توسعه سیستم‌های نرم‌افزاری به بهترین شکل با معماری نرم افزار

هدف یک نرم افزار خوب ارائه خدمات با کیفیت در یک محیط است. اگر فرایند ساخته شدن یک برنامه نرم افزاری را دیده باشید، پیچیدگی آن را درک خواهید کرد. معماری کلی هر محصول نرم افزاری، استفاده از آن را برای کاربر بسیار ساده می‌کند. فرایند ساخت نرم افزار از تعدادی عناصر تشکیل شده که کد گذاری بخش کوچکی از آن می‌باشد. همه ما روزانه به نوعی از معماری نرم افزار استفاده می‌کنیم. بدون اینکه متوجه آن شویم؛ از ارسال یک پیام در واتس اپ گرفته تا سفارش آنلاین از رستوران مورد علاقه خود. این فناوری پایه و اساس شکل گیری فناوری است که بیشتر مردم حتی از وجود آن اطلاعی ندارند. طراحی نرم افزار بخشی جدایی ناپذیر از طراحی کلی سیستم است. پس چرا زیاد در مورد آن نمی‌دانیم؟ در این مقاله درباره این تکنولوژی مدرن و پرکاربرد بیشتر توضیح می‌دهیم.

معماری نرم افزار چیست؟

معماری نرم افزار، سیستم یک سازمان یا ساختار سیستم آن را به تصویر می‌کشد و نحوه رفتار آن را توضیح می‌دهد. سیستم مجموعه‌ای از مولفه‌ها را نشان می‌دهد که عملکرد یا مجموعه‌ای از عملکردهای خاص را انجام می‌دهند. به عبارت دیگر، Software Architecture پایه محکمی را فراهم می‌کند که بر اساس آن می‌توان ساختن نرم ‌افزار را آغاز کرد. تصمیماتی که برای ساخت نرم افزار گرفته می‌شود بر کیفیت، عملکرد و موفقیت کلی سیستم تاثیر می‌گذارد. در نظر نگرفتن مشکلات رایج و عواقب طولانی مدت آن سیستم شما را در معرض خطر قرار خواهد داد.

چندین الگو و اصول معماری وجود دارد که معمولا در سیستم‌های مدرن استفاده می‌شود که اغلب به عنوان سبک‌ معماری شناخته می‌شوند. گفتنی است معماری یک سیستم نرم افزاری به یک سبک معماری واحد محدود نمی‌شود. پس از جمع ‌آوری نیازهای تجاری، تیم توسعه‌ دهنده کار بر روی مشخصات مورد نیاز نرم‌ افزار (SRS) را شروع می‌کند. به همین ترتیب این فرایند مراحل مختلفی مانند: آزمایش، راه اندازی، تعمیر و نگهداری و غیره طی می‌کند. توسعه نرم ‌افزار در چندین مرحله انجام می‌شود که تمام آن‌ها تحت چرخه عمر توسعه نرم افزار (SDLC) قرار می‌گیرند.

چه مواردی که در ساختار نرم افزار تعریف می‌شوند؟

نرم افزار سازماندهی اساسی یک سیستم را تعریف می‌کند و به زبان ساده‌تر یک راهکار ساختار یافته است. در واقع نحوه مونتاژ اجزای یک سیستم نرم افزاری، ارتباط بین آن‌ها را مشخص می‌کند. این معماری به عنوان یک طرح اولیه برای برنامه های نرم افزاری و پایه‌ای برای تیم توسعه دهنده عمل می‌کند. طراحی نرم افزار فهرستی از موارد را تعریف می‌کند که منجر به آسان‌تر شدن بسیاری از امور در فرآیند توسعه نرم‌ افزار می‌شود. معماری نرم افزار:

• ساختار و رفتار یک سیستم و همچین ساختار ارتباطی آن را تعریف می‌کند.
• رابطه مولفه را تعریف می‌کند.
• بر ساختار تیم تاثیر می‌گذارد.
• بر عناصر مهم تمرکز دارد.
• تصمیمات اولیه طراحی را به تصویر می‌کشد.

