系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素


來(lái)自：51CMM.COM
作者：廈門巨龍軟件工程有限公司 盧琳生 
[2003/12/29] 

摘要：
本文從程序的運(yùn)行時(shí)結(jié)構(gòu)和源代碼的組織結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面探討了系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的各種因素，列舉了系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)文檔應(yīng)考慮的一些問(wèn)題。 
關(guān)鍵字：
系統(tǒng)構(gòu)架、設(shè)計(jì)、考慮、因素
正文：
約公元前25年，古羅馬建筑師維特魯威說(shuō)：“理想的建筑師應(yīng)該既是文學(xué)家又是數(shù)字家，他還應(yīng)通曉歷史，熱衷于哲學(xué)研究，精通音樂，懂得醫(yī)藥知識(shí)，具有法學(xué)造詣，深諳天文學(xué)及天文計(jì)算。”（好難哪，軟件構(gòu)架設(shè)計(jì)師的要求呢？大家好好想想吧。）
本文目錄
一、與構(gòu)架有關(guān)的幾個(gè)基本概念；
二、構(gòu)架設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素概攬；
三、程序的運(yùn)行時(shí)結(jié)構(gòu)方面的考慮；
四、源代碼的組織結(jié)構(gòu)方面的考慮；
五、寫系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)文檔應(yīng)考慮的問(wèn)題
六、結(jié)語(yǔ)

一、與構(gòu)架有關(guān)的幾個(gè)基本概念：
1、模塊（module）：一組完成指定功能的語(yǔ)句，包括：輸入、輸出、邏輯處理功能、內(nèi)部信息、運(yùn)行環(huán)境（與功能對(duì)應(yīng)但不是一對(duì)一關(guān)系）。
2、組件（component）：系統(tǒng)中相當(dāng)重要的、幾乎是獨(dú)立的可替換部分，它在明確定義的構(gòu)架環(huán)境中實(shí)現(xiàn)確切的功能。
3、模式（pattern）：指經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，至少適用于一種實(shí)用環(huán)境（更多時(shí)候是好幾種環(huán)境）的解決方案模板（用于結(jié)構(gòu)和行為。在 UML 中：模式由參數(shù)化的協(xié)作來(lái)表示，但 UML 不直接對(duì)模式的其他方面（如使用結(jié)果列表、使用示例等，它們可由文本來(lái)表示）進(jìn)行建模。存在各種范圍和抽象程度的模式，例如，構(gòu)架模式、分析模式、設(shè)計(jì)模式和代碼模式或?qū)嵤┠Ｊ?。模式將可以幫助我們抓住重點(diǎn)。構(gòu)架也是存在模式的。比如，對(duì)于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們使用層模式；對(duì)于分布式系統(tǒng)，我們使用代理模式（通過(guò)使用代理來(lái)替代實(shí)際的對(duì)象，使程序能夠控制對(duì)該對(duì)象的訪問(wèn)）；對(duì)于交互系統(tǒng)，我們使用MVC（M模型(對(duì)象)／V視圖(輸出管理)／C控制器(輸入處理)）模式。模式是針對(duì)特定問(wèn)題的解，因此，我們也可以針對(duì)需求的特點(diǎn)采用相應(yīng)的模式來(lái)設(shè)計(jì)構(gòu)架。
4、構(gòu)架模式（architectural pattern）：表示軟件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)組織方案。它提供了一組預(yù)定義的子系統(tǒng)、指定它們的職責(zé)，并且包括用于組織其間關(guān)系的規(guī)則和指導(dǎo)。
5、層（layer）：對(duì)模型中同一抽象層次上的包進(jìn)行分組的一種特定方式。通過(guò)分層，從邏輯上將子系統(tǒng)劃分成許多集合，而層間關(guān)系的形成要遵循一定的規(guī)則。通過(guò)分層，可以限制子系統(tǒng)間的依賴關(guān)系，使系統(tǒng)以更松散的方式耦合，從而更易于維護(hù)。（層是對(duì)構(gòu)架的橫向劃分，分區(qū)是對(duì)構(gòu)架的縱向劃分）。
