三位著名的软件架构师的新版著作，阐述了软件架构师如何管理和优化现有体系结构，转换它们以解决新问题，并构建可重用的体系结构，使之成为战略业务资产。更新了移动，云，能源管理，DevOps，量子计算等新内容
权威、实用、经验证的现代软件架构指南
当开始编写本书第4版时，我们遇到的第一个问题是：架构还重要吗？随着云基础设施、微服务、框架和每个可能想象的领域以及质量属性参考架构的兴起，人们可能会认为不再需要架构知识了。今天的架构师需要做的就是从丰富的工具和基础设施备选方案中选一个，再将它们实例化并加以配置，一个架构就完成了。
我们过去（以及现在）非常肯定架构仍然重要。为此，我们采访了一些架构师（他们在医疗保健、汽车、社交媒体、航空、国防、金融、电子商务等领域工作），他们谁也没有被教条的偏见所左右。他们的回答证实了我们的信念，即架构在今天和20多年前我们编写第1版时一样重要。
让我们来研究一下架构仍然重要的原因。第一，新需求的增长速度多年来一直在加快，甚至现在还在继续加快。在客户和业务需求以及竞争压力的驱动下，今天的架构师面临着不断增加的特性需求和永无休止的待修复bug。如果架构师不注意系统的模块化（而且请记住微服务不是万能的），系统很快就将抛锚—难以理解、变更、调试和修改，并拖累业务。
第二，当系统的抽象级别在增加时（我们可以并且确实经常使用许多复杂巧妙的服务，而不用关心它们是如何实现的），我们创建的系统的复杂性也在以同样快的速度增加。这像一场军备竞赛，而架构师并没有获胜！架构一直致力于驯服复杂性，而这一点在短期内是不会消失的。
说到提高抽象级别，基于模型的系统工程（Model-Based Systems Engineering，MBSE）在过去10年的时间里已经成为工程领域的一股强大力量。MBSE是一种形式化的支持系统设计的建模应用。国际系统工程理事会（International Council on Systems Engineering，INCOSE）将MBSE列为“转型赋能者”之一，它是整个系统工程学科的基础。模型是对一个可以被推理的概念或结构进行图形化、数学化或物理化表示。INCOSE正试图将工程领域从基于文档的思维转向基于模型的思维，其中结构模型、行为模型、性能模型等都被持续用于更好、更快、更便宜地构建系统。MBSE本身已经超出了本书的范围，但是我们不得不注意到正在被建模的是架构。那谁建立模型呢？回答是：架构师。
第三，信息系统世界的飞速增长（以及前所未有的员工流动率）意味着，在任何现实世界的系统中，没有人了解一切。仅仅聪明和努力是不够的。
第四，尽管工具可以自动完成我们过去人工做的许多事情（例如Kubernetes中所有的编排、部署和管理功能），但我们仍然需要理解所依赖的这些系统的质量属性，并在把系统组合到一起时理解突现的质量属性。大多数质量属性（如性能、防护性、可用性、安全性等）都容易受到“最短板”问题的影响，而这些最短板只有在联调系统时才会出现并影响我们。如果没有指路之手来避免灾难，联调很可能会失败。那只指路之手属于架构师，不论他们的头衔是什么。
考虑到这些因素，我们觉得确实需要这本书。
但有必要推出第4版吗？当然有必要！这应该是非常明显的。自上一版出版以来，计算机领域发生了很大变化。一些之前没有被考虑的质量属性在许多架构师的日常实践中变得重要。随着软件继续渗透到社会的各个方面，对许多系统来说，安全性考虑已经变得至关重要，如软件控制驾驶的汽车。同样，十年前，能源效率是少数架构师考虑的质量属性，但现在必须注意它，从对能源有强烈需求的大型数据中心到我们周围的小型（甚至很小的）电池驱动的移动和物联网设备。此外，考虑到我们比以往任何时候都更多地利用现有的组件来构建系统，可集成性的质量属性正在消耗我们越来越多的注意力。
最后，我们正在构建不同种类的系统，并且以不同于10年前的方式构建它们。现在的系统通常构建在云中的虚拟化资源之上，它们需要提供并依赖显式接口。此外，它们的移动性越来越强，移动性带来的机遇和挑战也越来越多。因此，在这个版本中，我们增加了关于虚拟化、接口、移动性和云的章节。
如你所见，我们说服了自己。希望我们同样说服了你，你会发现第4版对你的书架是一个有用的补充。
计算机\软件工程
自第3版出版以来，计算机领域发生了很大变化。一些之前没有被考虑的质量属性在许多架构师的日常实践中变得重要。我们正在构建不同种类的系统，并且以不同于十年前的方式构建它们。现在的系统通常构建在云中的虚拟化资源之上，移动性越来越强，移动性带来的机遇和挑战也越来越多。因此，第4版全面更新了有关移动、云、能源管理、DevOps、量子计算等方面的内容。
通过本书，你将：
了解架构如何影响技术环境(并受其影响)、项目生命周期、业务概要和实践。
了解如何通过架构来利用已验证的模式、接口和实践去优化质量。
了解移动、云、机器学习和量子计算的架构。
设计越来越重要的属性，如能源效率和安全性。
了解如何通过发现架构的重大影响、使用DevOps和部署流水线以及管理架构债来扩展系统。
了解架构在组织中的作用，以便提供更多价值。
第一部分 入门介绍
第1章 什么是软件架构 1
1.1 什么是软件架构，什么不是软件架构 2
1.2 架构结构与视图 5
1.3 什么是“好的”架构 19
1.4 总结 21
1.5 进一步阅读 21
1.6 问题讨论 22
第2章 软件架构的重要性 25
2.1 抑制或支持系统的质量属性 26
2.2 关于变更的推理和管理 27
2.3 预测系统质量 28
2.4 利益相关者之间的沟通 28
2.5 早期设计决策 31
2.6 实现约束 31
2.7 对组织结构的影响 32
2.8 赋能增量开发 33
2.9 成本和进度估算 33
2.10 可转移、可重用模型 34
2.11 架构允许合并独立开发的元素 34
2.12 限制设计方案的术语 35
2.13 培训的基础 36
2.14 总结 36
2.15 进一步阅读 37
2.16 问题讨论 37
第二部分 质量属性
第3章 理解质量属性 39
3.1 功能性 40
3.2 质量属性注意事项 41
3.3 明确质量属性需求：质量属性场景 42
3.4 通过架构模式和战术实现质量属性 45
3.5 用战术设计 46
3.6 分析质量属性的设计决策：基于战术的调查问卷 48
3.7 总结 49
3.8 进一步阅读 49
3.9 问题讨论 50
第4章 可用性 51
4.1 可用性通用场景 53
4.2 可用性战术 55
4.3 基于战术的可用性调查问卷 62
4.4 可用性模式 66
