軟件正在改變?nèi)藗兊纳�活。作�?1世紀(jì)偉大的工程實(shí)踐，軟件已經(jīng)滲透到當(dāng)今社會(huì)生活的方方面面。人們的生活離不開(kāi)軟件，大多數(shù)人每天早晨起床后的第一件事，很可能就是打開(kāi)某個(gè)手機(jī)App。計(jì)算機(jī)C++語(yǔ)言的發(fā)明人Bjarne Stroustrup所謂“人類(lèi)的文明運(yùn)行于軟件之上”，就道盡了此間情景。軟件技術(shù)是新一輪制造業(yè)革命的核心競(jìng)爭(zhēng)力，我們正進(jìn)入一個(gè)軟件定義的時(shí)代，“軟件無(wú)處不在、軟件定義一切、軟件使能一切”正是這個(gè)時(shí)代的特征。
　　軟件中的程序取自工業(yè)工程�？v觀歷史，程序起源于工廠的操作列表，軟件工程則類(lèi)似于工業(yè)工程，對(duì)于工業(yè)工程師來(lái)說(shuō)，程序就是一天工作的規(guī)劃和操作。以前，軟件工程師操縱計(jì)算機(jī)，使其正確工作并求解問(wèn)題，當(dāng)時(shí)軟件的核心是數(shù)據(jù)的組織和算法的實(shí)現(xiàn)。直到今天，越來(lái)越多的底層工作，如內(nèi)存管理、網(wǎng)絡(luò)通信等都已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，或者可以實(shí)現(xiàn)代碼重用。這樣，軟件工程師無(wú)須直面機(jī)器代碼，而是使用高級(jí)語(yǔ)言、集成工具，把更多思考留給軟件問(wèn)題本身。軟件制造復(fù)雜多變，其難度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)工業(yè)工程。隨著軟件的功能越來(lái)越強(qiáng)、使用越來(lái)越方便、規(guī)模越來(lái)越大、復(fù)雜程度越來(lái)越高，現(xiàn)在構(gòu)建軟件系統(tǒng)注定比以前更加困難。
　　在解決上述復(fù)雜、困難的問(wèn)題過(guò)程中，出現(xiàn)了軟件設(shè)計(jì)和體系結(jié)構(gòu)。復(fù)雜性是軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中固有的特質(zhì)，而軟件設(shè)計(jì)在于幫助軟件工程師駕馭這種復(fù)雜性。
　　作為軟件開(kāi)發(fā)的核心活動(dòng)之一，軟件設(shè)計(jì)對(duì)開(kāi)發(fā)出滿足需求的高質(zhì)量軟件起著關(guān)鍵作用。軟件設(shè)計(jì)需要綜合考慮軟件系統(tǒng)的各種約束條件，并給出最優(yōu)方案。設(shè)計(jì)方法的快速發(fā)展和應(yīng)用程序的大量部署，使得現(xiàn)有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的代碼構(gòu)成差異很大。隨著應(yīng)用軟件市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，用戶需求交付越來(lái)越快、系統(tǒng)功能越來(lái)越多、性能要求越來(lái)越可靠，結(jié)果就有了復(fù)用現(xiàn)有系統(tǒng)代碼、代碼外包、采購(gòu)商品化構(gòu)件進(jìn)行系統(tǒng)集成。在這種大環(huán)境下，軟件工程師不能僅憑一種程序設(shè)計(jì)方法，按照設(shè)計(jì)書(shū)逐步進(jìn)行開(kāi)發(fā)，而是要從閱讀、維護(hù)、遷移各種已有的系統(tǒng)和外包代碼開(kāi)始進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。程序設(shè)計(jì)方法隱藏在不同來(lái)源的代碼中，軟件工程師需要理解、復(fù)用、改造這些代碼，并應(yīng)全面了解各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。這中間不存在一種放之四海而皆準(zhǔn)的程序設(shè)計(jì)方法，各種方法都有其長(zhǎng)處和短處。例如，相對(duì)抽象和高級(jí)的方法，在提高開(kāi)發(fā)效率的同時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行效率的降低；相對(duì)低級(jí)和離硬件近的方法，盡管可能學(xué)習(xí)時(shí)間較短，但是適應(yīng)面卻受到了限制。適合的才是最好的，軟件工程師需要根據(jù)自己的情況，選擇適合的程序設(shè)計(jì)方法。