6、系統(tǒng)分層的幾種常用方法：
1） 常用三層服務(wù)：用戶層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層；
2） 多層結(jié)構(gòu)的技術(shù)組成模型：表現(xiàn)層、中間層、數(shù)據(jù)層；
3） 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)常用三層結(jié)構(gòu)：核心層、匯聚層和接入層；
4） RUP典型分層方法：應(yīng)用層、專業(yè)業(yè)務(wù)層、中間件層、系統(tǒng)軟件層；
5） 基于Java的B/S模式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：瀏覽器端、服務(wù)器端、請(qǐng)求接收層、請(qǐng)求處理層；
6） 某六層結(jié)構(gòu)：功能層（用戶界面）、模塊層、組裝層（軟件總線）、服務(wù)層（數(shù)據(jù)處理）、數(shù)據(jù)層、核心層；
7、構(gòu)架（Architecture，愿意為建筑學(xué)設(shè)計(jì)和建筑物建造的藝術(shù)與科學(xué)）: 在RUP中的定義：軟件系統(tǒng)的構(gòu)架（在某一給定點(diǎn)）是指系統(tǒng)重要構(gòu)件的組織或結(jié)構(gòu)，這些重要構(gòu)件通過(guò)接口與不斷減小的構(gòu)件與接口所組成的構(gòu)件進(jìn)行交互；《軟件構(gòu)架實(shí)踐》中的定義：某個(gè)軟件或者計(jì)算系統(tǒng)的軟件構(gòu)架即組成該系統(tǒng)的一個(gè)或者多個(gè)結(jié)構(gòu)，他們組成軟件的各個(gè)部分，形成這些組件的外部可見屬性及相互間的聯(lián)系；IEEE 1471-2000中的定義：the fundamental organization of a system emboided in its components,their relationships to each other,and to the enviroment and the principles guiding its design and evolution，構(gòu)架是系統(tǒng)在其所處環(huán)境中的最高層次的概念。軟件系統(tǒng)的構(gòu)架是通過(guò)接口交互的重要構(gòu)件（在特定時(shí)間點(diǎn)）的組織或結(jié)構(gòu)，這些構(gòu)件又由一些更小的構(gòu)件和接口組成。（“構(gòu)架”可以作為名詞，也可作為動(dòng)詞，作為動(dòng)詞的“構(gòu)架”相當(dāng)于“構(gòu)架設(shè)計(jì)”）
8、構(gòu)架的描述方式：“4＋1”視圖（用例視圖、設(shè)計(jì)視圖、實(shí)現(xiàn)視圖、過(guò)程視圖、配置視圖）是一個(gè)被廣為使用的構(gòu)架描述的模型；RUP過(guò)程的構(gòu)架描述模板在“4＋1”視圖的基礎(chǔ)上增加了可選的數(shù)據(jù)視圖（從永久性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明）；HP公司的軟件描述模板也是基于“4＋1”視圖。
9、結(jié)構(gòu)：軟件構(gòu)架是多種結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)，結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)構(gòu)架從不同角度觀察所產(chǎn)生的視圖。就像建筑物的結(jié)構(gòu)會(huì)隨著觀察動(dòng)機(jī)和出發(fā)點(diǎn)的不同而有多種含義一樣，軟件構(gòu)架也表現(xiàn)為多種結(jié)構(gòu)。常見的軟件結(jié)構(gòu)有：模塊結(jié)構(gòu)、邏輯或概念結(jié)構(gòu)、進(jìn)程或協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)、使用結(jié)構(gòu)、調(diào)用結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、控制流、類結(jié)構(gòu)等等。

二、構(gòu)架設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素概攬：
