Архитектурные образцы, эталонные модели и эталонные варианты архитектуры
В промежутке между схемами из прямоугольников и линий — простейшими «набросками» архитектур — и комплексными архитектурами, укомплектованными всей необходимой информацией о системах, существуют многочисленные переходные этапы. Каждый такой этап есть результат принятия ряда архитектурных решений, совокупность архитектурных альтернатив. Некоторые из них сами по себе имеют определенную ценность. Прежде чем переходить к анализу архитектурных структур, рассмотрим три промежуточных этапа.
1. Архитектурный образец — это описание типов элементов и отношений и изложение ряда ограничений на их использование. Образец имеет смысл рассматривать как совокупность ограничений, накладываемых на архитектуру, — конкретнее, на типы элементов и образцы их взаимодействия; на основе этих ограничений складывается ряд или семейство соответствующих им вариантов архитектуры. К примеру, одним из общеупотребительных архитектурных образцов является «клиент-сервер». Клиент и сервер — это два типа элементов; их взаимодействие описывается посредством протокола, при помощи которого сервер взаимодействует со всеми своими клиентами. Термин «клиент-сервер» по смыслу лишь предполагает множественность клиентов; конкретные клиенты не перечисляются, и речи о том, какая функциональность, помимо реализации протоколов, характерна для клиентов или для сервера, не идет. Согласно этому (неформальному) определению, образцу «клиент-сервер» соответствует бесчисленное количество различных вариантов архитектуры, причем все они чем-то отличаются друг от друга. Несмотря на то что архитектурный образец не является архитектурой, он все же содержит весьма полезный образ системы — он накладывает на архитектуру, а следовательно, и на систему, полезные ограничения.
У образцов есть один крайне полезный аспект — дело в том, что они демонстрируют известные атрибуты качества. Именно поэтому архитекторы выбирают образцы не наугад, а исходя из определенных соображений. Некоторые образцы содержат известные решения проблем, связанных с производительностью, другие предназначаются для систем с высокими требованиями к безопасности, третьи успешно реализуются в системах с высокой готовностью. Во многих случаях выбор архитектурного образца оказывается первым существенным решением архитектора.
Синонимичным «архитектурному образцу» является общеупотребительный термин архитектурный стиль (architectural style).
Эталонная модель — это разделение между отдельными блоками функцио нальных возможностей и потоков данных. Эталонной моделью называется стандартная декомпозиция известной проблемы на части, которые, взаимо действуя, способны ее разрешить. Поскольку эталонные модели имеют происхождение в опыте, их наличие характерно только для сформировав шихся предметных областей. Вы можете назвать стандартные элементы компилятора или системы управления базами данных? А в общих словах объяснить, как эти элементы сообща решают свою общую задачу? Если можете, значит, вы знакомы с эталонной моделью этих приложений.
Эталонная архитектура — это эталонная модель, отображенная на про граммные элементы (которые сообща реализуют функциональность, опре деленную в эталонной модели), и потоки данных между ними. В то время как эталонная модель обеспечивает разделение функций, эталонная архи тектура отображает эти функции на декомпозицию системы. Соответствие может быть как однозначным, так и не однозначным. В программном эле менте может быть реализована как отдельная часть функции, так и не сколько функций сразу.
Эталонные модели, архитектурные образцы и эталонные архитектуры не являются вариантами архитектуры; это не более чем полезные понятия, способствующие фиксации отдельных элементов архитектуры. Каждый из них появляется как результат проектных решений, принимаемых на самых ранних этапах. Отношение между этими проектными элементами представлено на рис. 5.2.
Рисунок 4.2 – Отношения между эталонными моделями, архитектурными образцами, вариантами эталонной и программной архитектуры
Аналогии архитектуры с другими значениями этого слова проводятся весьма часто. Как правило, архитектура ассоциируется с физической структурой (здания, улицы, аппаратура) и физическим расположением. Архитектор, разрабатывающий план здания, имеет целью обеспечить его доступность, эстетическую привлекательность, освещенность, эксплуатационную надежность и др. Программный архитектор в процессе проектирования системы должен стремиться к обеспечению таких характеристик, как параллелизм, модифицируемость, практичность, безопасность и т. д.; кроме того, он призван установить баланс между требованиями к этим характеристикам.
Аналогии между зданиями и программными системами не очень надежны, они слишком быстро оказываются несостоятельными. Хороши они тем, что помогают осознать важность позиции наблюдателя и прийти к выводу о множественности значений понятия «структура» в зависимости от мотивов ее изучения. Точное определение программной архитектуры значительно менее существенно, чем анализ сущности этого понятия.