jīng)審核的計劃書、合同、上級批文；本項(xiàng)目的其他已發(fā)表文件；本文檔引用的文件資 料，如軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。具體而言，應(yīng)包括參考資料的題目（必須）、編號、版本號（必須）、 發(fā)表日期、發(fā)布方，必要時還可以說明如何使用這些資料。2. 架構(gòu)描述方式為了讓讀者更好地理解架構(gòu)文檔，在本節(jié)應(yīng)當(dāng)說明文檔涉及的架構(gòu)視圖，并指明為了描 述設(shè)計決策用到了哪些圖表和模型。2.1 架構(gòu)視圖閱讀指南以多視圖的方式來組織架構(gòu)文檔是大勢所趨。推薦的是經(jīng)過優(yōu)化的5視圖方法，如下圖所示。vProject NameVersio n:

6、<1.0>Software Architecture Docume ntDate: < yyyy-mm-dd >vdocument identifier>T詢控制墻直向更件職吾創(chuàng)分 職貢間仍件面向Table 或文件數(shù)據(jù)架構(gòu)、茅久教據(jù)單元 數(shù)捱存儲格式運(yùn)行架構(gòu)控制流控制虎組旺程序單元 毎已單元組織物理架構(gòu) 物湮節(jié)點(diǎn) 、 挾理節(jié)吏峯寸心、面向節(jié)點(diǎn)II向?qū)﹀?或結(jié)構(gòu)化2.2圖表與模型閱讀指南對后續(xù)文檔內(nèi)容中所用到的建模語言（例如 說明。UML ）、表格（例如目標(biāo)-場景-決策表）等進(jìn)行3. 架構(gòu)設(shè)計目標(biāo)功能、質(zhì)量、約束，一個都不能少。3.1 關(guān)鍵功能對架構(gòu)設(shè)計至關(guān)重要的功

7、能，包括如下4類：核心功能、必做功能、高風(fēng)險功能、獨(dú)特功能。所謂獨(dú)特功能，指這個功能覆蓋了上述3類功能沒有涉及到的職責(zé)。3.2關(guān)鍵質(zhì)量屬性人之所以痛苦，很多時候是因?yàn)樽非箦e誤的東西。下圖是確定關(guān)鍵質(zhì)量的 路圖。5大原則的整體思vProject NameVersio n:<1.0>Software Architecture Docume ntDate: < yyyy-mm-dd >vdocument identifier>3.3業(yè)務(wù)需求和約束因素創(chuàng)造性地提出約束需求的4大類型，這是一種極為實(shí)用的分類方式。特別是業(yè)務(wù)需求對架構(gòu)設(shè)計而言是一種約束的觀點(diǎn)，解決了很多架構(gòu)師

8、的現(xiàn)實(shí)困惑。下圖標(biāo)明了4類約束在“需求層次-需求方面矩陣”中的位置，可以幫助我們理解產(chǎn)生約束需求的根源。廣義功能彳為需求業(yè)務(wù)壞境發(fā)期質(zhì)量開護(hù)團(tuán)饑蔭繹JS構(gòu)建環(huán)境絹戶4. 架構(gòu)設(shè)計原則投標(biāo)時經(jīng)常講“架構(gòu)設(shè)計原則”，但到了架構(gòu)文檔，這些著眼大局的考慮卻“丟了”。 推薦的本文檔模板，認(rèn)為應(yīng)當(dāng)把它們“找回來”。4.1 架構(gòu)設(shè)計原則著重描述重大的權(quán)衡取舍考慮。4.2 備選架構(gòu)設(shè)計方案及被否原因在概念架構(gòu)一級，對備選架構(gòu)設(shè)計方案進(jìn)行描述，并闡述它們未被采用的原因。這有利于團(tuán) 隊了解當(dāng)前架構(gòu)設(shè)計方案的來龍去脈，提高團(tuán)隊對當(dāng)前架構(gòu)設(shè)計方案的認(rèn)可度。4.3 架構(gòu)設(shè)計對后續(xù)工作的限制（詳設(shè)，部署等）架構(gòu)設(shè)計不僅應(yīng)