模塊構(gòu)架設(shè)計(jì)可以從程序的運(yùn)行時(shí)結(jié)構(gòu)和源代碼的組織結(jié)構(gòu)方面考慮。
1、程序的運(yùn)行時(shí)結(jié)構(gòu)方面的考慮：
1） 需求的符合性：正確性、完整性；功能性需求、非功能性需求；
2） 總體性能（內(nèi)存管理、數(shù)據(jù)庫(kù)組織和內(nèi)容、非數(shù)據(jù)庫(kù)信息、任務(wù)并行性、網(wǎng)絡(luò)多人操作、關(guān)鍵算法、與網(wǎng)絡(luò)、硬件和其他系統(tǒng)接口對(duì)性能的影響）；
3） 運(yùn)行可管理性：便于控制系統(tǒng)運(yùn)行、監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài)、錯(cuò)誤處理；模塊間通信的簡(jiǎn)單性；與可維護(hù)性不同；
4） 與其他系統(tǒng)接口兼容性；
5） 與網(wǎng)絡(luò)、硬件接口兼容性及性能；
6） 系統(tǒng)安全性；
7） 系統(tǒng)可靠性；
8） 業(yè)務(wù)流程的可調(diào)整性；
9） 業(yè)務(wù)信息的可調(diào)整性
10） 使用方便性
11） 構(gòu)架樣式的一致性
注：運(yùn)行時(shí)負(fù)載均衡可以從系統(tǒng)性能、系統(tǒng)可靠性方面考慮。
2、源代碼的組織結(jié)構(gòu)方面的考慮：
1） 開發(fā)可管理性：便于人員分工（模塊獨(dú)立性、開發(fā)工作的負(fù)載均衡、進(jìn)度安排優(yōu)化、預(yù)防人員流動(dòng)對(duì)開發(fā)的影響）、利于配置管理、大小的合理性與適度復(fù)雜性；
2） 可維護(hù)性：與運(yùn)行可管理性不同；
3） 可擴(kuò)充性：系統(tǒng)方案的升級(jí)、擴(kuò)容、擴(kuò)充性能；
4） 可移植性：不同客戶端、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)；
5） 需求的符合性（源代碼的組織結(jié)構(gòu)方面的考慮）。 

三、程序的運(yùn)行時(shí)結(jié)構(gòu)方面的考慮：
1、 需求的符合性：正確性、完整性；功能性需求、非功能性需求
軟件項(xiàng)目最主要的目標(biāo)是滿足客戶需求。在進(jìn)行構(gòu)架設(shè)計(jì)的時(shí)候，大家考慮更多的是使用哪個(gè)運(yùn)行平臺(tái)、編成語(yǔ)言、開發(fā)環(huán)境、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等問(wèn)題，對(duì)于和客戶需求相關(guān)的問(wèn)題考慮不足、不夠系統(tǒng)。如果無(wú)論怎么好的構(gòu)架都無(wú)法滿足客戶明確的某個(gè)功能性需求或非功能性需求，就應(yīng)該與客戶協(xié)調(diào)在項(xiàng)目范圍和需求規(guī)格說(shuō)明書中刪除這一需求。否則，架構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)以滿足客戶所有明確需求為最基本目標(biāo)，盡量滿足其隱含的需求。（客戶的非功能性需求可能包括接口、系統(tǒng)安全性、可靠性、移植性、擴(kuò)展性等等，在其他小節(jié)中細(xì)述）
一般來(lái)說(shuō)，功能需求決定業(yè)務(wù)構(gòu)架、非功能需求決定技術(shù)構(gòu)架，變化案例決定構(gòu)架的范圍。需求方面的知識(shí)告訴我們，功能需求定義了軟件能夠做些什么。我們需要根據(jù)業(yè)務(wù)上的需求來(lái)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)構(gòu)架，以使得未來(lái)的軟件能夠滿足客戶的需要。非功能需求定義了一些性能、效率上的一些約束、規(guī)則。而我們的技術(shù)構(gòu)架要能夠滿足這些約束和規(guī)則。變化案例是對(duì)未來(lái)可能發(fā)生的變化的一個(gè)估計(jì)，結(jié)合功能需求和非功能需求，我們就可以確定一個(gè)需求的范圍，進(jìn)而確定一個(gè)構(gòu)架的范圍。（此段From林星）
