ARQUITETURA DE SOFTWARE 1

(1)

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O que é arquitetura de

software?

• “Uma arquitetura de software deve conter: a definição dos elementos de projeto que compõe o software; a

descrição das interações entre estes elementos; os

padrões de composição dos elementos; e um conjunto de restrições sobre estes padrões.”

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O que é arquitetura de

software?

• “A descrição da arquitetura de software é um passo intermediário entre a análise de requisitos e o projeto. Esta descrição consiste de elementos arquiteturais, as

interações entre estes elementos, e as restrições sobre

estes elementos e sobre as suas interações.” [Perry 92]

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Vantagens de uma arquitetura

explícita

• Comunicação entre stakeholders

• A arquitetura pode ser utilizada como o foco de discussão entre os interessados

• Reutilização em larga escala

• A arquitetura pode ser reutilizada em uma variedade de sistemas

• Análise do sistema

• A arquitetura pode ser utilizada para análise

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Atributos de arquitetura

• Performance

• Localizar operações de modo a minimizar a comunicação entre subsistemas

• Segurança

• Utilizar uma arquitetura em camadas com recursos críticos localizados em camadas internas

• Disponibilidade

• Incluir componentes redundantes na arquitetura

• Manutenção

• Utilizar componentes especializados e auto-contidos

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Projeto arquitetural

• processo de construção de uma arquitetura de software explícita

• ligação entre os processos de especificação e de projeto detalhado de software

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Projeto arquitetural

• Principais atividades

• Decomposição do sistema de software em

subsistemas e componentes

• Identificação das interações e comunicação

entre eles

• Modelagem arquitetural

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Projeto arquitetural

• Problemas

• O projeto de arquiteturas de software

específicas (ainda) é baseado em intuição e

experiência

• Métodos pouco ajudam!

• Documentação (arquitetura e decisões)

• Modelagem arquitetural

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Conceitos

• elementos de projeto • interações • padrões de composição • conjunto de restrições [Shaw 96] • elementos arquiteturais • interações • restrições [Perry 92] 9

componentes

conectores

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Arquitetura de Software

• Elementos [Shaw 96] • componentes • conectores • configurações • estilos

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Componente

• Unidade de computação ou de armazenamento de dados

• clientes, servidores • databases • filtros • camadas • ADTs • Simples ou composto 11

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Conector

• Elemento que modela

• interações entre componentes

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Conector

• interações simples

• chamadas de procedimentos

• acesso a variáveis compartilhadas

• interações complexas

• protocolos cliente-servidor

• protocolos de acesso a base de dados

• broadcast de eventos

• piped data streams

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Configuração

• Uma configuração arquitetural ou topologia é um grafo de componentes e conectores que descrevem a estrutura arquitetural

• aderência a regras de estilo

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Componentes e conectores

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Arquitetura de uma ferramenta

CASE

Tradutor de projeto Editor de projeto Gerador de código Analisador de projeto Gerador de relatório Editor de programa Repositório de projeto

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Sistema de controle robotizado de

embalagem

17 Sistema de Visão Sistema de identificação de objetos Controlador de braço Controlador de garra Sistema de seleção de embalagem Sistema de

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Cliente-servidor

Rede de banda larga

Cliente 2 Cliente 4 Servidor de catálogo Servidor de vídeo Arquivos de Servidor de fotografias Fotografias Servidor de hipertexto Web de Cliente 3

Cliente 2 Cliente 3 Cliente 4 Cliente 1

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Arquitetura baseada em eventos

19 Subsistema 1 Subsistema 2 Subsistema 3 Subsistema 4

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Questões

• Como escolher subsistemas e componentes?

• Quais as suas propriedades? E responsabilidades? • Como componentes interagem?

• Como incorporar e explicitar propriedades não-funcionais? • Como descrever uma arquitetura?

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(22)

Estilo Arquitetural

• Padrões ou idiomas de projeto que guiam a organização de módulos e sub-sistemas em sistemas completos.

(Shaw & Garlan)

• Abstração de características de composição e interação

recorrentes de um conjunto de arquiteturas. (Taylor)

• Idiomas de projeto “chave” que permitem a exploração de padrões estruturais e evolutivos adequados e que

facilitam a reutilização de componentes, conectores e processo. (Medvidovic)

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Estilo arquitetural

• Um estilo arquitetural define uma família de

sistemas em termos de um

padrão de

organização estrutural

.

