【愚公系列】软考高级-架构设计师 107-面向对象软件架构演化

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🚀前言

面向对象软件架构演化是指在面向对象编程范式下，软件架构随着时间和需求的变化而发生的演化过程。面向对象软件架构的演化通常涉及到系统的设计、组织、交互和演变过程。

下面是一些关于面向对象软件架构演化的重要方面：

1. 设计原则的应用：面向对象软件架构的演化往往受到设计原则的指导，例如SOLID原则（单一职责原则、开闭原则、里氏替换原则、接口隔离原则和依赖倒置原则）。随着系统的发展，架构可能会根据这些原则进行调整和优化。
2. 模块化和组件化：随着系统规模的增大，面向对象软件架构可能会向更模块化和组件化的方向演化。通过将系统拆分为独立的模块或组件，可以提高系统的可维护性和扩展性。
3. 设计模式的应用：设计模式是在面向对象软件开发中常用的解决方案。随着系统的演化，可能会根据需要引入不同的设计模式来解决特定的问题，从而改善软件架构。
4. 重构和优化：随着系统的不断迭代和演化，可能会出现一些设计上的问题或性能瓶颈。在这种情况下，进行软件架构的重构和优化是很常见的做法，以确保系统的健康发展。
5. 技术栈和工具的变化：面向对象软件架构的演化也受到技术栈和工具的影响。随着新技术的出现和发展，可能会有更好的工具和框架可供选择，从而影响软件架构的选择和演化方向。

面向对象软件架构的演化是一个动态的过程，需要不断地根据需求、技术和其他因素做出调整和优化，以确保软件系统能够满足不断变化的需求并保持良好的设计和性能。

🚀一、面向对象软件架构演化

面向对象软件架构演化主要分为以下四种演化：对象演化、消息演化、复合片段演化和约束演化

🔎1.对象演化

在顺序图中，组件的实体是对象，对架构设计的动态行为影响的演化包括Add Object (AO)和Delete Object (DO)两种情况。这两种演化方式在软件架构设计中扮演重要角色，对系统的动态变化和优化起到关键作用。

Add Object (AO)：

• 定义：在顺序图中添加一个新的对象。
• 情境：发生在系统需要引入新的对象来实现特定功能的情况下。
• 原因：通常是为了满足系统新功能的需求，或者将现有对象的某个功能独立出来以增加系统的架构灵活性。
• 影响：AO的发生会扩展系统的对象集合，引入新的交互和行为，可能会带来系统架构的调整和优化。

Delete Object (DO)：

• 定义：删除顺序图中现有的一个对象。
• 情境：发生在系统需要移除某个现有功能，或者合并某些对象及其功能以降低系统架构的复杂度的情况下。
• 原因：可能是因为某功能不再需要，或者为了简化系统结构和减少冗余。
• 影响：DO的发生会减少系统的对象数量，可能会改变系统的结构和行为，有助于简化系统的设计和维护。

Add Object (AO)和Delete Object (DO)作为面向对象软件架构设计中的重要动态行为，对系统的演化和优化起着关键作用。通过适时地添加新对象或移除不必要的对象，可以帮助系统保持灵活性、简洁性和高效性，从而更好地适应不断变化的需求和环境。

🔎2.消息演化

在消息演化中，常见的演化方式包括 AddMessage (AM)、DeleteMessage (DM)、SwapMessageOrder (SMO)、OverturnMessage (OM)、ChangeMessageModule (CMM) 这五种。每种演化方式对于消息在系统中的传递和交互方式有着不同的影响和作用。

AddMessage (AM)

• 定义：增添一条新的消息，用于对象之间需要增加新的交互行为的情况。
• 情境：发生在系统需要引入新的交互行为以满足新功能需求的时候。
• 影响：AM的发生会引入新的消息交互流程，扩展系统的交互方式和可能的行为。

DeleteMessage (DM)

• 定义：删除当前的一条消息，用于需要移除某个交互行为的情况，是AM的逆向演化。
• 情境：发生在系统需要减少或移除某些不再需要的交互行为时。
• 影响：DM的发生会简化系统的消息传递，减少不必要的交互行为，有助于优化系统的通信结构。

SwapMessageOrder (SMO)

• 定义：交换两条消息的时间顺序，用于需要改变两个交互行为之间关系的情况。
• 情境：发生在系统需要调整消息之间的顺序或时序关系时。
• 影响：SMO的发生会改变消息之间的交互顺序，可能影响系统的消息流程和行为。