چرا معماری نرم افزار مهم است؟

این تکنولوژی تحت مرحله طراحی چرخه عمر توسعه نرم افزار قرار می‌گیرد. این یکی از مراحل اولیه کل فرآیند توسعه نرم افزار است. بدون طراحی نرم افزار، توسعه نرم افزار مانند: ساختن خانه بدون طراحی معماری خانه است. بنابراین این فناوری یکی از بخش‌های مهم توسعه نرم افزار است. از نظر فنی و توسعه در زیر دلایل اهمیت این معماری آورده شده است.

• ویژگی‌های کیفیت را برای بهینه سازی یک سیستم انتخاب می‌کند.
• نمونه سازی اولیه را تسهیل می‌کند.
• اجازه می‌دهد تا یک سیستم با جزئیات کامل ساخته شود.
• به مدیریت تغییرات در سیستم کمک می‌کند.

علاوه بر همه این‌ها، معماری نرم افزار برای بسیاری از عوامل دیگر مانند: کیفیت نرم افزار، قابلیت اطمینان نرم افزار، قابلیت نگهداری نرم افزار، پشتیبانی از نرم افزار و عملکرد نرم افزار و غیره نیز مهم است.

کاربرد معماری نرم افزار در مهندسی نرم افزار

این مفهوم در مهندسی نرم افزار به تجزیه و تحلیل ساختار یک سیستم کمک می‌کند و در عین حال برخی از جزئیات آن را پنهان می‌کند. طراحی نرم افزار بر روابط و نحوه تعامل عناصر و اجزا با یکدیگر تمرکز می‌کند، دقیقا همان کاری که مهندسی نرم افزار انجام می‌دهد. در واقع معماری نرم افزار و مهندسی نرم افزار اغلب با هم همپوشانی دارند و باهم ترکیب می‌شوند، زیرا بسیاری از قوانین هم در هر دو مفهوم یکسان هستند. در برخی مواقع مهندسی نرم ‌افزار تصمیمات می‌گیرد و طراحی نرم افزار از آن پیروی می‌کند.

توجه به این نکته ضروری است که معماری همان مهندسی نرم افزار است، اما برعکس آن معنایی ندارد. طراحی نرم افزار قادر است بین جزئیات و ساختار داخلی نرم افزار تمایز قائل شود. در حال حاضر، ساختار نرم افزار الگوی طراحی و ساخت سیستم‌های پیچیده را تعیین می‌کند.

ویژگی‌های مهم طراحی نرم افزار

معماران ویژگی‌های معماری نرم افزار را بسته به عملیات، ساختار و غیره به دسته‌های متنوعی تقسیم می‌کنند. در این بخش برخی از ویژگی‌های مهم این تکنولوژی توضیح داده شده است.

1. ویژگی‌های عملیاتی: دسترسی ،کارایی، قابلیت اطمینان، میزان خطای کم، مقیاس پذیری.
2. ویژگی‌های سازه: قابلیت پیکربندی، توسعه پذیری، پشتیبانی، قابل حمل بودن، قابلیت نگهداری.
3. ویژگی‌های مقطعی: دسترسی، امنیت، قابلیت استفاده، حریم خصوصی، امکان پذیری.

معماری نرم افزار از چند اصل تشکیل شده است؟

کلمه SOLID یک اصل از این مفهوم را تعریف می‌کند. این اصل برای جلوگیری از اشتباهات استراتژیک تولید محصول دنبال می‌شود. طراحی نرم افزار باید به اصل SOLID پایبند باشد تا از هر گونه شکست جلوگیری شود.

• مسئولیت واحد (Single Responsibility): هر سرویس باید یک هدف واحد داشته باشد.
• اصل باز-بسته (Open-Closed Principle): ماژول‌های نرم افزار باید مستقل و قابل گسترش باشند.
• اصل جایگزینی لیسکوف(Liskov Substitution Principle): خدمات مستقل باید بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و جایگزین یکدیگر شوند.
• اصل جداسازی رابط (Interface Segregation Principle): نرم افزار باید به چندین زیرمجموعه تقسیم شود و هیچ گونه افزونگی وجود نداشته باشد.
• اصل وارونگی وابستگی (Dependency Inversion Principle): ماژول‌های سطوح بالاتر نباید به ماژول‌های سطح پایین وابسته باشند و تغییرات در سطح بالاتر بر سطح پایین‌تر تاثیر نگذارد.

