Sobre as práticas de arquitetura de software

Este capítulo possui uma versão mais recente:

Arquitetura de software são as coisas importantes de um software. O que quer que isso seja.
Ralph Johnson (não Martin Fowler)

Desenvolvimento de software é cada vez mais relevante. É difícil imaginar qualquer atividade, em qualquer empresa, em qualquer segmento, que não seja suportada, direta ou indiretamente, por algum tipo de sistema digital. Software bem-feito é, cada vez mais, premissa para a competitividade. Logo, mesmo empresas que não se declaram tecnológicas, tem a tecnologia como competência essencial. Nesse contexto, arquitetura de software ganha relevância, bem como a atuação do arquiteto.

Software bem-feito atende os objetivos do negócio, respeitando restrições e atingindo atributos de qualidade. Além disso, por sua importância, tem sua estratégia evolutiva bem definida. A arquitetura do software bem-feita é premissa para software bem-feito.
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Todo software tem sua arquitetura. Algumas emergem de forma não supervisionada e, por isso, têm qualidade questionável, implicando em software também de qualidade questionável. Boas arquiteturas dificilmente acontecem sem a atuação de alguém competente como responsável.

Eventualmente, bons sistemas são desenvolvidos a partir das “cicatrizes” do time. Ou seja, utilizando arquiteturas de sistemas desenvolvidos com êxito no passado como referência para uma nova solução. Entretanto, isso não é indicativo de que conhecimentos relacionados a arquitetura sejam menos importantes, apenas indica que decisões arquiteturais podem, eventualmente, ser “requentadas” para resolver cenários com problemas de negócio, restrições ou atributos de qualidade similares.
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Empresas de varejo, com frequência, contratam pessoas técnicas que tenham experiência atuando no varejo, por exemplo. Essa “preferência” se justifica pela intimidade com aspectos arquiteturais específicos.

Há também, sistemas que evoluem suas arquiteturas com base em modismos, influências de terceiros ou preferências difíceis de justificar. Nestes cenários, prejuízos acabam sendo percebidos mais tarde e por muito tempo. Geralmente, no longo prazo, tais soluções se convertem em “colchas de retalhos” com custo crescente de manutenção.
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Como um projeto de software pode ter um “atraso” de mais de um ano? … Um dia de cada vez. (Frederick P. Brooks Jr.)


As oportunidades são muitas e os riscos são cada vez maiores – negócios e tecnologia mudam e evoluem em ritmo cada vez mais acelerado. Ter ciência da importância de desenvolver sistemas com boas arquiteturas deve fazer parte, cada vez mais, da proposição competitiva das organizações. Profissionais com habilidades em conceber e implementar tais arquiteturas serão cada vez mais valorizados, independente do título que se dê a posição que ocupam.
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O que é arquitetura de software

Embora não exista consenso absoluto sobre o conceito, alguns aspectos são amplamente aceitos. Qualquer discussão madura sobre a arquitetura de um software aborda, de maneira mais ou menos qualificada, seus componentes, a responsabilidade destes e a forma como eles se relacionam. Aliás, isto está alinhado com a definição proposta pelo IEEE, que é uma das mais mencionadas.
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Arquitetura de software pode ser definida como a organização fundamental de um sistema, seus componentes, as relações entre eles e o ambiente que guia seu design e evolução. (IEEE Standard 1471)

Indiretamente, a referência a componentes, relacionamentos e responsabilidades também está presente na definição proposta no excelente “Software Architecture in Practice“. 
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A arquitetura de software de um programa ou sistema computacional é a estrutura ou estruturas do sistema que abrange os componentes de software, as propriedades externamente visíveis desses componentes e as relações entre eles (Bass, Clements e Kasman)

A arquitetura de um software não é um conjunto de diagramas, produzidos por alguém, frequentemente desatualizados. Os diagramas, aliás, são apenas um modelo, uma representação, da arquitetura real que está ou estará implementada no software.

As melhores arquiteturas, geralmente, tem componentes com baixo acoplamento. Ou seja, que funcionam e evoluem de maneira independente, com pouco impacto nos demais, tanto na manutenção quanto na operação, além do ganho em testabilidade (que é um ganho mais amplo, de engenharia). Por outro lado, arquiteturas ruins geralmente tem componentes fracamente delimitados, com forte sobreposição, difíceis de manter e, sobretudo, caros para evoluir.
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A relação de arquitetura com design de software

Quando falamos sobre arquitetura, invariavelmente falamos sobre design de software. Entretanto, o oposto não é verdadeiro. As decisões sobre design que são parte da arquitetura de um software são aquelas que tem relação direta com o atendimento dos objetivos do negócio, respeito a restrições e atendimento dos atributos de qualidade.