4.5 进一步阅读 68
4.6 问题讨论 69
第5章 可部署性 71
5.1 持续部署 72
5.2 可部署性 75
5.3 可部署性通用场景 76
5.4 可部署性战术 78
5.5 基于战术的可部署性调查问卷 80
5.6 可部署性模式 81
5.7 进一步阅读 87
5.8 问题讨论 87
第6章 能源效率 89
6.1 能源效率通用场景 90
6.2 能源效率战术 92
6.3 基于战术的能源效率调查问卷 95
6.4 模式 97
6.5 进一步阅读 98
6.6 问题讨论 99
第7章 可集成性 101
7.1 评估架构的可集成性 102
7.2 可集成性通用场景 104
7.3 可集成性战术 105
7.4 基于战术的可集成性调查问卷 110
7.5 模式 112
7.6 进一步阅读 114
7.7 问题讨论 115
第8章 可修改性 117
8.1 可修改性通用场景 120
8.2 可修改性战术 121
8.3 基于战术的可修改性调查问卷 125
8.4 模式 126
8.5 进一步阅读 130
8.6 问题讨论 131
第9章 性能 133
9.1 性能通用场景 134
9.2 性能战术 137
9.3 基于战术的性能调查问卷 145
9.4 性能模式 146
9.5 进一步阅读 149
9.6 问题讨论 150
第10章 安全性 151
10.1 安全性通用场景 154
10.2 安全性战术 156
10.3 基于战术的安全性调查问卷 160
10.4 安全性模式 163
10.5 进一步阅读 165
10.6 问题讨论 166
第11章 防护性 169
11.1 防护性通用场景 170
11.2 防护性战术 172
11.3 基于战术的防护性调查问卷 176
11.4 防护性模式 179
11.5 进一步阅读 180
11.6 问题讨论 180
第12章 可测试性 183
12.1 可测试性通用场景 186
12.2 可测试性战术 187
12.3 基于战术的可测试性调查问卷 192
12.4 可测试性模式 192
12.5 进一步阅读 194
12.6 问题讨论 195
第13章 易用性 197
13.1 易用性通用场景 198
13.2 易用性战术 200
13.3 基于战术的易用性调查问卷 202
13.4 易用性模式 203
13.5 进一步阅读 205
13.6 问题讨论 205
第14章 使用其他质量属性 207
14.1 其他质量属性 207
14.2 是否使用标准质量属性清单 209
14.3 处理“X能力”：引入新的QA 212
14.4 进一步阅读 215
14.5 问题讨论 215
第三部分 架构解决方案
第15章 软件接口 217
15.1 接口的概念 218
15.2 设计一个接口 222
15.3 接口文档编制 228
15.4 总结 230
15.5 进一步阅读 230
15.6 问题讨论 231
第16章 虚拟化 233
16.1 共享资源 234
16.2 虚拟机 235
16.3 虚拟机映像 238
16.4 容器 239
16.5 容器和虚拟机 241
16.6 容器可移植性 242
16.7 Pod 242
16.8 无服务器架构 243
16.9 总结 244
16.10 进一步阅读 245
16.11 问题讨论 245
第17章 云和分布式计算 247
17.1 云基础 248
17.2 云中失效 251
17.3 使用多个实例提高性能和可用性 253
17.4 总结 261
17.5 进一步阅读 262
17.6 问题讨论 262
第18章 移动系统 263
18.1 能源 264
18.2 网络连通性 266
18.3 传感器和执行器 267
18.4 资源 268
18.5 生命周期 270
18.6 总结 273
18.7 进一步阅读 274
18.8 问题讨论 275
第四部分 可扩展架构实践
第19章 架构上的重要需求 277
19.1 从需求文档中收集ASR 278
19.2 通过访谈利益相关者收集ASR 279
19.3 通过理解业务目标收集ASR 282
19.4 在工具树中捕获ASR 284
19.5 发生了变化 286
19.6 总结 286
19.7 进一步阅读 287
19.8 问题讨论 287
第20章 设计架构 289
20.1 属性驱动的设计 289
20.2 ADD步骤 292
20.3 ADD步骤4的进一步说明：选择一个或多个设计概念 295
20.4 ADD步骤5的进一步说明：生成结构 298
20.5 ADD步骤6的进一步说明：在设计过程中创建初步文档 301
20.6 ADD步骤7的进一步说明：对当前设计进行分析并审查迭代目标和设计目的实现情况 304
20.7 总结 306
20.8 进一步阅读 306
20.9 问题讨论 307
第21章 架构评估 309
21.1 评估作为一项降低风险的活动 309
21.2 主要的评估活动 310
21.3 谁能执行评估 311
21.4 环境因素 312
21.5 架构权衡分析方法 313
21.6 轻量级架构评估 324
21.7 总结 326
21.8 进一步阅读 327
21.9 问题讨论 327
第22章 记录一个架构 329
22.1 架构文档的用途和受众 330
22.2 符号 331
22.3 视图 332
22.4 合并视图 339
22.5 记录的行为 340
22.6 视图以外 345
22.7 记录基本原理 346
22.8 架构利益相关者 347
22.9 实际问题 350
22.10 总结 353
22.11 进一步阅读 353
22.12 问题讨论 354
第23章 管理架构债 355
23.1 确定是否存在架构债问题 356
23.2 发现热点 358
23.3 示例 362
23.4 自动化 363
23.5 总结 364
23.6 进一步阅读 364
23.7 问题讨论 365
第五部分 架构和组织
第24章 架构师在项目中的角色 367
24.1 架构师和项目经理 367
24.2 增量架构和利益相关者 369
24.3 架构和敏捷开发 370
24.4 架构和分布式开发 373
24.5 总结 376
24.6 进一步阅读 376
24.7 问题讨论 377
第25章 架构能力 379
25.1 个人能力：架构师的职责、技能和知识 379
25.2 软件架构组织的能力 386
25.3 成为更好的架构师 387