معایب و مزایای طراحی و ساخت نرم افزار

مزایا:

• یک پایه محکم برای پروژه نرم افزاری فراهم می‌کند.
• به افزایش عملکرد کمک می‌کند.
• هزینه ارتقا و توسعه را کاهش می‌دهد.

معایب:

• گاهی اوقات دریافت ابزارهای خوب و استاندارد برای معماری مشکل ساز می‌شود.
• پیش بینی اولیه موفقیت پروژه بر اساس معماری همیشه امکان پذیر نیست.
• از قسمت بالا مشخص است که ساخت نرم افزار چقدر برای توسعه یک برنامه نرم افزاری اهمیت دارد. بنابراین یک معماری خوب نیز وظیفه ارائه یک محصول نرم افزاری با کیفیت را بر عهده دارد.

اهمیت الگوی معماری و طراحی نرم افزار

الگوها در معماری اهمیت قابل توجهی دارند. زیرا می‌توانند مشکلات را در حوزه‌های مختلف حل کنند. و درخواست‌های پیچیده کاربر را به راحتی به قسمت‌های کوچک‌تر تقسیم می‌کند. در اینجا چند دلیل دیگر وجود دارد که چرا الگوهای معماری نرم افزار برای برنامه‌های نرم افزاری حیاتی هستند؟

تعریف ویژگی‌های اساسی یک برنامه

دانستن ویژگی‌ها، نقاط قوت و ضعف هر یک از این معماری‌ها برای یک انتخاب مناسب و همچنین رسیدن به اهداف کسب‌ و کار شما مهم است. بدیهی است که الگوهای معماری یک عامل تعیین کننده در تعریف ویژگی‌ها و رفتارهای اساسی یک برنامه می‌باشند. به عنوان مثال: برخی از الگوهای معماری را می‌توان به طور طبیعی برای کارهای مقیاس پذیر مورد استفاده قرار داد.

حفظ کیفیت و کارایی:

این احتمال وجود دارد که هر اپلیکیشنی که می‌سازید با مشکلات کیفی مواجه شود. با توجه به ویژگی‌های کیفیت توسعه نرم‌افزار شما، انتخاب یک الگوی معماری می‌تواند به حداقل رساندن مشکلات کیفیت و در عین حال حفظ کارایی کمک کند.

ارائه چابکی:

طبیعی است که برنامه‌های نرم افزاری در طول توسعه نرم افزار و حتی پس از تولید، دستخوش تغییرات متعددی شوند. بنابراین، برنامه ریزی برای ساختار کلی نرم افزار، کیفیت و کارایی بدون دردسر برنامه در آینده را فراهم می‌کند.

حل مسئله:

برنامه ریزی معماری نرم افزار چشم اندازی از نحوه عملکرد برنامه و اجرای آن را ارائه می‌دهد. در کنار معماری، توسعه ‌دهندگان می‌توانند بهترین شیوه‌ها را برای حل فرآیندهای پیچیده و خطاهای احتمالی در آینده پیاده سازی کنند.

افزایش بهره وری:

صرف نظر از مهارت‌ها و دانشی که فرد در مورد یک زبان برنامه نویسی یا برنامه دارد، باید اصول و استاندارد خاصی وجود داشته باشد. با وجود یک الگوی مناسب، شرکت‌ها می‌توانند سرعت وضعیت پروژه را تعیین نمایند. علاوه بر این، نرخ بهره وری با الگوی معماری بهبود میابد.

نتیجه گیری

معماری نرم افزار طراحی مربوط به ساختار و رفتار کلی سیستم را نشان می‌دهد. طراحی نرم افزار به افراد کمک می‌کند تا متوجه شوند که چگونه سیستم به کیفیت‌های اساسی مانند: قابلیت تغییر، در دسترس بودن و امنیت دست می‌یابد. یک معماری نرم‌افزار موثر، که توسط شیوه‌های معماری چابک (Agile architecture) پشتیبانی می‌شود، توسعه و تکامل مستمر سیستم را امکان ‌پذیر می‌سازد. چنین اقداماتی شامل مستند سازی عناصر معماری و روابط متقابل برای دستیابی به کیفیت‌های کلیدی است. هنگامی که تمام این شیوه‌ها به درستی انجام شوند، محصول باکیفیت، صرفه جویی در زمان و تکامل سیستم مقرون به صرفه را ممکن می‌سازند.

دانلود PDF مقاله معماری نرم افزار