A decisão de isolar acesso ao banco de dados em uma “classe repositório”, por exemplo, é uma decisão de design, mas, dificilmente será uma decisão de arquitetura. Afinal, dificilmente será fundamento para atendimento dos objetivos de negócio, respeito a restrições e atributos de qualidade. Por outro lado, a adoção de um cache é, quase sempre, uma decisão de arquitetura pois, este componente pode ser a resposta para atender atributos de qualidade como disponibilidade e performance.

Construir um software cloud-ready também é uma decisão de arquitetura, bem como adotar um ou outro fornecedor de nuvem. Aliás, as escolhas do banco de dados, das linguagens de programação, dos frameworks tanto para frontend quando backend também são exemplos de resoluções arquiteturais pois, certamente, terão implicações relevantes para a continuidade do software, logo, condições para atender o negócio e implicações sobre o orçamento (uma das restrições mais comuns).

Especificidades sobre injeção de dependências, composição ou agregação de classes, nomes de métodos e variáveis e, até mesmo princípios SOLID, quando relacionados a aspectos diretamente ligados ao código, são bons exemplos de design, mas não de arquitetura.
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A maioria das decisões de design são individuais, em conformidade com os acordos estabelecidos pelo time de desenvolvimento e acontecem o tempo todo. Algumas decisões de design relacionadas com a arquitetura, por outro lado, têm impacto maior e são menos frequentes. Decisões arquiteturais raramente são produtos do trabalho individual.

Finalmente, decisões de arquitetura geralmente são mais difíceis e custosas de revisitar. Daí, talvez, venha a definição vaga de Ralph Johnson que utilizei na citação de abertura.

A relação de arquitetura com engenharia de software

A disciplina de engenharia de software contempla não apenas a escrita de código, mas todas as ferramentas e processos que uma organização usa para construir e manter o software ao longo do tempo. (Winters, Manshreck e Wright)

Arquitetura de software é uma das disciplinas da engenharia. Não mais, não menos!

A engenharia de software não é estática e trata do “ciclo de vida” do software. De forma análoga, a arquitetura de software tampouco é estática, ou seja, a arquitetura evolui na mesma medida em que os objetivos de negócio podem ser redefinidos, restrições são revisadas e atributos de qualidade determinados.
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Há sempre, pelo menos, duas visões a respeito da arquitetura. A primeira, trata da arquitetura como ela está (AS-IS). A segunda, projeta como a arquitetura deverá ser (TO-BE). Seja, para adequar aos novos tempos, seja para compensar dívidas técnicas.
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Quanto mais explícitas forem as condições atuais (AS-IS) e mais explícitas forem as expectativas para o futuro (TO-BE), mais fácil será planejar a evolução arquitetural através de “arquiteturas intermediárias”.

Alinhamento de propósito habilita a autonomia para atuação.

A arquitetura de software deve considerar e respeitar as outras disciplinas de engenharia ou, pelo menos, tê-las em consideração.

O projeto da Torre de Babel falhou por falta de comunicação, e por causa dessa falta, a organização falhou. (Frederick P. Brooks Jr.)

A relação da arquitetura de software com a estrutura organizacional

Tratar da arquitetura de um software implica, fatalmente, em tratar da estrutura da organização que o utiliza e vice-versa.

Organizações que desenvolvem sistemas de software tendem a produzir sistemas que são cópia das estruturas de comunicação dessas empresas. (Melvin Conway)

A estrutura dos componentes de um software impacta na formação dos times que vão desenvolver o software. Não há, por exemplo, chances de implementar arquiteturas baseadas em microsserviços em estruturas organizacionais com times monolíticos. Se o time for indivisível, o software também o será!

A arquitetura de software, porém, excede a estrutura dos times de desenvolvimento. Na prática, a estrutura de componentes de um software acaba impactando também a própria estrutura corporativa da empresa que adotará o produto tecnológico. Isso leva, por exemplo, a profundas modificações, mesmo em empresas sólidas, quando há migração de um sistema chave ou, ainda, resistência acentuada a mudança e aumento dos custos.

As práticas da arquitetura de software

As decisões de design que tem relação com a arquitetura são tão importantes que, idealmente, devem ser tomadas obedecendo algumas boas práticas. Ou seja, replicando os comportamentos comuns adotados por times eficientes que produzem software de boa qualidade, que atendem os objetivos do negócio, respeitando restrições a atingindo atributos de qualidade.