這里講一個(gè)前幾年因客戶某些需求錯(cuò)誤造成構(gòu)架設(shè)計(jì)問(wèn)題而引起系統(tǒng)性能和可靠性問(wèn)題的小小的例子：此系統(tǒng)的需求本身是比較簡(jiǎn)單的，就是將某城市的某業(yè)務(wù)的全部歷史檔案卡片掃描存儲(chǔ)起來(lái)，以便可以按照姓名進(jìn)行查詢。需求階段客戶說(shuō)卡片大約有20萬(wàn)張，需求調(diào)研者出于對(duì)客戶的信任沒有對(duì)數(shù)據(jù)的總量進(jìn)行查證。由于是中小型數(shù)據(jù)量，并且今后數(shù)據(jù)不會(huì)增加，經(jīng)過(guò)計(jì)算20萬(wàn)張卡片總體容量之后，決定使用一種可以單機(jī)使用也可以聯(lián)網(wǎng)的中小型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。等到系統(tǒng)完成開始錄入數(shù)據(jù)時(shí)，才發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)至少有60萬(wàn)，這樣使用那種中小型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)不但會(huì)造成系統(tǒng)性能的問(wèn)題，而且其可靠性是非常脆弱的，不得不對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。從這個(gè)小小的教訓(xùn)可以看出，需求階段不僅對(duì)客戶的功能需求要調(diào)查清楚，對(duì)于一些隱含非功能需求的一些數(shù)據(jù)也應(yīng)當(dāng)調(diào)查清楚，并作為構(gòu)架設(shè)計(jì)的依據(jù)。
對(duì)于功能需求的正確性，在構(gòu)架設(shè)計(jì)文檔中可能不好驗(yàn)證（需要人工、費(fèi)力）。對(duì)于功能需求完整性，就應(yīng)當(dāng)使用需求功能與對(duì)應(yīng)模塊對(duì)照表來(lái)跟蹤追溯。對(duì)于非功能需求正確性和完整性，可以使用需求非功能與對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)策略對(duì)照表來(lái)跟蹤追溯評(píng)估。
“軟件設(shè)計(jì)工作只有基于用戶需求，立足于可行的技術(shù)才有可能成功。”
2、 總體性能
性能其實(shí)也是客戶需求的一部分，當(dāng)然可能是明確的，也有很多是隱含的，這里把它單獨(dú)列出來(lái)在說(shuō)明一次。性能是設(shè)計(jì)方案的重要標(biāo)準(zhǔn)，性能應(yīng)考慮的不是單臺(tái)客戶端的性能，而是應(yīng)該考慮系統(tǒng)總的綜合性能；
性能設(shè)計(jì)應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：內(nèi)存管理、數(shù)據(jù)庫(kù)組織和內(nèi)容、非數(shù)據(jù)庫(kù)信息、任務(wù)并行性、網(wǎng)絡(luò)多人操作、關(guān)鍵算法、與網(wǎng)絡(luò)、硬件和其他系統(tǒng)接口對(duì)性能的影響；
幾點(diǎn)提示：算法優(yōu)化及負(fù)載均衡是性能優(yōu)化的方向。經(jīng)常要調(diào)用的模塊要特別注意優(yōu)化。占用內(nèi)存較多的變量在不用時(shí)要及時(shí)清理掉。需要下載的網(wǎng)頁(yè)主題文件過(guò)大時(shí)應(yīng)當(dāng)分解為若干部分，讓用戶先把主要部分顯示出來(lái)。
3、 運(yùn)行可管理性
系統(tǒng)的構(gòu)架設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)為了使系統(tǒng)可以預(yù)測(cè)系統(tǒng)故障，防患于未然?，F(xiàn)在的系統(tǒng)正逐步向復(fù)雜化、大型化發(fā)展，單靠一個(gè)人或幾個(gè)人來(lái)管理已顯得力不從心，況且對(duì)于某些突發(fā)事件的響應(yīng)，人的反應(yīng)明顯不夠。因此通過(guò)合理的系統(tǒng)構(gòu)架規(guī)劃系統(tǒng)運(yùn)行資源，便于控制系統(tǒng)運(yùn)行、監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài)、進(jìn)行有效的錯(cuò)誤處理；為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，模塊間通信應(yīng)當(dāng)盡可能簡(jiǎn)單，同時(shí)建立合理詳盡的系統(tǒng)運(yùn)行日志，系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)審計(jì)運(yùn)行日志，了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、進(jìn)行有效的錯(cuò)誤處理；（運(yùn)行可管理性與可維護(hù)性不同）
