8、软件架构：概念、模式与应用

软件架构：概念、模式与应用

1. 软件架构的定义与重要性

软件架构指的是系统的核心元素，是那些难以更改的部分，是构建其余部分的基础。当我们有了要构建的软件的想法后，就可以开始思考如何构建它，这便进入了设计阶段。

软件设计通常有两个层面：
- 详细设计 ：编写程序时通常考虑的层面，涉及需要哪些操作、使用什么数据结构、采用何种算法、数据库如何组织、用户界面的样子以及调用序列等详细问题。在真正开始编码之前，需要回答这些问题。
- 架构设计 ：侧重于风格。就像建造房屋时，会考虑是单层牧场式还是多层建筑、是都铎风格还是科德角风格、卧室窗户朝向、采用强制通风还是热水供暖、有三间卧室还是四间、是开放式还是封闭式的平面图等问题。这些问题更关注房屋的风格和使用方式，而非电气系统中电线的规格或空调管道的直径。软件架构也是如此，它是一套理念，为程序选择合适的基础。

随着软件系统规模和复杂性的增加，设计问题超越了计算的算法和数据结构，设计和指定整体系统结构成为一种新的问题，这就是软件架构层面的设计。实际上，所有规模和复杂度的程序都有架构，对于大型程序，更需要精心思考架构，确保在系统设计中融入正确的架构模式。因为一旦程序编写完成，在架构层面进行更改会非常困难，架构特性对程序结构至关重要。

2. 通用架构模式

软件架构师在思考程序架构时，通常会先绘制图表。架构图比文本更能让人直观地看到程序的结构和框架。软件架构通常用黑盒图表示，图中的节点是计算结构，边是结构之间的通信渠道，这些渠道可以表示数据流、对象消息传递或过程调用。有多种表示方法，其中统一建模语言（UML）是一种标准表示法。可