As práticas de arquitetura de software maximizam a produtividade. Ou seja, a relação entre o valor obtido (desempenho) e o esforço dispensado (empenho). De maneira análoga, boa arquitetura maximiza o resultado, otimizando o investimento. Em termos simples, boa arquitetura de software colabora para melhorar o ROI de iniciativas de desenvolvimento e reduzir o TCO.

As melhores práticas de arquitetura de software invariavelmente acionam as partes interessadas (stakeholders) para explicitar e atualizar os objetivos do negócio que precisam ser atingidos, focando nos resultados e não na forma. Elas também devem diagnosticar, até o último momento responsável, as restrições que devem ser observadas e assegurar que elas sejam respeitadas. Finalmente, também devem inferir os atributos de qualidade que garantem a eficiência no atendimento do negócio e das restrições.

As melhores práticas de arquitetura resolvem de maneira mais leve os principais trade-offs – direções conflitantes que precisam ser observadas – que emergem no levantamento dos objetivos e das restrições. Por exemplo, disponibilidade – um atributo de qualidade – conflita com segurança – uma restrição, afinal, disponibilidade implica em adição de componentes que ampliam a “superfície de ataque”.

A abrangência da arquitetura de software

As decisões arquiteturais impactam, obviamente, nas atividades de desenvolvimento, mas também tem relação com a manutenção, atualização, entrega (deploy) e operação do software. Por isso, arquitetura de software é parte do esforço de engenharia, que é mais amplo.

A boa engenharia de software, conforme a Google, contempla todas as atividades que habilitam um sistema a suportar as mudanças de escala, ao longo do tempo, sem sacrificar a eficiência. Seguramente, as decisões arquiteturais são parte crucial para o sucesso da engenharia.

A decisão de adotar microsserviços, por exemplo, transfere parte da complexidade de desenvolver um software para sua operação. Há mais o que operar e monitorar e obrigam a adoção de abordagens mais modernas e automatizadas. Não raro, microsserviços é uma tentativa de resolver um problema criando outro pior!

A “estratégia” na arquitetura de software

Estratégia é um padrão coerente para tomada de decisões. Ou seja, quando todas as pessoas de um grupo tomam decisões seguindo um mesmo padrão coerente, obedecendo um conjunto estável de critérios, diz-se que estão alinhados a uma mesma estratégia – mesmo quando, eventualmente, as decisões em si sejam diferentes.

Quando um time de desenvolvimento adota boas práticas de arquitetura, seus membros seguem uma estratégia comum para suas escolhas e isso é extremamente importante. Afinal, para cada problema tecnológico há uma continuidade crescente de respostas viáveis – com prós e contras – que dificultam o consenso. A alternativa selecionada deve ser aquela que for mais aderente aos objetivos de negócio, restrições e atributos de qualidade.

Na prática, isso significa, por exemplo, que qual framework utilizar no frontend, por exemplo, é menos relevante, sob a perspectiva da arquitetura, que os critérios que foram utilizados para adotar tal tecnologia.

O arquiteto de software

Todo software tem uma arquitetura. Nem sempre, entretanto, ela é suportada por boas práticas arquiteturais.

Há quem defenda que as boas práticas arquiteturais devem ser reforçadas por todo o time de desenvolvimento e eu concordo com isso. Entretanto, também entendo que algo que é responsabilidade de todos, acaba recebendo cuidados de ninguém. O arquiteto de software, em um time de desenvolvedor de software, é o responsável por garantir que boas práticas de arquitetura sejam adotadas.

O arquiteto apoia os esforços de engenharia de software, tomando decisões que facilitem a gestão do ciclo de vida de um produto tecnológico.

Em um mundo onde especialistas sabem cada vez mais sobre cada vez menos, não se pode esperar que uma única pessoa seja capaz de tomar todas as decisões importantes relacionadas com a arquitetura. Entretanto, parece coerente ter alguém preocupado e responsável por garantir que essas decisões sejam tomadas – este é o papel do arquiteto.

O arquiteto de software é, idealmente, um orquestrador. Ele garante que todas as partes interessadas sejam ouvidas e suas ponderações sejam levadas em conta na formulação da arquitetura. Para isso, elabora e mantém artefatos abrangentes que facilitam o engajamento.

O arquiteto de software deve, de tempos em tempos, revisar a estrutura de componentes e suas relações de um software para garantir que os objetivos do negócio serão atingidos, as restrições obedecidas e os atributos de qualidade atendidos. Além de tudo isso, o arquiteto deve adotar postura “provocativa” para verificar se a entrega está maximizada frente ao melhor custo.