4、 與其他系統(tǒng)接口兼容性（解釋略）
5、 與網(wǎng)絡(luò)、硬件接口兼容性及性能（解釋略）
6、 系統(tǒng)安全性
隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的不斷深入和擴(kuò)大，涉及的部門和信息也越來(lái)越多，其中有大量保密信息在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，所以對(duì)系統(tǒng)安全性的考慮已經(jīng)成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，需要從各個(gè)方面和角度加以考慮，來(lái)保證數(shù)據(jù)資料的絕對(duì)安全。
7、 系統(tǒng)可靠性
系統(tǒng)的可靠性是現(xiàn)代信息系統(tǒng)應(yīng)具有的重要特征，由于人們?nèi)粘５墓ぷ鲗?duì)系統(tǒng)依賴程度越來(lái)越多，因此系統(tǒng)的必須可靠。系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)可考慮系統(tǒng)的冗余度，盡可能地避免單點(diǎn)故障。系統(tǒng)可靠性是系統(tǒng)在給定的時(shí)間間隔及給定的環(huán)境條件下，按設(shè)計(jì)要求，成功地運(yùn)行程序的概率。成功地運(yùn)行不僅要保證系統(tǒng)能正確地運(yùn)行，滿足功能需求，還要求當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)意外故障時(shí)能夠盡快恢復(fù)正常運(yùn)行，數(shù)據(jù)不受破壞。
8、 業(yè)務(wù)流程的可調(diào)整性
應(yīng)當(dāng)考慮客戶業(yè)務(wù)流程可能出現(xiàn)的變化，所以在系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)時(shí)要盡量排除業(yè)務(wù)流程的制約，即把流程中的各項(xiàng)業(yè)務(wù)結(jié)點(diǎn)工作作為獨(dú)立的對(duì)象，設(shè)計(jì)成獨(dú)立的模塊或組件，充分考慮他們與其他各種業(yè)務(wù)對(duì)象模塊或組件的接口，在流程之間通過(guò)業(yè)務(wù)對(duì)象模塊的相互調(diào)用實(shí)現(xiàn)各種業(yè)務(wù)，這樣，在業(yè)務(wù)流程發(fā)生有限的變化時(shí)（每個(gè)業(yè)務(wù)模塊本身的業(yè)務(wù)邏輯沒有變的情況下），就能夠比較方便地修改系統(tǒng)程序模塊或組件間的調(diào)用關(guān)系而實(shí)現(xiàn)新的需求。如果這種調(diào)用關(guān)系被設(shè)計(jì)成存儲(chǔ)在配置庫(kù)的數(shù)據(jù)字典里，則連程序代碼都不用修改，只需修改數(shù)據(jù)字典里的模塊或組件調(diào)用規(guī)則即可。
9、 業(yè)務(wù)信息的可調(diào)整性
應(yīng)當(dāng)考慮客戶業(yè)務(wù)信息可能出現(xiàn)的變化，所以在系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)時(shí)必須盡可能減少因?yàn)闃I(yè)務(wù)信息的調(diào)整對(duì)于代碼模塊的影響范圍。
10、 使用方便性
使用方便性是不須提及的必然的需求，而使用方便性與系統(tǒng)構(gòu)架是密切相關(guān)的。WinCE（1.0）的失敗和后來(lái)改進(jìn)版本的成功就說(shuō)明了這個(gè)問(wèn)題。WinCE（1.0）有太多層次的視窗和菜單，而用戶則更喜歡簡(jiǎn)單的界面和快捷的操作。失敗了應(yīng)當(dāng)及時(shí)糾正，但最好不要等到失敗了再來(lái)糾正，這樣會(huì)浪費(fèi)巨大的財(cái)力物力，所以在系統(tǒng)構(gòu)架階段最好能將需要考慮的因素都考慮到。當(dāng)然使用方便性必須與系統(tǒng)安全性協(xié)調(diào)平衡統(tǒng)一，使用方便性也必須與業(yè)務(wù)流程的可調(diào)整性和業(yè)務(wù)信息的可調(diào)整性協(xié)調(diào)平衡統(tǒng)一。“滿足用戶的需求，便于用戶使用，同時(shí)又使得操作流程盡可能簡(jiǎn)單。這就是設(shè)計(jì)之本。”
