第3章　软件架构模型

软件架构模型为软件架构提供了一种抽象、可视化或形式化的表示，为软件架构师、需求分析人员、软件工程师、潜在用户等提供了一个交流平台，并起到了从软件需求分析文档到软件详细设计和实现的桥梁作用。本章详细讨论软件架构的各种建模方法，包括各种图形可视化建模方法、UML建模方法、利用形式化语言的建模方法、数学建模方法和文本建模方法等。但是，至今没有一种建模方法能够满足软件架构建模的所有需求，所以本章讨论软件架构建模，旨在强调软件架构建模的意义和重要性，而统一的、能被业界普遍接受的软件架构建模方法仍然处于研究探索过程中。由于软件架构建模方法太多，无法将每种方法都展开介绍，本章只是向读者展现一个软件架构建模的路线图，有需要的读者可根据路线图寻找相关的建模方法以深入学习。另外，业界通常还会采用一些非常简单的方法，如盒线图方法、草图法等，由于它们的原理比较简单，而且没有系统和统一的语义基础，本章中就不一一介绍了。

3.1　引言

软件架构是一个系统概念，软件架构模型是捕捉部分或全部架构设计决策的人工产物，通过一个或多个角度对软件架构的各个侧面进行展示和说明，使得软件架构的不同利益相关者之间能够有效交流。软件架构建模是对架构设计决策的具象化和文档化[1]。

软件架构建模的意义在于，它能够将软件架构的某些关键或关注的方面剥离出来，使用统一的图形、文档和数据进行描述，达到直观便捷地理解、分析和交流的目的。

以时间为序，软件架构建模先后出现了五类方法：

1）基于非规范的图形表示的建模方法：在没有标准化架构建模的时候，人们通过线和框等结构来描述架构，具有较大的随意性，虽然便于记忆、富有启发性，但是不够精确。此类方法与架构利益相关者的经验习惯有关。在此过程中，还出现了一种基于模块连接语言的方法，该方法采用若干程序设计语言的模块的连接方式描述架构，直接与编程相关，易于理解和实现，但是抽象程度不够，难以处理高层次的架构元素。此类方法始于1981年[2]，止于1994年[3]，现已基本过时，本书不再做详细介绍。

2）基于UML的建模方法：UML是较为流行的软件建模方式，同时能够较为直接地应用到架构建模之中，特别是UML 2.0增加的组件描述方便了架构的图形建模[4]。UML建模主要属于可视化方法，但是也有研究利用其扩展机制进行形式化架构建模，后文中会详细讨论。

3）基于形式化的建模方法：与图形可视化方法不同，此类方法的重点不在于架构模型展示的直观性，而在于精确性，通过形式语言（包括OCL模型）对架构模型进行描述，具备严格的语义规范和一定的推理能力。

4）基于UML形式化的方法：该方法通过将UML的一些架构描述结构形式化处理，来提高UML描述软件架构的能力，包括正确性、一致性验证能力，克服了UML在描述软件架构方面的不足。

5）其他建模方法：在软件架构建模实践中，还出现了一些类似文本语言建模的方法，以便提高软件架构描述的通用性、易理解性和易变性，并进一步适应软件架构师的发散思维。