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软件工作坊-卓越软件架构与设计

培训简介:
培训目标:
了解主流的软件设计方法,通过案例分析与实践,帮助员工熟练掌握软件架构与设计技能,规范开发流程;
介绍常见的架构视图、架构风格与架构模式,并结合风险驱动的方式进行架构设计与演化;
解构架构模式,并结合实际案例讲解各种架构模式的运用场景,使得学员能够在项目开发中熟练运用架构模式,改善系统的整体架构;
开创性地提出了宏观视图、微观视图与纳米视图的MMN架构设计过程与方法,结合软件架构设计的诸多最佳实践,整体地介绍架构设计过程;
对优良架构的特征进行分析,保证架构遵循简单、一致和自治原则,设计出卓越的软件架构; 结合真实案例,讲解大型企业软件系统的整体架构与设计;
融汇贯通,体悟设计的本质,打造高效、快速、主动、协作、开放的开发团队;
培训特色: 思想为体,方法为用,贯彻卓越软件架构设计之精神,而非流于表面形式; 提倡开放的设计观,不局限于一种设计方法学,而是融汇贯通,取长补短; 重视案例分析与实践,提倡动手实验,而非单纯以讲授性质的培训;通过真实案例的演练,熟悉开发过程与设计方法;
编码与设计,二者不可偏废。没有优秀的个人设计能力,团队就会成为无根之木,无法保证软件的高质量。
必须帮助团队的每个人都能熟练运用面向对象的分析与设计能力,才能保证生产力的高效; 培训内容由浅入深,覆盖了软件开发过程的大多数主流技能与方法,包括:OOAD、UML、RUP、 DDD、Refactoring、Design Patterns、Architecture Patterns、Continuous Integration等。全面而完整地提升开发人员的能力,带动公司开发水平的整体提升。
解决的问题: 团队成员没有架构设计的知识与经验,或者流于理论,无法实际运用到项目开发中;
软件系统规模过大,缺乏足够的架构设计掌控能力; 开发效率得不到保障,因为设计人员不能理解架构文档与详细设计方案;
设计方案难于应对需求变更;
设计的系统架构缺乏可扩展性、可维护性和可测试性,不能合理地重用;
架构、设计、开发三个环节中各个角色不能理解设计意图,很难沟通;
内容一

第1单元 架构与架构视图
一、软件架构是针对软件系统、子系统以及模块层次的设计过程,包括如何组织系统组件,管理 组件之间关系以及指导设计的基本原则
1、 架构的定义 (1)架构的概念与定义 IEEE对架构的定义。对组件的理解,对自治组件与服务的分析;组件与环境的关系。 案例分析:大型银行与保险系统的客户核心系统的架构演化,通过分析系统集成、部署以及系统间通信的方式,深入对架构的理解。 Kruchten对架构的定义。提出了架构风格的概念,并体现了架构演化的思想。结合Spring、Linux的设计思想,初步建立架构风格的基础知识。 (2)识别可重用的架构资源 介绍架构资源元模型,分析开发期资源和运行期资源。通过案例介绍参考架构、架构风格与架构模式在软件架构过程中的运用。 案例分析:商业智能SaaS平台系统中,架构对整个系统设计的指导意义。以真实案例剖析对可重用资源的运用。例如在商业智能SaaS平台中,选择了SaleForce作为参考架构,对系统架构设计产生的影响。
2、架构视图 (1)分而治之的设计原则 软件系统的复杂度主要来自其规模。规模越大,复杂度越高,降低复杂度的最有效途径就是缩小规模,解决之道就是“分而治之”,核心思想是关注点分离。 在架构设计中,通常运用“视图”的概念对整个系统进行分解。通过不同涉众不同角色的不同观察视角,对系统进行划分。 (2)架构视图实例讲解 a. Christine提出的架构视图剖析,分别包括概念视图、模块视图、执行视图与代码视图。 案例分析:图像处理系统的架构视图。对图像处理系统进行系统分析,分别建立该系统的概念视图、模块视图、执行视图与代码视图。 b. RUP 4+1视图 介绍RUP 4+1视图的组成以及各个视图之间的关系。 案例分析:LSVT 4+1视图架构规格说明书 一个真实的案例,展现了一个完全按照4+1视图进行设计的软件系统架构。
内容二

第2单元 架构风格与参考架构
一、REST架构风格
1、 REST描述了Web作为一个分布式超媒体的应用,相互链接的资源通过交换代表资源状态的表述来进行通信。它 是WEB系统架构运用最为广泛的架构风格。 案例分析:订单管理系统的REST架构。通过案例讲述如何在架构设计中运用REST架构。
2、基于消息的分布式架构 分布式架构是企业软件系统主要采用的一种架构风格,通过使用基于消息的中间件完成消息的发送与接收,从而实现系统之间的集成,以及业务处理的异步模型。 案例:医疗卫生知识库系统。通过引入消息队列改善系统架构的质量。
3、数据为中心的软件架构 一般的数据管理系统都分为三个步骤:Data Ingestion、Data Storage与Data Processing。在大数据处理中,这种模型体现得更为明显。所有的软件系统都离不开数据处理。此外,本节内容还会讲解MapReduce架构风格,剖析MapReduce的架构原理和最佳实践。 案例:Twitter数据管理与分析,运用Apache HDFS、Flume、HIVE,完成对Twitter数据的管理与分析。
4、基于云的软件架构 基于云的软件架构可以分为三个层次,即SaaS,PaaS和IaaS。本节主要讲解基于元数据的多租户SaaS架构。 案例:商业智能SaaS平台的整体架构
内容三