11、構(gòu)架樣式的一致性
軟件系統(tǒng)的構(gòu)架樣式有些類似于建筑樣式（如中國(guó)式、哥特式、希臘復(fù)古式）。軟件構(gòu)架樣式可分為數(shù)據(jù)流構(gòu)架樣式、調(diào)用返回構(gòu)架樣式、獨(dú)立組件構(gòu)架樣式、以數(shù)據(jù)為中心的構(gòu)架樣式和虛擬機(jī)構(gòu)架樣式，每一種樣式還可以分為若干子樣式。構(gòu)架樣式的一致性并不是要求一個(gè)軟件系統(tǒng)只能采用一種樣式，就像建筑樣式可以是中西結(jié)合的，軟件系統(tǒng)也可以有異質(zhì)構(gòu)架樣式（分為局部異質(zhì)、層次異質(zhì)、并行異質(zhì)），即多種樣式的綜合，但這樣的綜合應(yīng)該考慮其某些方面的一致性和協(xié)調(diào)性。每一種樣式都有其使用的時(shí)機(jī)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)系統(tǒng)最強(qiáng)調(diào)的質(zhì)量屬性來(lái)選擇。 

四、源代碼的組織結(jié)構(gòu)方面的考慮：
1、 開發(fā)可管理性
便于人員分工（模塊獨(dú)立性、開發(fā)工作的負(fù)載均衡、進(jìn)度安排優(yōu)化、預(yù)防人員流動(dòng)對(duì)開發(fā)的影響：一個(gè)好的構(gòu)架同時(shí)應(yīng)有助于減少項(xiàng)目組的壓力和緊張，提高軟件開發(fā)效率）、利于配置管理、大小的合理性、適度復(fù)雜性；
1）便于人員分工－模塊獨(dú)立性、層次性
模塊獨(dú)立性、層次性是為了保證項(xiàng)目開發(fā)成員工作之間的相對(duì)獨(dú)立性，模塊聯(lián)結(jié)方式應(yīng)該是縱向而不是橫向, 模塊之間應(yīng)該是樹狀結(jié)構(gòu)而不是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或交叉結(jié)構(gòu)，這樣就可以把開發(fā)人員之間的通信、模塊開發(fā)制約關(guān)系減到最少。同時(shí)模塊獨(dú)立性也比較利于配置管理工作的進(jìn)行。現(xiàn)在有越來(lái)越多的的軟件開發(fā)是在異地進(jìn)行，一個(gè)開發(fā)組的成員可能在不同城市甚至在不同國(guó)家，因此便于異地開發(fā)的人員分工與配置管理的源代碼組織結(jié)構(gòu)是非常必要的。
2）便于人員分工－開發(fā)工作的負(fù)載均衡
不僅僅是開發(fā)出來(lái)的軟件系統(tǒng)需要負(fù)載均衡，在開發(fā)過(guò)程中開發(fā)小組各成員之間工作任務(wù)的負(fù)載均衡也是非重要的。所謂工作任務(wù)的負(fù)載均衡就是通過(guò)合理的任務(wù)劃分按照開發(fā)人員特點(diǎn)進(jìn)行分配任務(wù)，盡量讓項(xiàng)目組中的每個(gè)人每段時(shí)間都有用武之地。這就需要在構(gòu)架設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮項(xiàng)目組手頭的人力資源，在實(shí)現(xiàn)客戶需求的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)開發(fā)工作的負(fù)載均衡，以提高整體開發(fā)效率。
3）便于人員分工－進(jìn)度安排優(yōu)化；
進(jìn)度安排優(yōu)化的前提是模塊獨(dú)立性并搞清楚模塊開發(fā)的先后制約關(guān)系。利用工作分解結(jié)構(gòu)對(duì)所有程序編碼工作進(jìn)行分解，得到每一項(xiàng)工作的輸入、輸出、所需資源、持續(xù)時(shí)間、前期應(yīng)完成的工作、完成后可以進(jìn)行的工作。然后預(yù)估各模塊需要時(shí)間，分析各模塊的并行與串行（順序制約），繪制出網(wǎng)絡(luò)圖，找出影響整體進(jìn)度的關(guān)鍵模塊，算出關(guān)鍵路徑，最后對(duì)網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行調(diào)整，以使進(jìn)度安排最優(yōu)化。