• Um estilo arquitetural define

• Um vocabulário de tipos de componentes e conectores

• Um conjunto de restrições sobre como podem ser combinados

• Um ou mais modelos semânticos que especificam como as propriedades sistêmicas podem ser

determinadas a partir das propriedades de suas partes

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Estilos arquiteturais

• O modelo de arquitetura de um sistema pode estar em conformidade com um modelo ou estilo genérico

• Um conhecimento destes modelos pode simplificar o problema de definição de arquiteturas de sistemas

• Sistemas de grande porte, no entanto, são heterogêneos e não seguem um único estilo

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Estilos Arquiteturais

Shaw and Garlan, Software Architecture, 1996

• Independent Components

• Communicating Processes

• Event-Driven

• Data Flow

• Batch

• Pipes & Filters

• Data –Centric

• Repository

• Blackboard

• Call & Return

• Layered

• Object Oriented

• Main Program & Subroutine

• Virtual Machine

• Interpretter

• Rule-Based

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Layered systems [Shaw&Garlan94]

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Padrões

Arquiteturais

POSA

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Padrões

• Projetistas e arquitetos experientes…

• procuram aderir a princípios e promover boas práticas de design.

• usam padrões para documentar e reutilizar experiência comprovadamente boa em novos projetos (de software)

• Abordagem orientada a problemas

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O que é um padrão?

• Um padrão é uma regra envolvendo 3 partes, que expressa uma relação entre um certo contexto, um problema e uma solução.

• Contexto

• uma situação que dá margem a um problema

• Problema

• o problema recorrente que surge em tal contexto

• Solução

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Contexto

Exemplos

• "your environment is a distributed and possibly heterogeneous system with independent

cooperating components".

• "interactive applications with a flexible human-computer interface".

• "building systems that support their own modification a priori".

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Problema

Exemplos

• “... From a developer"s viewpoint, there should essentially be no difference between developing software for centralized systems and developing for distributed ones”...

• “User interfaces are especially prone to change requests. When you extend the functionality of an application, you must modify menus to access these new functions”...

• “Software systems evolve over time. They must be open to modifications in response to changing

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Solução

Exemplos

• “Introduce a broker component to achieve better decoupling of clients and servers”...

• “Use the Model-View-Controller (MVC). MVC was first introduced in the Smalltalk-80 programming

environment. MVC divides an interactive application into the three areas: processing, output, and

input”...

• “Make the software self-aware, and make selected aspects of its structure and behavior accessible for adaptation and change. This leads to an architecture that is split into two major parts: a meta level and a

base level”...

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Forças

• “As an element in the world, each pattern is a relationship between a certain context, a certain system of forces which occurs repeatedly in that context, and a certain spatial configuration which allows these forces to resolve themselves”.

• Forças?

• O termo força denota qualquer aspecto do problema que deve ser considerado ao propor a solução.

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Forças

Exemplos

• Requisitos que a solução deve atender

• “peer-to-peer inter-process communication must be efficient”

• Restrições a serem consideradas

• “inter-process communication must follow protocol XPTO”

• Propriedades desejáveis

• “changing software should be easy”

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Forças

MVC

• O padrão Model-View-Controller especifica duas forças:

• Deve ser fácil modificar a interface do usuário, mas...

• O núcleo funcional do software não deve ser afetada por essa modificação.

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Forças

• Forças discutem o problema a partir de diversos pontos-de-vista e ajudam a compreensão de detalhes

• Forças podem complementar ou contradizer umas às outras.

• Extensibilidade de um sistema versus minimização de seu código

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Padrões arquiteturais

Buschman, 1996

• Padrões arquiteturais expressam esquemas fundamentais para a organização estrutural de sistemas de software

• Padrões arquiteturais oferecem um conjunto pré-definido de subsistemas, especificam suas responsabilidades e incluem regras e orientações (guidelines) para organizar os

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Padrões arquiteturais

Buschman, 1996

• Distributed Systems • Broker • Interactive Systems • MVC • PAC • Adaptable Systems • Microkernel • Reflection • From Mud to Structure

• Layers

• Pipes & Filters • Blackborad

39 Categorias

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Categorias de Padrões do livro

POSA

• Justificativa

• Organizar padrões em função da principal propriedade sistêmica global que incorporam

• Categorias

• From Mud to Structure

• padrões que ajudam a evitar um ‘mar' de componentes.

• Distributed systems

• suporte à estruturação de sistemas com componentes distribuídos

• Interactive systems

• facilidade de adaptação de interface do usuário

• Adaptable systems

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Client-server

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Broker

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Peer-to-peer

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Referências

• Resources for Software Architects