软件架构的演化和维护

1. 软件架构的演化和维护：

   • 软件架构的演化是一个不断迭代的过程，旨在使软件适应环境变化并满足用户需求。
   • 涉及软件架构的全生命周期，包括需求获取、建模、文档化、实现和维护等阶段。
   • 软件架构演化的重要性在于它是系统骨架，保障软件特性和宏观管控复杂性。
   • 通过形式化和可视化表示，有助于降低演化成本，提高软件演化效率。

2. 软件架构演化的主要类型：

   • 对象演化：包括AddObject(AO)和DeleteObject(DO)。AO用于添加新对象以实现新功能或增加灵活性；DO用于移除对象或合并功能以降低复杂性。
   • 消息演化：包括AddMessage(AM)、DeleteMessage(DM)、SwapMessageOrder(SMO)、OverturnMessage(OM)和ChangeMessageModule(CMM)。AM用于增加新交互；DM用于移除交互；SMO用于交换消息顺序；OM用于反转消息发送和接收对象；CMM用于改变消息发送或接收对象。
   • 复合片段演化：包括AddFragment(AF)、DeleteFragment(DF)、FragmentTypeChange(FTC)和FragmentConditionChange(FCC)。AF用于新增复合片段；DF用于移除复合片段；FTC用于改变复合片段类型；FCC用于改变复合片段内部执行条件。
   • 约束演化：包括AddConstraint(AC)和DeleteConstraint(DC)。AC用于添加新约束；DC用于删除不必要约束。

3. 软件架构演化分类方法：

   • 按实现方式和粒度分类：过程和函数级演化、面向对象演化、组件级演化、架构级演化。
   • 按研究方法分类：演化支持（如模块化准则）、版本管理工具、形式方法（系统结构变换）和成本收益分析。
   • 按演化时期分类：静态演化（设计时和运行前）和动态演化（有限制运行时和运行时）。

4. 软件架构动态演化技术：

   • 动态软件架构(DSA)：允许运行时通过框架结构的动态演化实现架构修改。
   • 动态重配置(DR)：通过操作组件和连接件的配置，允许运行时增删组件和修改连接关系。
   • 实现原理：显式表示DSA，作为系统运行依据，允许运行时体系结构信息改变触发系统调整。
   • 需求来源：内部执行导致的体系结构改变和外部请求导致的重配置。

5. 软件动态性级别：

   • 交互动态性：数据在固定结构下动态交互。
   • 结构动态性：允许结构修改，如组件和连接件实例的添加或删除。
   • 架构动态性：允许软件架构构造的变动，如新的组件类型定义。

6. 大型网站系统架构演化实例：

   • 单体架构：初始阶段。
   • 垂直架构：功能模块垂直划分。
   • 使用缓存：提高网站性能。
   • 服务集群：提升并发处理能力。
   • 数据库读写分离：优化数据库操作。
   • 反向代理和CDN：加速响应。
   • 分布式文件系统和数据库：处理大数据。
   • NoSQL和搜索引擎：提高搜索性能和数据处理能力。
   • 业务拆分和分布式服务：实现分布式架构。

7. 软件架构维护：

   • 架构知识管理：文档化架构设计中的决策来源，帮助维护人员理解修改并为其他活动提供参考。
   • 架构修改管理：建立隔离区域，确保修改对其他部分影响小，并明确修改规则、类型及影响范围。
   • 架构版本管理：为版本演化控制、使用和评价提供依据，支持架构演化度量。

8. 架构演化评估：

   • 已知演化过程评估：通过度量和比较架构内部结构及由此导致的质量属性变化，评估演化过程中的质量属性。
   • 未知演化过程评估：逆向推测演化过程中的变化，并分析变化与质量属性的关联关系。
   • 评估执行过程：包括架构修改影响分析、演化过程监控、关键演化过程分析等步骤。

9. 架构演化原则：

   • 演化成本控制、进度可控、风险可控、主体维持、总体结构优化、平滑演化、目标一致、模块独立演化、影响可控、复杂性可控、利于重构、利于重用、设计原则遵从、适应新技术、环境适应性、标准依从性、质量向好和适应新需求。