9、該包含“指導(dǎo)”，也應(yīng)該包含重要的“限制”。例如，一份只是說明“性能 和可擴(kuò)展性都重要”的架構(gòu)文檔，實(shí)際上忽視了“可擴(kuò)展性和性能之間存在的矛盾關(guān) 系”。此時，最有效的辦法就是在架構(gòu)文檔中明確說明“任何提升可擴(kuò)展性的架構(gòu)設(shè)計和 詳細(xì)設(shè)計，都應(yīng)通過架構(gòu)團(tuán)隊的評審才能引入，以確保性能目標(biāo)不受重大影響”。5. 邏輯架構(gòu)視圖關(guān)注點(diǎn)：此架構(gòu)設(shè)計視圖的關(guān)注點(diǎn)是職責(zé)劃分。vProject NameVersio n:<1.0>Software Architecture Docume ntDate: < yyyy-mm-dd >vdocument identifier>=模塊+接口”等

10、以偏概全的注意：邏輯架構(gòu)視圖無疑是最重要的，但同時也應(yīng)避免“架構(gòu) 認(rèn)識。參考：任何復(fù)雜系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計都不是一蹴而就的，所以架構(gòu)師需要理性思維過程的指導(dǎo)。針對邏輯架構(gòu)設(shè)計這個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一線架構(gòu)師實(shí)踐指南一書給出了2條建議：一是“以質(zhì)疑驅(qū)動的螺旋思維”，二是相對分離地考慮“結(jié)構(gòu)方面的切分”和“行為方面的定義”。下圖所示即為推薦的邏輯架構(gòu)設(shè)計理性思維過程。第構(gòu)方面的切分質(zhì)戦目已的哎計' 特殊功能場杲支持嗎? 耦合性.重用性昨樣?存為方面的約定完善序列圖包接口辻職責(zé)協(xié)作起來方驗(yàn)證能百龍成功能？功能完成得是否好¥5.1職責(zé)劃分與職責(zé)確定內(nèi)容：將系統(tǒng)切分成更小的單元，并明確這些單元的職責(zé)

11、。具體而言，職責(zé)單元可以是層、 子系統(tǒng)、模塊、關(guān)鍵類等。意義：一句話，職責(zé)劃分不合理，功能和質(zhì)量都會受到影響。也就是說，功能需求和質(zhì)量需 求無一不和職責(zé)劃分相關(guān)：一方面，每個功能都是由一條職責(zé)協(xié)作鏈完成的；另一方面，職責(zé) 劃分方式也影響著質(zhì)量，于是需要職責(zé)模型針對特定質(zhì)量屬性要求做出相應(yīng)調(diào)整和優(yōu)化。很多 人認(rèn)為架構(gòu)設(shè)計就是職責(zé)劃分的藝術(shù)，雖略顯片面，但足以表明職責(zé)劃分的重要性。參考：基于對業(yè)界大量案例的研究，梳理出了 “模塊劃分的3種必用手段”，如下圖所示,更多內(nèi)容可參考一線架構(gòu)師實(shí)踐指南一書。vProject NameVersio n:<1.0>Software Architec

12、ture Docume ntDate: < yyyy-mm-dd >vdocument identifier>架構(gòu)本身考耄人的因素考虎5.2 接口設(shè)計與協(xié)作機(jī)制內(nèi)容：本節(jié)描述接口的定義，以及協(xié)作的方式和規(guī)范。意義：恰恰是因?yàn)橛辛烁髂K之間“未來合作的契約”，分頭開發(fā)各模塊才有了基本保證。參考：推薦利用“包-接口”圖，來識別接口。下圖為一個“包-接口”圖的示例。vProject NameVersio n:<1.0>Software Architecture Docume ntDate: < yyyy-mm-dd >vdocument identifier

13、>進(jìn)度展規(guī)Facade命令描述蟻沖接口爪啣$控制解IR的押制介卄爪繩包內(nèi)客的艸V.畀肚按門再能耀沖機(jī)制內(nèi)容縄沖達(dá)倔頤喀址”対 相應(yīng)擅口進(jìn)fj啊調(diào)對超出額電価|】容鞍泊內(nèi)容址汀H征肚"壓粥實(shí)現(xiàn)足實(shí)現(xiàn)里1字符耶列的用瓠解川纏鼻法久戚不冷兀們息的兒堀結(jié)果接口接口以字荷漬歷式讀文件 牛咸文件鍍沖扳曾包格式 分曲 燈沖參考：推薦使用序列圖，建議少用、甚至杜絕使用協(xié)作圖。下圖為一個序列圖的示例。vProject NameVersio n:<1.0>Software Architecture Docume ntDate: < yyyy-mm-dd >vdocument