25.4 总结 388
25.5 进一步阅读 388
25.6 问题讨论 389
第六部分 结论
第26章 展望未来：量子计算 391
26.1 单量子位 392
26.2 量子隐形传态 394
26.3 量子计算和加密 394
26.4 其他算法 395
26.5 潜在应用 396
26.6 最后的想法 397
26.7 进一步阅读 398
参考资料 399
Contents
PART I INTRODUCTION 1
CHAPTER 1 What Is Software Architecture? 1
1.1 What Software Architecture Is and What It Isn’t 2
1.2 Architectural Structures and Views 5
1.3 What Makes a “Good” Architecture? 19
1.4 Summary 21
1.5 For Further Reading 21
1.6 Discussion Questions 22
CHAPTER 2 Why Is Software Architecture Important? 25
2.1 Inhibiting or Enabling a System’s Quality Attributes 26
2.2 Reasoning about and Managing Change 27
2.3 Predicting System Qualities 28
2.4 Communication among Stakeholders 28
2.5 Early Design Decisions 31
2.6 Constraints on Implementation 31
2.7 Influences on Organizational Structure 32
2.8 Enabling Incremental Development 33
2.9 Cost and Schedule Estimates 33
2.10 Transferable, Reusable Model 34
2.11 Architecture Allows Incorporation of Independently Developed Elements 34
2.12 Restricting the Vocabulary of Design Alternatives 35
2.13 A Basis for Training 36
2.14 Summary 36
2.15 For Further Reading 37
2.16 Discussion Questions 37
PART II QUALITY ATTRIBUTES 39
CHAPTER 3 Understanding Quality Attributes 39
3.1 Functionality 40
3.2 Quality Attribute Considerations 41
3.3 Specifying Quality Attribute Requirements: Quality Attribute Scenarios 42
3.4 Achieving Quality Attributes through Architectural Patterns and Tactics 45
3.5 Designing with Tactics 46
3.6 Analyzing Quality Attribute Design Decisions: Tactics-Based Questionnaires 48
3.7 Summary 49
3.8 For Further Reading 49
3.9 Discussion Questions 50
CHAPTER 4 Availability 51
4.1 Availability General Scenario 53
4.2 Tactics for Availability 55
4.3 Tactics-Based Questionnaire for Availability 62
4.4 Patterns for Availability 66
4.5 For Further Reading 68
4.6 Discussion Questions 69
CHAPTER 5 Deployability 71
5.1 Continuous Deployment 72
5.2 Deployability 75
5.3 Deployability General Scenario 76
5.4 Tactics for Deployability 78
5.5 Tactics-Based Questionnaire for Deployability 80
5.6 Patterns for Deployability 81
5.7 For Further Reading 87
5.8 Discussion Questions 87
CHAPTER 6 Energy Efficiency 89
6.1 Energy Efficiency General Scenario 90
6.2 Tactics for Energy Efficiency 92
6.3 Tactics-Based Questionnaire for Energy Efficiency 95
6.4 Patterns 97
6.5 For Further Reading 98
6.6 Discussion Questions 99
CHAPTER 7 Integrability 101
7.1 Evaluating the Integrability of an Architecture 102
7.2 General Scenario for Integrability 104
7.3 Integrability Tactics 105
7.4 Tactics-Based Questionnaire for Integrability 110
7.5 Patterns 112
7.6 For Further Reading 114
7.7 Discussion Questions 115
CHAPTER 8 Modifiability 117
8.1 Modifiability General Scenario 120
