LA ARQUITECTURA SOFTWARE. EL MODELO 4+1
Algunas notas breves sobre la arquitectura software y su modelización en 4+1...
La arquitectura software trata el diseño e implementación de la estructura de alto nivel del software. Es el resultado de ensamblar un cierto número de elementos arquitectónicos para satisfacer la funcionalidad y ejecución de los requisitos del sistema; así como los requisitos no funcionales del mismo: fiabilidad, escalabilidad, portabilidad, disponibilidad, etc. Perry y Wolf (1992) describen una arquitectura software como:
Arquitectura Software = {Elementos, Formas, Fundamento/Restricciones}
Es muy complejo capturar la arquitectura software en un sólo modelo (o diagrama). Para manejar esta complejidad se representan diferentes aspectos y características de la arquitectura en múltiples vistas. Una vista es “una presentación de un modelo, la cual es una descripción completa de un sistema desde una particular perspectiva” (Kruchten, 1995). El modelo más aceptado a la hora de establecer las vistas necesarias para describir una arquitectura software es el modelo 4+1 (Kruchten, 1995).
Este modelo define 4 vistas principlaes:
Figura 1. Modelo de vistas 4+1
Y una vista más, la "+1", que se muestra y traza en cada una de las anteriores y que está formada por las necesidades funcionales que cubre el sistema, y que en ocasiones identificamos como vista de "casos de uso". De donde deducimos que según este modelo, la arquitectura es en realidad evolucionada desde escenarios
El modleo 4+1 aplica la ecuación de Perry y Wolf (1992) de forma independiente para cada vista, por ejemplo, cada vista puede definir un conjunto de elementos para su uso (componentes, contenedores y conectores).
Cada vista es descrita usando su particular y más adecuada notación (por ejemplo, existen diagramas UML que se adapatan más a una vista que otra). Para cada vista los arquitectos pueden escoger cierto esquilo arquitectónico (patrón arquitectónico), permitiendo la coexistencia de múltiples estilos en un sistema.
Y por último, también comentar que el modelo de vistas “4+1” es “genérico”: otras notaciones y herramientas a parte de UML pueden usarse, y cualquier método de diseño, especialmente para las descomposiciones lógicas y de proceso.
Soporta el análisis y la especificación de los requisitos funcionales: lo que el sistema debería proporcionar en términos de servicios a sus usuarios. El sistema se descompone en un conjunto de abstracciones clave tomadas mayormente del dominio del problema, en forma de objetos o clases. En esta vista se usan comúnmente los diagramas de clases, los de interacción y objetos.
Se tratan algunos requisitos no funcionales. Ejecución, disponibilidad, tolerancia a fallos, integridad, etc. Esta vista también especifica que hilo de control ejecuta cada operación identificada en cada clase identificada en la vista lógica. La vista se centra por tanto en la concurrencia y distribución de procesos.
La vista de desarrollo o despliegue se enfoca en la organización de los módulos software en el entorno de desarrollo. El software es empaquetado en pequeños trozos (librerías de programa, subsistemas, componentes, etc.), los subsistemas se organizan en capas jerárquicas, y cada capa proporciona una interfaz bien definida a sus capas superiores
La vista de desarrollo toma por tanto requisitos internos relacionados con facilidad de desarrollo, gestión del software (reparto de requisitos, trabajo del equipo), evaluación de costes, planificación, monitorización del progreso del proyecto, reutilización, portabilidad, seguridad y restricciones impuestas por las herramientas o por el lenguaje de programación
Esta organización del software se suele apoyar en diagramas de módulos o de subsistemas que muestran las relaciones de exportación (export) e importación (import).
Y destacar que podrá describirse la vista de desarrollo por completo solamente después de haber identificado todos los elementos software.
La vista física se centra en los requisitos no funcionales, tales como la disponibilidad del sistema, la fiabilidad (tolerancia a fallos), ejecución y escalabilidad. Y también presenta cómo los procesos, objetos, etc., corresponden a nodos de proceso:
Varias configuraciones físicas pueden usarse. La correspondencia de el software a los nodos debe ser altamente flexible y tener el mínimo impacto en el código fuente.
La vista de escenarios corresponde con instancias de casos de uso que unifican todas las vistas. Así, desde casos de uso se debiera poder hacer una trazabilidad a todos los componentes del sis tema software, viendo, por ejemplo, que máquinas, o clases, o componentes, o .jar, o procesos, son los responsables de que el sistema cubra una cierta funcionalidad.
Como sucede en otras muchas ocasiones, si bien el modelo no es una metodología si que "sugiere" un método de trabajo. Parece lógico que la vista de escenarios o casos de uso sea la de arranque, y que de ahí se pase a la vista lógica. Desde la vista lógica afrontaremos la de desarrollo y procesos, una vez que tenemos por ejemplo las clases definiremos maneras de agruparlas y modos de ejecución. Para con todo concluir en la vista física. Todo ello, obviamente, con sus correspondientes y típicas iteraciones.
Se ha ido exponiendo a lo largo de la explicación de cada una de las vistas su translación a un lenguaje de modelado concreto como UML. Hya que tener en cuenta que UML nace casi a la vez que el modelo 4+1, por lo que en un origen no existía una clara relación entre ambos, lo que amenudo produce confusión al diseñador que en la actualidad quiere modelar una arquitectura con ambas herramientas. A modo de resumen la translación se presenta en la siguiente tabla:
D. Garlan and M. Shaw, "An Introduction to Software Architecture," Advances in Software Engineering and Knowledge Engineering, Vol. 1, World Scientific Publishing Co., Singapore, 1993.
Perry D. E., Wolf A. L., “Foundations for the Study of Software Architecture,” ACM Software Engineering Notes, 17, 4, October 1992, 40-52.
K.P. Birman and R. Van Renesse, Reliable Distributed Computing with the Isis Toolkit, IEEE CS Press, Los Alamitos, Calif. 1994.
© Copyright Javier Garzás, all rights reserved. All material on this site is copyrighted. For articles attributed to named authors, they are the copyright of the corresponding authors. Any unattributed articles are copyright Javier Garzás. Please link freely to this site, but if you want to copy any of the materials you should contact the authors first.