14、 identifier>id ZipHL'neP Ha jZinH'lCaldbsch JJE/'J .rZip( fT'TH.山*川蛾P(guān)T，GmaL1 11111L11 fWrite(.)ir J1IIIi)ufr9f r 11I1目UfliB璉 J111111二 1PlOMSSO111111Output用喘:做沖、）|J1LL1L11.V進(jìn)膽5.3 重要設(shè)計包內(nèi)容：對重要子系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行“灰盒”級描述。意義：“每個子系統(tǒng)在架構(gòu)設(shè)計中都應(yīng)保持黑盒子”的觀點(diǎn)，過于理想化了。對于業(yè)務(wù)層、 通用協(xié)作機(jī)制而言，經(jīng)常需要在架構(gòu)設(shè)計期間就引入“灰盒”級描述。參考：類

15、圖和灰盒包圖，在本節(jié)中較多出現(xiàn)。下圖為一灰盒包圖示例。Page 12 of 18<Project NameVersio n:<1.0>Software Architecture Docume ntDate: < yyyy-mm-dd >vdocument identifier>莊現(xiàn)層dt詢用*I Adapterit ；1X1驚GanttChartlmpI歲調(diào)用來自第三方的片特聞繪制包-inter!act? GanttChart述取數(shù)抓屮-intcTfaccPrgMgtModel6. 開發(fā)架構(gòu)視圖關(guān)注點(diǎn)：此架構(gòu)設(shè)計視圖的關(guān)注點(diǎn)是程序單元組織。注意：此架構(gòu)設(shè)計視

16、圖是必須的、不應(yīng)“剪裁”掉的。但實(shí)際情況卻是，很多架構(gòu)師不關(guān)注 開發(fā)架構(gòu)視圖，導(dǎo)致很多程序開發(fā)人員抱怨“架構(gòu)師就知道高來高去，架構(gòu)對編程工作沒什么 指導(dǎo)性”。6.1 Project 劃分內(nèi)容：本節(jié)說明整個系統(tǒng)將劃分成哪幾個Project來開發(fā)，其中，Project指開發(fā)環(huán)境所感知到的“工程”。意義：基本好處是，有利于開發(fā)的組織；而對一些大型的集成系統(tǒng)而言，由于同時涉及了Web應(yīng)用、桌面應(yīng)用、嵌入式應(yīng)用等軟件形態(tài)，所以此時Project劃分其實(shí)是不得不做的；最后，我們推薦核心代碼應(yīng)主動地切分到單獨(dú)的Project以進(jìn)行獨(dú)立的軟件配置管理（ SCM），以降低核心代碼外泄的風(fēng)險。參考：Project

17、劃分必然是屬于“架構(gòu)設(shè)計”的工作，嚴(yán)格來講僅靠“需求分析”劃分的業(yè)務(wù) 域（Bus in ess Area ）直接映射到Project經(jīng)常意味著工作內(nèi)容的遺漏。其實(shí)，業(yè)界不少有見地 的專家已經(jīng)認(rèn)識到 WBS （工作分解結(jié)構(gòu)）做得太早太草率危害很大，就與“ Project劃分不到 位”不無關(guān)系。6.2 Project 1內(nèi)容：對Project劃分后的每個 Project進(jìn)行目錄結(jié)構(gòu)、程序單元組織、框架與應(yīng)用關(guān)系的說 明。vProject NameVersio n:<1.0>Software Architecture Docume ntDate: < yyyy-mm-dd >

18、vdocument identifier>621 Project目錄結(jié)構(gòu)指導(dǎo)內(nèi)容：關(guān)于該P(yáng)roject 一級目錄、二級目錄等基本目錄結(jié)構(gòu)的約定。意義：為團(tuán)隊并行開發(fā)提供必要基礎(chǔ)，讓不同程序小組看到自己應(yīng)該負(fù)責(zé)的程序目錄。參考：不要把所有程序目錄的約定都定義得太細(xì)，否則這份架構(gòu)文檔就要天天更新了。622 程序單元組織內(nèi)容：源碼、程序庫、框架、目標(biāo)碼等類型程序單元之間的編譯依賴關(guān)系。意義：或許有人認(rèn)為這沒什么技術(shù)含量，但架構(gòu)設(shè)計本來就不是只關(guān)心技術(shù)含量最高問題 的。君不見，很多軟件工程師跳槽到新的企業(yè)之后，竟然連一個能正常編譯源碼的開發(fā)環(huán)境都 建不起來一一其實(shí)，他們“不知道Project所依