有個(gè)家喻戶曉的智力題叫烤肉片策略：約翰遜家戶外有一個(gè)可以同時(shí)烤兩塊肉片的烤肉架，烤每塊肉片的每一面需要10分鐘，現(xiàn)要烤三塊肉片給饑腸轆轆急不可耐的一家三口。問(wèn)題是怎樣才能在最短的時(shí)間內(nèi)烤完三片肉。一般的做法花20分鐘先烤完前兩片，再花20分鐘烤完第三片。有一種更好的方法可以節(jié)省10分鐘，大家想想。
4）便于人員分工－預(yù)防員工人員流動(dòng)對(duì)開發(fā)的影響
人員流動(dòng)在軟件行業(yè)是司空見慣的事情，已經(jīng)是一個(gè)常見的風(fēng)險(xiǎn)。作為對(duì)這一風(fēng)險(xiǎn)的有效的防范對(duì)策之一，可以在構(gòu)架設(shè)計(jì)中考慮到并預(yù)防員工人員流動(dòng)對(duì)開發(fā)的影響。主要的思路還是在模塊的獨(dú)立性上（追求高內(nèi)聚低耦合），組件化是目前流行的趨勢(shì)。
5）利于配置管理（獨(dú)立性、層次性）
利于配置管理與利于人員分工有一定的聯(lián)系。除了邏輯上的模塊組件要利于人員分工外，物理上的源代碼層次結(jié)構(gòu)、目錄結(jié)構(gòu)、各模塊所處源代碼文件的部署也應(yīng)當(dāng)利于人員分工和配置管理。（盡管現(xiàn)在配置管理工具有較強(qiáng)大的功能，但一個(gè)清楚的源碼分割和模塊分割是非常有好處的）。
6）大小的合理性與適度復(fù)雜性
大小的合理性與適度復(fù)雜性可以使開發(fā)工作的負(fù)載均衡，便于進(jìn)度的安排，也可以使系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)減少不必要的內(nèi)存資源浪費(fèi)。對(duì)于代碼的可閱讀性和系統(tǒng)的可維護(hù)性也有一定的好處。另外，過(guò)大的模塊常常是系統(tǒng)分解不充分，而過(guò)小的模塊有可能降低模塊的獨(dú)立性，造成系統(tǒng)接口的復(fù)雜。
2、 可維護(hù)性
便于在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)方便地找到產(chǎn)生故障的原因和源代碼位置，并能方便地進(jìn)行局部修改、切割；（可維護(hù)性與運(yùn)行可管理性不同）
3、 可擴(kuò)充性：系統(tǒng)方案的升級(jí)、擴(kuò)容、擴(kuò)充性能
系統(tǒng)在建成后會(huì)有一段很長(zhǎng)的運(yùn)行周期，在該周期內(nèi)，應(yīng)用在不斷增加，應(yīng)用的層次在不斷升級(jí)，因此采用的構(gòu)架設(shè)計(jì)等方案因充分考慮升級(jí)、擴(kuò)容、擴(kuò)充的可行性和便利
4、 可移植性
不同客戶端、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)：如果潛在的客戶使用的客戶端可能使用不同的操作系統(tǒng)或?yàn)g覽器，其可移植性必須考慮客戶端程序的可移植性，或盡量不使業(yè)務(wù)邏輯放在客戶端；數(shù)據(jù)處理的業(yè)務(wù)邏輯放在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中會(huì)有較好的性能，但如果客戶群中不能確定使用的是同一種數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，則業(yè)務(wù)邏輯就不能數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中；
達(dá)到可移植性一定要注重標(biāo)準(zhǔn)化和開放性：只有廣泛采用遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)出開放性強(qiáng)的產(chǎn)品，才可以保證各種類型的系統(tǒng)的充分互聯(lián)，從而使產(chǎn)品更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，也為未來(lái)的系統(tǒng)移植和升級(jí)擴(kuò)展提供了基礎(chǔ)。
5、 需求的符合性
從源代碼的組織結(jié)構(gòu)看需求的符合型主要考慮針對(duì)用戶需求可能的變化的軟件代碼及構(gòu)架的最小冗余（同時(shí)又要使得系統(tǒng)具有一定的可擴(kuò)展性）。

五、寫系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)文檔應(yīng)考慮的問(wèn)題