第3单元 架构模式与应用实践
一、分层架构模式与实践
1、 讲解经典的软件分层架构。
2、微内核架构模式与实践 微内核模式是架构模式中极为重要的一种模式,尤其是它划分功能子集为核心功能子集的设计思想非常重要,但它的重要性却常常被人忽略。 案例:商业智能SaaS平台与Spring框架对微内核模式的运用
3、 管道-过滤器架构模式与实践 若要实现数据处理的良好可扩展性,有效降低数据处理的算法复杂度,就需要运用管道-过滤器模式。 案例:商业智能SaaS平台的核心算法
4、MVC架构模式与实践 MVC架构模式是最常用的架构模式,体现了关注点分离的架构原则。在介绍MVC模式的同时,还将深入分析与比较MVC模式与MVP模式之间的异同。 案例:Ruby On Rails的MVC架构
5、 CQRS架构模式与实践 CQRS模式即命令查询职责分离模式,是DDD中基于事件的读写分离架构模式。将业务逻辑建模为状态机模型,并利用松散耦合的命令与事件机制,采用异步模型改善系统整体性能。 案例:会议注册与管理系统的CQRS架构
内容四

第四单元 架构核心原则与设计策略
一、设计简单的架构
1、 设计的意图:通过清晰地表达设计意图,以简化系统的整体架构,并有利于设计者与开发者之间的沟通。 案例分析:Ruby On Rails的架构设计
2、保证系统足够小,促进恰如其分的架构设计
3、分而治之与关注点分离:遵循“关注点分离”的架构原则,将架构的分离策略分为纵横分离与内外分离。
4、如何化繁为简:通过专注实体的职责,整体分析系统目标、范围与核心概念;并通过抽象简化简化整个系统的模型。
5、设计的演进:通过具体案例讲解如何运用风险驱动进行架构的设计与演化。
二、设计一致的架构
1、设计风格的一致性:合理运用前面讲到的架构风格,针对不同场景做出正确的架构决策。分析基于约束对架构风格的驱动设计方式。
2、概念的一致性:如何通过业务分析甄别领域概念,对整个系统的领域逻辑进行建模,并利用抽象简化模型。通过引入DDD的概念,以确定一致的设计概念,以便于开发团队的沟通和协作。
3、解决方案的一致性:要求在系统设计时,确保针对同一个问题域采用一致的解决方案。
4、路线图:确定产品线,制定路线图,作为保证一致架构的高层蓝图。
三、设计自治的架构
1、最小完备特征:设计最小完备的对象、组件与服务。通过识别设计特征来判断实体是否符合最小完备原则。
2、自我履行特征:设计智能有意识的对象,可以通过从调用端和提供行为的一方双向地分析,以改善职责的分配。
3、稳定空间特征:合理的封装,维持实体的边界,并提供开放空间以满足系统整体架构的可扩展性。划定软件系统的逻辑边界与物理边界,保证系统的可重用性。
4、独立进化特征:通过引入契约和接口,制定规范,以设计具有可进化性的系统。在设计时,考虑新旧版本的兼容性,为系统建立防腐层隔离变化。
内容五

第五单元 MMN架构设计过程
一、MMN架构设计过程是指对系统架构从宏观、微观与纳米层面的整体设计过程。 这是一个迭代和演进的设计过程,通过自顶向下结合自下而上的方式,对整个软件系统进行分析与设计,保证整个软件系统满足功能需求与质量属性。
1、1、宏观视图的架构因素与设计过程 (1)定义架构概图:包括调查架构资源,明确架构的目标,根据架构目标做出重要的设计决策,并分析主要的用例场景,以建立一个粗略的架构概图。 案例分析:企业应用套件的架构概图 (2)架构全局分析:识别架构风险,并确定风险优先级。然后根据识别出来的风险编写架构因素表,制订具体的架构策略。同时确定整个系统的关键场景。 案例分析:远程访问的架构策略 (3)构建概念模型:确定技术框架与技术选型,识别并分析软件产品的设计约束,从而确定架构风格,并根据具体场景运用架构模式。 案例分析:CIMS架构概念模型 (3)建立系统的逻辑视图和物理视图 案例分析:集团智能信息辅助系统的架构概念模型 2、微观视图的架构因素与设计过程 (1)细化逻辑视图:进行领域分析,确定系统的应用逻辑架构与业务逻辑架构,并设计整个系统的模块视图; 案例分析:汽车零售管理系统领域分析 案例分析:商业智能SaaS平台逻辑架构 (2)细化物理视图:执行运行时分析,确定通信机制和资源分配,并以此为根据设计部署视图和执行视图 案例分析:燃气集团解决方案 3、纳米视图的架构因素与设计过程 (1)构建设计模型:讲解职责驱动设计,通过角色、职责与协作完成对象的职责分配,并通过识别变化点,利用抽象对变化进行封装,以及合理运用设计模式。 案例分析:数据分析器 案例分析:商业智能SaaS平台引擎设计 (2)代码视图:包括确定部署组件、配置管理、持续集成等与代码级别有关的内容。 案例分析:集团智能信息辅助系统的代码视图 案例分析:商业智能SaaS平台的代码视图
内容六

第六单元 大型软件系统体系架构
一、1、在线零售商集成解决方案
整个系统牵涉到电子商务、库存管理、呼叫中心、邮件服务等多个系统的集成。该解决方案通过运用分布式系统的最佳实践,运用基于消息的中间件,对系统进行整体设计,使得系统能够高质量地支撑在线零售商的核心业务。
2、银行保险客户核心支撑系统真实案例,是某大型金融集团的客户核心支撑系统,需要支持的业务系统多达数十个,且具有不同的业务,部署在不同的平台。如何通过合理地设计,运用ESB和REST对整个系统进行集成。
 



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