19、賴的Library有哪些”是其中重要原因一一這本應(yīng)在架構(gòu)文檔中給出明確描述的。6.2.3 框架與應(yīng)用之間的關(guān)系(可選)內(nèi)容：框架(Framework )。意義：既然不適用 Framework的開發(fā)越來越少了，既然程序員犯的很多錯誤都和對Framework理解不到位有關(guān)，架構(gòu)師就有責(zé)任明確說明Framework和待開發(fā)系統(tǒng)之間的關(guān)系。參考：下圖描述了 JGraph框架和待開發(fā)應(yīng)用的關(guān)系。參考：下圖描述了Struts框架和待開發(fā)應(yīng)用的關(guān)系。vProject NameVersio n:<1.0>Software Architecture Docume ntDate: < yyyy-

20、mm-dd >vdocument identifier>Gru詆框茱【6.3 Project 2 內(nèi)容：對Project劃分后的每個 Project進(jìn)行目錄結(jié)構(gòu)、程序單元組織、框架與應(yīng)用關(guān)系的說 明。6.4 Project n 內(nèi)容：對Project劃分后的每個 Project進(jìn)行目錄結(jié)構(gòu)、程序單元組織、框架與應(yīng)用關(guān)系的說 明。7. 運(yùn)行架構(gòu)視圖關(guān)注點(diǎn)：此架構(gòu)設(shè)計視圖的關(guān)注點(diǎn)是控制流組織。注意：進(jìn)程和線程是廣為人知的控制流實(shí)現(xiàn)技術(shù)，但在架構(gòu)設(shè)計思維當(dāng)中，對于系統(tǒng)軟件和 嵌入式軟件極為重要的中斷服務(wù)程序也是控制流，這樣利于架構(gòu)師統(tǒng)一利用不同控制流手段設(shè) 計并行和并發(fā)。7.1 控制流組

21、織內(nèi)容：控制流有哪些，每條控制流各是何種形式（例如進(jìn)程、線程、中斷服務(wù)程序），哪些 軟件單元是控制流的起點(diǎn)，整條控制流中分別調(diào)用了哪些軟件單元。意義：這是對系統(tǒng)運(yùn)行時結(jié)構(gòu)的刻畫，主要反映系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)。vProject NameVersio n:<1.0>Software Architecture Docume ntDate: < yyyy-mm-dd ><document identifier>7.2 控制流的創(chuàng)建、銷毀、通信內(nèi)容：描述進(jìn)程、線程和中斷服務(wù)程序的創(chuàng)建和銷毀，以及多條控制流之間的通信關(guān)系的定 義。意義：一旦引入了多條控制流，附加工作就產(chǎn)生了一

22、一此時控制流的創(chuàng)建和銷毀、以及控制 流之間的通信關(guān)系往往是必須考慮的。 7.3 加鎖設(shè)計內(nèi)容：系統(tǒng)中有多條控制流在同時運(yùn)行的情況下，一個經(jīng)典問題是多于一條控制流可能會同 時修改某些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而造成數(shù)據(jù)的不一致。為此，架構(gòu)師需要關(guān)注加鎖設(shè)計，合理引入臨界 區(qū)或同步機(jī)制。意義：加鎖設(shè)計事關(guān)系統(tǒng)的正確性。值得注意的是，忽略加鎖設(shè)計造成的問題往往以“不易 重現(xiàn)的Bug ”的形式出現(xiàn)，困惑的程序員會對測試人員說，“你看你報的Bug在我機(jī)器上根本就不存在呀”。 參考：對通用組件、通用模塊的設(shè)計而言，加鎖設(shè)計應(yīng)予以專門關(guān)注，思維要點(diǎn)是研究未來通用模塊的各種可能使用場景。8. 物理架構(gòu)視圖關(guān)注點(diǎn)：此架構(gòu)設(shè)計視