構(gòu)架工作應(yīng)該在需求開發(fā)完成約80％的時(shí)候開始進(jìn)行，不必等到需求開發(fā)全部完成，需要項(xiàng)目經(jīng)理以具體的判斷來(lái)評(píng)估此時(shí)是否足以開始構(gòu)建軟件構(gòu)架。
給出一致的輪廓：系統(tǒng)概述。一個(gè)系統(tǒng)構(gòu)架需要現(xiàn)有概括的描述，開發(fā)人員才能從上千個(gè)細(xì)節(jié)甚至數(shù)十個(gè)模塊或?qū)ο箢愔薪⒁恢碌妮喞?br>構(gòu)架的目標(biāo)應(yīng)該能夠清楚說(shuō)明系統(tǒng)概念，構(gòu)架應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化，最好的構(gòu)架文件應(yīng)該簡(jiǎn)單、簡(jiǎn)短，清晰而不雜亂，解決方案自然。
構(gòu)架應(yīng)單先定義上層的主要子系統(tǒng)，應(yīng)該描述各子系統(tǒng)的任務(wù)，并提供每個(gè)子系統(tǒng)中各模塊或?qū)ο箢惖牡某醪搅斜怼?br>構(gòu)架應(yīng)該描述不同子系統(tǒng)間相互通信的方式，而一個(gè)良好的構(gòu)架應(yīng)該將子系統(tǒng)間的通信關(guān)系降到最低。
成功構(gòu)架的一個(gè)重要特色，在于標(biāo)明最可能變更的領(lǐng)域，應(yīng)當(dāng)列出程序中最可能變更的部分，說(shuō)明構(gòu)架的其他部分如何應(yīng)變。
復(fù)用分析、外購(gòu)：縮短軟件開發(fā)周期、降低成本的有效方案未必是自行開發(fā)軟件，可以對(duì)現(xiàn)有軟件進(jìn)行復(fù)用或進(jìn)行外購(gòu)。應(yīng)考慮其對(duì)構(gòu)架的影響。
除了系統(tǒng)組織的問(wèn)題，構(gòu)架應(yīng)重點(diǎn)考慮對(duì)于細(xì)節(jié)全面影響的設(shè)計(jì)決策，深入這些決策領(lǐng)域：外部軟件接口（兼容性、通信方式、傳遞數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）、用戶接口（用戶接口和系統(tǒng)層次劃分）、數(shù)據(jù)庫(kù)組織和內(nèi)容、非數(shù)據(jù)庫(kù)信息、關(guān)鍵算法、內(nèi)存管理（配置策略）、并行性、安全性、可移植性、網(wǎng)絡(luò)多人操作、錯(cuò)誤處理。
要保證需求的可追蹤性，即保證每個(gè)需求功能都有相應(yīng)模塊去實(shí)現(xiàn)。
構(gòu)架不能只依據(jù)靜態(tài)的系統(tǒng)目標(biāo)來(lái)設(shè)計(jì)，也應(yīng)當(dāng)考慮動(dòng)態(tài)的開發(fā)過(guò)程，如人力資源的情況，進(jìn)度要求的情況，開發(fā)環(huán)境的滿足情況。構(gòu)架必須支持階段性規(guī)劃，應(yīng)該能夠提供階段性規(guī)劃中如何開發(fā)與完成的方式。不應(yīng)該依賴無(wú)法獨(dú)立運(yùn)行的子系統(tǒng)構(gòu)架。將系統(tǒng)各部分的、依賴關(guān)系找出來(lái)，形成一套開發(fā)計(jì)劃。

六、結(jié)語(yǔ)
系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)和千差萬(wàn)別的具體的開發(fā)平臺(tái)密切相關(guān)，因此在此無(wú)法給出通用的解決方案，主要是為了說(shuō)明哪些因素是需要考慮的。對(duì)于每個(gè)因素的設(shè)計(jì)策略和本文未提到的因素需要軟件構(gòu)架設(shè)計(jì)師在具體開發(fā)實(shí)踐中靈活把握。不同因素之間有時(shí)是矛盾的，構(gòu)架設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)具體情況進(jìn)行平衡。

參考文獻(xiàn)
《軟件構(gòu)架實(shí)踐》SEI軟件工程譯叢，林·巴斯著
《微軟項(xiàng)目：求生法則》Steve McConnell著，余孟學(xué)譯
《實(shí)用軟件工程》第二版，鄭人杰、殷人昆、陶永雷等著
《軟件工程：實(shí)踐者的研究方法》（第5版）Roger S.Pressman著
《軟件開發(fā)的科學(xué)與藝術(shù)》陳宏剛等著
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