如前文所述,要开发出用户满意的软件并不是件容易的事,软件架构师必须全面把握各种各样的需求、权衡需求之间有可能的矛盾之处,分门别类地将不同需求一一满足。
Philippe Kruchten提出的4+1视图方法为软件架构师"一一征服需求"提供了良好基础,如图3所示。

图3 运用4+1视图方法针对不同需求进行架构设计
逻辑视图。逻辑视图关注功能,不仅包括用户可见的功能,还包括为实现用户功能而必须提供的"辅助功能模块";它们可能是逻辑层、功能模块等。
开发视图。开发视图关注程序包,不仅包括要编写的源程序,还包括可以直接使用的第三方SDK和现成框架、类库,以及开发的系统将运行于其上的系统软件或中间件。开发视图和逻辑视图之间可能存在一定的映射关系:比如逻辑层一般会映射到多个程序包等。
处理视图。处理视图关注进程、线程、对象等运行时概念,以及相关的并发、同步、通信等问题。处理视图和开发视图的关系:开发视图一般偏重程序包在编译时期的静态依赖关系,而这些程序运行起来之后会表现为对象、线程、进程,处理视图比较关注的正是这些运行时单元的交互问题。
物理视图。物理视图关注"目标程序及其依赖的运行库和系统软件"最终如何安装或部署到物理机器,以及如何部署机器和网络来配合软件系统的可靠性、可伸缩性等要求。物理视图和处理视图的关系:处理视图特别关注目标程序的动态执行情况,而物理视图重视目标程序的静态位置问题;物理视图是综合考虑软件系统和整个IT系统相互影响的架构视图。
设备调试系统案例概述
本文的以下部分,将研究一个案例:某型号设备调试系统。
设备调试员通过使用该系统,可以察看设备状态(设备的状态信息由专用的数据采集器实时采集)、发送调试命令。该系统的用例图如图4所示。

图4 设备调试系统的用例图
经过研制方和委托方的紧密配合,最终确定的需求可以总括地用表2来表示。

表2 设备调试系统的需求
逻辑视图:设计满足功能需求的架构
首先根据功能需求进行初步设计,进行大粒度的职责划分。如图5所示。
应用层负责设备状态的显示,并提供模拟控制台供用户发送调试命令。
应用层使用通讯层和嵌入层进行交互,但应用层不知道通讯的细节。
通讯层负责在RS232协议之上实现一套专用的"应用协议"。
当应用层发送来包含调试指令的协议包,由通讯层负责按RS232协议将之传递给嵌入层。
当嵌入层发送来原始数据,由通讯层将之解释成应用协议包发送给应用层。
嵌入层负责对调试设备的具体控制,以及高频度地从数据采集器读取设备状态数据。
设备控制指令的物理规格被封装在嵌入层内部,读取数采器的具体细节也被封装在嵌入层内部。

图5 设备调试系统架构的逻辑视图