7种软件架构建模语言

由于软件的复杂性,始终需要以图形方式可视化软件架构并与其他人进行交流。对这些系统及其抽象进行建模和图表化使我们能够分析和改进设计,从而在构建它们时获得更高质量的实现。

在本文中,我们将比较 7 种流行的可视化建模语言。

1、统一建模语言(UML)
UML 统一建模语言是由一群软件工程师和研究人员在 20 世纪 90 年代创建的,现在由对象管理组(OMG)维护。UML 是一种图形语言,为软件系统建模提供了一组标准符号和表示法。UML 2.5 包括 14 种不同的图表类型,用于对软件开发生命周期的各个部分进行建模。

优点

  • UML 提供了强大且广泛的标准化符号,可以改善大型组织中的沟通。
  • 需要时可以灵活地仅使用符号的特定部分。
  • 该工具通常支持代码生成,这可以加快开发速度。

缺点
  • 复杂的符号对于初学者来说是一个陡峭的学习曲线,无法有效地学习和使用。
  • UML 可能过于复杂且耗时,特别是对于小型且简单的软件系统。
  • 这些工具通常价格昂贵、难以使用并且需要培训。

2、C4模型
C4 模型是一种轻量级结构化方法,用于为特定受众可视化软件架构。它由软件架构师兼作者Simon Brown于 2011 年创建。C4 模型本质上只有两件事:一组通用抽象的层次结构和四种标准图表类型。C4 模型与符号无关,这意味着没有规定标准形状、颜色或样式。

优点

  • 分层结构允许为需要的受众提供更多技术细节。
  • 简单易学,非常适合工程师、利益相关者和非技术团队成员理解。
  • C4 模型灵活且适应性强,因此可以用于各种工具和符号。

缺点
  • 对于需要各种图表类型(例如用例图、活动图和类图)的大型组织来说,一组有限的功能可能会受到限制。
  • C4 模型仍然越来越受欢迎,但与 UML 等标准相比,并没有得到广泛采用。
  • 有一些 C4 模型工具,但与更成熟的建模语言相比,其数量仍然相对有限。

3、ArchiMate
ArchiMate是一种开放且独立的企业架构建模语言。它由The Open Group于 2011 年开发,The Open Group 是一个开发和维护多项开放标准的行业联盟。它提供了三个抽象层(业务、应用程序和技术)、标准建模元素(包括业务参与者、业务流程和应用程序组件)以及它们之间的关系。

 优点

  • ArchiMate 提供了一个全面的框架,具有广泛的抽象和符号来描述和交流架构。
  • 包括用于区分架构组件类型的颜色编码方案。
  • 旨在与其他企业架构标准(例如 TOGAF 和 BPMN)兼容。

缺点
  • 尽管在欧洲广泛使用,但在世界部分地区的采用仍然有限。
  • ArchiMate 是一种复杂的建模语言,需要时间来学习如何有效地使用它,这对某些人来说可能是进入的障碍。
  • 通常与特定的软件工具一起使用,这有时会限制 ArchiMate 模型的可移植性。

4、开放组架构框架(TOGAF)
Open Group 架构框架(TOGAF)是一个企业架构框架,分为 4 个关键领域:业务、应用程序、数据和技术。它最初由The Open Group于 1995 年创建,该组织还负责维护 ArchiMate。TOGAF 提供了全面、系统的方法,包括企业架构开发和实施的分步流程。
优点

  • 提供全面且适应性强的语言,这意味着组织可以随着时间的推移对其进行定制以满足其特定需求
  • 供应商中立,这意味着它可以与任何技术或供应商解决方案一起使用,从而为组织提供灵活性。
  • TOGAF是被世界各地组织广泛认可和使用的行业标准,可以为利益相关者提供保证和可信度。

缺点
  • 对于那些不熟悉该框架的人来说,TOGAF 和 ADM 流程可能特别难以学习,并且可能需要大量时间来实施。
  • TOGAF 对标准和治理的重视对于一致性非常有帮助,但也存在变得过于僵化和不灵活的风险。
  • 认证和培训可能很昂贵,这对于一些想要使用该框架的组织来说可能是一个障碍。

5、业务流程模型和符号(BPMN)
BPMN是一种图形建模语言,为业务流程、活动、事件、网关、流和工件提供标准符号。它是分析和改进业务流程的强大工具。BPMN 最初由一组组织于 2004 年创建,并引起了人们的不满,此后一直由对象管理组(OMG) 维护。
优点

  • BPMN 旨在易于技术和非技术利益相关者理解,使其适合广泛的受众。
  • 提供易于理解的标准符号,并弥合设计和实施业务流程的沟通差距。
  • 子模型以一种让查看者可以轻松发现最适合他们的区域的方式划分图表。

缺点
  • 该符号很全面,并且可能很难端到端学习,这意味着对于那些生成模型的人来说可能会有一个陡峭的学习曲线。
  • 尽管有明确的标准,但一些供应商实现和执行 BPMN 图的方式略有不同。


6、系统建模语言(SysML)
SysML是一种开源建模语言,它扩展了 UML,旨在分析复杂系统。它最初创建于 2001 年,后来被对象管理组织(OMG)采用。系统工程师使用 SysML 来交流和分析各种系统,例如:软件、硬件、信息、流程和人员。

优点

  • 消除了 UML 的软件特定限制,以允许对更广泛的系统(例如物理和人员)进行建模。
  • SysML 删除了 UML 的一些功能,使其更简单、更容易学习。
  • 为 UML 中有限的模型、视图和视点提供广泛的支持。

缺点
  • 由于SysML基于UML,因此它继承了UML的许多困难和缺点。
  • 关于图表需要多完整的模糊规则可能会导致错误。
  • 各种 SysML 工具之间缺乏互操作性使得共享模型变得困难。

7、 4+1视图模型
4+1是一种图模型,用于使用多个并发视图来描述大型系统,每个视图都从不同的利益相关者的角度来看。它于 1995 年由加拿大软件工程师 Philippe Kruchten 首次提出。它定义了5个视图,分别是逻辑视图、过程视图、开发视图和场景。

 优点

  • 该方法允许利益相关者轻松使用对他们来说最重要的模型区域。
  • 4+1 非常适合组织和提供图表和系统信息的结构。
  • 如果视图对模型没有贡献,则可以省略它们。

缺点
  • 4+1 不强制执行正式的符号或标准,这可能导致模型应用方式不一致。
  • 可能无法为某些领域的设计决策提供足够的细节,例如安全性、性能或可扩展性。
  • 不适合非常小的系统或具有非常特定重点的系统。

其他
ADL(Architecture Description Language)架构描述语言:

  • ADL 是一种专门用于描述软件体系结构的语言。它提供了一种方式来表示组件、连接、接口等构建块,以及它们之间的关系。

DSL(Domain-Specific Language)领域特定语言:

  • DSL 是一种为特定领域(特定问题或任务)设计的语言。在软件架构方面,DSL 可以定制用于特定领域的建模语言,以提高描述和分析的精确性。

MARTE(Modeling and Analysis of Real-Time and Embedded systems)实时嵌入式系统建模和分析:

  • MARTE 是一种建模语言,专注于嵌入式系统的实时性能和行为建模。

总结
这些语言和方法可根据项目的特定需求和复杂性进行选择。每种语言都有其优势和适用领域,开发人员可以根据项目的要求选择最合适的建模语言。