8.2 Tactics for Modifiability 121
8.3 Tactics-Based Questionnaire for Modifiability 125
8.4 Patterns 126
8.5 For Further Reading 130
8.6 Discussion Questions 131
CHAPTER 9 Performance 133
9.1 Performance General Scenario 134
9.2 Tactics for Performance 137
9.3 Tactics-Based Questionnaire for Performance 145
9.4 Patterns for Performance 146
9.5 For Further Reading 149
9.6 Discussion Questions 150
CHAPTER 10 Safety 151
10.1 Safety General Scenario 154
10.2 Tactics for Safety 156
10.3 Tactics-Based Questionnaire for Safety 160
10.4 Patterns for Safety 163
10.5 For Further Reading 165
10.6 Discussion Questions 166
CHAPTER 11 Security 169
11.1 Security General Scenario 170
11.2 Tactics for Security 172
11.3 Tactics-Based Questionnaire for Security 176
11.4 Patterns for Security 179
11.5 For Further Reading 180
11.6 Discussion Questions 180
CHAPTER 12 Testability 183
12.1 Testability General Scenario 186
12.2 Tactics for Testability 187
12.3 Tactics-Based Questionnaire for Testability 192
12.4 Patterns for Testability 192
12.5 For Further Reading 194
12.6 Discussion Questions 195
CHAPTER 13 Usability 197
13.1 Usability General Scenario 198
13.2 Tactics for Usability 200
13.3 Tactics-Based Questionnaire for Usability 202
13.4 Patterns for Usability 203
13.5 For Further Reading 205
13.6 Discussion Questions 205
CHAPTER 14 Working with Other Quality Attributes 207
14.1 Other Kinds of Quality Attributes 207
14.2 Using Standard Lists of Quality Attributes—Or Not 209
14.3 Dealing with “X-Ability”: Bringing a New QA into the Fold 212
14.4 For Further Reading 215
14.5 Discussion Questions 215
PART III ARCHITECTURAL SOLUTIONS 217
CHAPTER 15 Software Interfaces 217
15.1 Interface Concepts 218
15.2 Designing an Interface 222
15.3 Documenting the Interface 228
15.4 Summary 230
15.5 For Further Reading 230
15.6 Discussion Questions 231
CHAPTER 16 Virtualization 233
16.1 Shared Resources 234
16.2 Virtual Machines 235
16.3 VM Images 238
16.4 Containers 239
16.5 Containers and VMs 241
16.6 Container Portability 242
16.7 Pods 242
16.8 Serverless Architecture 243
16.9 Summary 244
16.10 For Further Reading 245
16.11 Discussion Questions 245
CHAPTER 17 The Cloud and Distributed Computing 247
17.1 Cloud Basics 248
17.2 Failure in the Cloud 251
17.3 Using Multiple Instances to Improve Performance and Availability 253
17.4 Summary 261
17.5 For Further Reading 262
17.6 Discussion Questions 262
CHAPTER 18 Mobile Systems 263
18.1 Energy 264
18.2 Network Connectivity 266
18.3 Sensors and Actuators 267
18.4 Resources 268
18.5 Life Cycle 270
18.6 Summary 273
18.7 For Further Reading 274
18.8 Discussion Questions 275
PART IV SCALABLE ARCHITECTURE PRACTICES 277
CHAPTER 19 Architecturally Significant Requirements 277
19.1 Gathering ASRs from Requirements Documents 278