23、圖的關(guān)注點(diǎn)是物理節(jié)點(diǎn)（Node ）分布，以及軟件到硬件的具體映射關(guān)系。注意：物理節(jié)點(diǎn)即可以是 PC機(jī)或服務(wù)器，也可以是單片機(jī)、單板機(jī)或?qū)Ｓ脵C(jī)，從而物理架構(gòu) 視圖既適用于描述企業(yè)信息系統(tǒng)，也適合于描述嵌入式軟件系統(tǒng)。8.1 物理拓?fù)鋬?nèi)容：一為硬件選型，二為硬件之間的拓?fù)溥B接關(guān)系。意義：對于分布式系統(tǒng)的設(shè)計，此節(jié)極為重要、而且是必須的。參考：下圖是某企業(yè)級系統(tǒng)的物理拓?fù)鋱D。vProject NameVersio n:<1.0>Software Architecture Docume ntDate: < yyyy-mm-dd >vdocument identifier>

24、t1J| J業(yè)務(wù)層! (Tlet) !訪間層|(Tier) i花勺匚炸忖Page 17 of 18Page # of 18參考：下圖是某嵌入式系統(tǒng)的物理拓?fù)鋱D。Page # of 18Page # of 188.2軟件到硬件的映射內(nèi)容：明確每個物理節(jié)點(diǎn)上有哪些（一到多個）軟件的目標(biāo)單元，并說明具體的"映射方 式”是安裝、是部署、還是燒寫、抑或是下載。 意義：如果把此節(jié)漏了，就無法表明本文檔的主題一一軟件系統(tǒng)一一和上述硬件、硬件拓?fù)鋠Project NameVersio n:<1.0>Software Architecture Docume ntDate: < yyy

25、y-mm-dd >vdocument identifier>的關(guān)系。參考：下圖所示為設(shè)備調(diào)試系統(tǒng)中，軟件到硬件的映射關(guān)系。Page 18 of 18Page # of 188.3 優(yōu)化部署內(nèi)容：為達(dá)降低成本、提高性能和可靠性等等目標(biāo)，應(yīng)特別關(guān)注的部署考慮。意義：物理架構(gòu)設(shè)計的優(yōu)劣，造成的成本差異和質(zhì)量差異，可能是天壤之別。所以必須重 視。參考：下圖展示的，是 ADMEMS方法重點(diǎn)推薦的“物理架構(gòu)設(shè)計思維要點(diǎn)”，更多內(nèi)容可參 考一線架構(gòu)師實(shí)踐指南一書。 o o/b耳口多顯金設(shè)臚容節(jié)點(diǎn)選擇/分東般撲 軟件單元和數(shù)據(jù)單元的呱責(zé)與分韋ijncdLtit等沒計架構(gòu)師最終目標(biāo)投資與維護(hù)成特定能

26、目標(biāo) 的満丘思維要點(diǎn)計算和逋信開銷小7紅討算和通信時 內(nèi)?/硬敘CPIV 雁各沖夾通信開銷:網(wǎng)緒爭用1 I經(jīng)濟(jì)性技木可行性易維護(hù)性性能持續(xù)可用性可伸縮性計算開銷內(nèi)萍爭閉碩盤爭用CPU爭州數(shù)據(jù)爭用J田II P'Lli> I is： i層Ifa軟件單元數(shù)據(jù)單元物理節(jié)點(diǎn)目標(biāo)層結(jié)果層_ -p I L fc-i9. 數(shù)據(jù)架構(gòu)視圖關(guān)注點(diǎn)：此架構(gòu)設(shè)計視圖的關(guān)注點(diǎn)是持久化。具體而言，場景化可以借助扁平文件、關(guān)系數(shù) 據(jù)庫、實(shí)時數(shù)據(jù)庫、Flash等方式中的一種或多種完成。 注意：本視圖單獨(dú)歸檔時，請在此節(jié)注明其文檔名稱等信息。vProject NameVersio n:<1.0>Software Architecture Docume ntDate: < yyyy-mm-dd >vdocument identifier>9.1 持久化機(jī)制的選擇內(nèi)容：如下持久化機(jī)制的一種或多種：扁平文件、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、實(shí)時數(shù)據(jù)庫、Flash。意義：不要假設(shè)在你的系統(tǒng)中，持久化只需一種機(jī)制；隨著如今的系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，我 們經(jīng)常需要綜合利用不同持久化機(jī)制。9.2 持久化存儲方案內(nèi)容：持久化數(shù)據(jù)的格式定義。意義：統(tǒng)