　　軟件如同建筑物，軟件設(shè)計(jì)不能脫離實(shí)用價(jià)值。今天，“軟件架構(gòu)師”這個(gè)在軟件領(lǐng)域負(fù)責(zé)軟件設(shè)計(jì)、分析、處理來(lái)自不同涉眾、不同關(guān)注點(diǎn)和需求關(guān)系的職位，已經(jīng)被普遍認(rèn)為是軟件開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的核心。在軟件工程方法中，軟件需求與軟件設(shè)計(jì)之間存在著一道很難逾越的鴻溝，從而很難有效地將需求轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的設(shè)計(jì)，而軟件體系結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，恰好在需求與設(shè)計(jì)之間架起一座“橋梁”，由此實(shí)現(xiàn)了軟件系統(tǒng)的需求向?qū)崿F(xiàn)的平坦過(guò)渡。軟件體系結(jié)構(gòu)是軟件架構(gòu)師洞見(jiàn)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、規(guī)律、原則、邏輯的過(guò)程，并對(duì)軟件開(kāi)發(fā)的各種外在因素、內(nèi)在動(dòng)力、人本屬性進(jìn)行集中關(guān)注和深入剖析。作為整體設(shè)計(jì)的刻畫(huà)，軟件體系結(jié)構(gòu)包括全局組織和控制結(jié)構(gòu)，有關(guān)通信、同步、數(shù)據(jù)存取的協(xié)議，設(shè)計(jì)構(gòu)件功能定義和物理分布，設(shè)計(jì)方案的選擇、評(píng)估、實(shí)現(xiàn)等。軟件設(shè)計(jì)的成功，在于有一個(gè)健壯、優(yōu)雅、靈活、易維護(hù)的軟件體系結(jié)構(gòu)。圍繞著比“類(lèi)”更大的粒度、更高的抽象，軟件體系結(jié)構(gòu)刻畫(huà)了系統(tǒng)的構(gòu)件組成、構(gòu)件的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的交互行為，并給出軟件設(shè)計(jì)的動(dòng)機(jī)，即其在功能目標(biāo)、非功能目標(biāo)、制約因素之間的權(quán)衡取舍。
　　智能制造業(yè)需要硬件、工藝、流程、知識(shí)的軟件化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)軟件的平臺(tái)化。伴隨“軟件定義”的挑戰(zhàn)，不得不說(shuō)，軟件系統(tǒng)無(wú)處不在，需要設(shè)計(jì)出在應(yīng)用形態(tài)上滿足新要求的軟件體系結(jié)構(gòu)來(lái)，這就是軟件給未來(lái)世界達(dá)成的目標(biāo)，也是軟件架構(gòu)師的機(jī)遇所在。
　　本書(shū)由秦航任主編，第1章、第14章由秦航編寫(xiě)，第2章由包小軍編寫(xiě)，第3章、第9章由夏浩波編寫(xiě)，第4章、第6章由邱林編寫(xiě)，第5章、第7章、第11章由張健編寫(xiě)，第8章、第10章由徐杏芳編寫(xiě)，第12章、第13章由胡森森編寫(xiě)，全書(shū)由秦航負(fù)責(zé)統(tǒng)稿，由王同喜任主審。借此機(jī)會(huì)，編者謹(jǐn)向?yàn)楸緯?shū)付出辛勤勞動(dòng)和智慧的老師及全體同仁表示誠(chéng)摯的謝意。
　　本書(shū)可作為高等院�！败浖�設(shè)計(jì)與體系結(jié)構(gòu)”課程的教材或教學(xué)參考書(shū)，也可供有一定實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的軟件工程人員和需要開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件的廣大計(jì)算機(jī)用戶閱讀參考。
　　由于作者水平有限，書(shū)中不當(dāng)之處在所難免，敬請(qǐng)廣大讀者和專(zhuān)家提出寶貴意見(jiàn)，以幫助作者不斷地改進(jìn)和完善。