OverturnMessage (OM)

• 定义：反转消息的发送对象与接收对象，用于需要修改某个交互行为本身的情况。
• 情境：发生在系统需要改变消息的发送者和接收者关系时。
• 影响：OM的发生会直接影响消息的传递方向和含义，可能导致系统交互行为的调整。

ChangeMessageModule (CMM)

• 定义：改变消息的发送或接收对象，用于需要修改某个交互行为本身的情况。
• 情境：发生在系统需要调整消息的发送者或接收者时。
• 影响：CMM的发生会修改消息的传递路径或目标，可能对系统的交互行为和逻辑产生影响。

这五种消息演化方式在系统的消息传递和交互设计中具有重要作用，通过灵活运用这些演化方式，可以更好地调整系统的交互结构，满足不断变化的需求和优化系统性能。

🔎3.复合片段演化

在复合片段演化中，常见的演化方式包括 AddFragment (AF)、DeleteFragment (DF)、FragmentTypeChange (FTC) 和 FragmentConditionChange (FCC) 这四种。复合片段描述了对象交互关系的控制流，表示不同场合可能发生的交互行为，与消息属于连接件范畴，对系统的控制流程具有重要的作用。

AddFragment (AF)

• 定义：在某几条消息上新增复合片段，用于需要增添新的控制流时。复合片段所产生的分支是不同类型的。
• 情境：发生在系统需要引入新的控制流程或交互分支以满足新功能需求的时候。
• 影响：AF的发生会增加系统的控制流复杂性，引入新的交互分支，扩展系统的行为选择。

DeleteFragment (DF)

• 定义：删除某个现有的复合片段，用于需要移除当前某段控制流时，与AF互为逆向演化过程。
• 情境：发生在系统需要简化控制流程或移除不再需要的交互分支时。
• 影响：DF的发生会减少系统的控制流复杂性，简化系统的行为选择，有助于优化系统的交互结构。

FragmentTypeChange (FTC)

• 定义：改变复合片段的类型，用于需要改变某段控制流时。类型演化意味着交互流程的改变，一般伴随着条件、内部执行序列的同时演化，可以视为复合片段的删除与添加的组合。
• 情境：发生在系统需要调整控制流的类型或结构时，可能伴随着条件和内部执行序列的变化。
• 影响：FTC的发生会导致系统交互流程的变化，可能引起系统行为的调整和重新组织。

FragmentConditionChange (FCC)

• 定义：改变复合片段内部执行的条件，用于改变当前控制流的执行条件时。每次发生FCC演化时会同时修改与控制流执行条件相对应的两个转移的触发事件。
• 情境：发生在系统需要调整控制流的执行条件或触发事件时。
• 影响：FCC的发生会影响系统交互流程的条件触发，可能改变系统的决策逻辑和行为路径。

复合片段演化在系统的控制流程设计中起着重要作用，通过灵活运用AF、DF、FTC 和 FCC这四种演化方式，可以更好地调整系统的交互结构，满足不断变化的需求，优化系统性能，并确保系统的控制流程与需求保持一致。

🔎4.约束演化

在顺序图中，约束信息以文字描述的方式存储于对象或消息中，而约束演化则是对这些约束信息进行直接的添加和删除操作。

AC (Add Constraint)

• 定义：AC指的是直接添加新的约束信息，这会对架构设计产生直接的影响。在进行AC操作时，需要评估当前设计是否符合新添加的约束要求。
• 情境：AC通常发生在需要引入新的约束条件以满足系统需求或调整系统设计时。
• 影响：AC操作可能导致系统架构设计的调整或优化，以确保系统在新约束下的正确运行和满足特定需求。

DC (Delete Constraint)

• 定义：DC指的是直接移除某条约束信息，通常发生在需要去除不必要条件或简化系统设计的时候。一般情况下，系统的架构设计应该仍然符合演化后的约束。
• 情境：DC常见于需要简化系统结构、减少不必要约束或优化系统性能的情况下。
• 影响：DC操作可能导致系统的约束条件减少或调整，从而影响系统的行为和设计约束。

约束演化在系统设计中是至关重要的，通过AC和DC操作，设计者可以灵活地调整系统的约束条件，确保系统的架构设计符合要求、简洁有效。同时，对约束信息进行演化还可以帮助系统适应需求变化、提高系统的可维护性和灵活性。