19.2 Gathering ASRs by Interviewing Stakeholders 279
19.3 Gathering ASRs by Understanding the Business Goals 282
19.4 Capturing ASRs in a Utility Tree 284
19.5 Change Happens 286
19.6 Summary 286
19.7 For Further Reading 287
19.8 Discussion Questions 287
CHAPTER 20 Designing an Architecture 289
20.1 Attribute-Driven Design 289
20.2 The Steps of ADD 292
20.3 More on ADD Step 4: Choose One or More Design Concepts 295
20.4 More on ADD Step 5: Producing Structures 298
20.5 More on ADD Step 6: Creating Preliminary Documentation during the Design 301
20.6 More on ADD Step 7: Perform Analysis of the Current Design and Review the Iteration Goal and Achievement of the Design Purpose 304
20.7 Summary 306
20.8 For Further Reading 306
20.9 Discussion Questions 307
CHAPTER 21 Evaluating an Architecture 309
21.1 Evaluation as a Risk Reduction Activity 309
21.2 What Are the Key Evaluation Activities? 310
21.3 Who Can Perform the Evaluation? 311
21.4 Contextual Factors 312
21.5 The Architecture Tradeoff Analysis Method 313
21.6 Lightweight Architecture Evaluation 324
21.7 Summary 326
21.8 For Further Reading 327
21.9 Discussion Questions 327
CHAPTER 22 Documenting an Architecture 329
22.1 Uses and Audiences for Architecture Documentation 330
22.2 Notations 331
22.3 Views 332
22.4 Combining Views 339
22.5 Documenting Behavior 340
22.6 Beyond Views 345
22.7 Documenting the Rationale 346
22.8 Architecture Stakeholders 347
22.9 Practical Considerations 350
22.10 Summary 353
22.11 For Further Reading 353
22.12 Discussion Questions 354
CHAPTER 23 Managing Architecture Debt 355
23.1 Determining Whether You Have an Architecture Debt Problem 356
23.2 Discovering Hotspots 358
23.3 Example 362
23.4 Automation 363
23.5 Summary 364
23.6 For Further Reading 364
23.7 Discussion Questions 365
PART V ARCHITECTURE AND THE ORGANIZATION 367
CHAPTER 24 The Role of Architects in Projects 367
24.1 The Architect and the Project Manager 367
24.2 Incremental Architecture and Stakeholders 369
24.3 Architecture and Agile Development 370
24.4 Architecture and Distributed Development 373
24.5 Summary 376
24.6 For Further Reading 376
24.7 Discussion Questions 377
CHAPTER 25 Architecture Competence 379
25.1 Competence of Individuals: Duties, Skills, and Knowledge of Architects 379
25.2 Competence of a Software Architecture Organization 386
25.3 Become a Better Architect 387
25.4 Summary 388
25.5 For Further Reading 388
25.6 Discussion Questions 389
PART VI CONCLUSIONS 391
CHAPTER 26 A Glimpse of the Future: Quantum Computing 391
26.1 Single Qubit 392
26.2 Quantum Teleportation 394
26.3 Quantum Computing and Encryption 394
26.4 Other Algorithms 395
26.5 Potential Applications 396
26.6 Final Thoughts 397
26.7 For Further Reading 398
References 399