Há, certamente, muitos times de tecnologia que tem sucesso em fazer entregas sem ninguém ocupando, formalmente, a posição de arquitetura. Entretanto, esses times são compostos ou, pelo menos, liderados por desenvolvedores muito experientes. Nesses casos, esses desenvolvedores tem cicatrizes relacionadas a decisões arquiteturais semelhantes as que são necessárias para o projeto em que estão trabalhando, diminuindo o risco da ausência do pensamento arquitetural mais especializado. Há ainda, claro, pessoas executando o ‘papel de arquiteto’, sem o devido reconhecimento formal.

O arquiteto não é, necessariamente, um “dev sênior-sênior”

Em minha experiência, não conheci nenhum arquiteto de software que não tenha sido, também, excelente desenvolvedor. Entretanto, embora exista correlação, não consigo identificar causalidade.

Muito da confusão do arquiteto com um “dev sênior-senior” surge da incapacidade das empresas de ajustarem um plano de carreira adequado para times de tecnologia. Não raro, a posição do arquiteto de software é ofertada como uma promoção (um próximo passo natural) para um desenvolvedor e este não é o caso.

O arquiteto de software precisa de soft skills suficientes para poder interagir com os diferentes stakeholders de maneira qualificada. Além disso, deve ter capacidade de abstração suficiente para representar componentes complexos de maneira compreensível. Finalmente, precisa ter “sensibilidade técnica” para identificar falhas arquiteturais e acionar as pessoas certas para que as decisões sejam as mais assertivas.

A alocação de uma pessoa em atividades de arquitetura pode variar significativamente conforme a complexidade ou os riscos do software que está sendo desenvolvido. Em muitos cenários, o arquiteto tem tempo para escrever código. Outras vezes, as atividades de orquestração podem ser demandantes ao ponto de que não sobre tempo para escrever código em quantidade relevante.

Importante, porém, destacar que hard skills nunca serão um problema, muito pelo contrário!

Este é o início de uma longa jornada…

Gosto muito da ideia de dar passos consistentes na direção certa, o tempo todo. Nesta introdução, tentei consolidar impressões sobre arquitetura de software, suas práticas e as atribuições de um arquiteto. Nos próximos capítulos, vou apresentar algumas “boas práticas” de arquitetura que tenho vivenciado como arquiteto e consultor.

// TODO

Antes de avançar para o primeiro capítulo, recomendo as seguintes atividades:

  • Reflita sobre as práticas de arquitetura de software que você tem presenciado. O que tem funcionado? O que não tem gerado os resultados esperados?
  • Você consegue relacionar os principais componentes do software que está desenvolvendo, suas responsabilidades e a forma como estes se relacionam?
  • Você consegue relacionar os objetivos de negócio que precisam ser atingidos usando o software que está ajudando a desenvolver? Conhece as principais restrições? Saberia explicitar os atributos de qualidade?

Referências bibliográficas

BASS, Len; CLEMENTS, Paul; KASMAN, Rick. Software Architecture in Practice. 3. ed. Old Tappan, Nj: Pearson Education, 2012. (The SEI Series in Software Engineering).

BROOKS JUNIOR, Frederick P.. O mítico homem-mês: ensaios sobre engenharia de software. Chapel Hill, Nc: Addison-Wesley, 1995. Edição de Aniversário.

FOWLER, Martin. Software Architecture Guide. 2019. Disponível em: https://martinfowler.com/architecture/. Acesso em: 6 abr. 2021.

SEVERO JUNIOR, Elemar R. A lei de Conway: fundamentos de arquitetura de software. Fundamentos de Arquitetura de Software. 2020. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=3vC2vNwPoo8. Acesso em: 8 abr. 2020.

WIKIPEDIA. IEEE 1471. Disponível em: https://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_1471. Acesso em: 6 abr. 2021.

WINTERS, Titus; MANSHRECK, Tom; WRIGHT, Hyrum (org.). Software Engineering at Google: lessons learned from programming over time. Gravenstein Highway North, Ca: O’Reilly Media, Inc, 2020.

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Marcio Pereira
Marcio Pereira
3 anos atrás
Feedback no conteúdo deste capítulo Eventualmente, bons sistemas são desenvolvidos a partir das "cicatrizes" do time. Ou seja, utilizando arquiteturas de sistemas desenvolvidos com êxito…" Ler mais »

Quem nunca olhou um software que desenvolveu e fez a seguinte afirmação “Ah, hoje eu teria feito de outra forma!”. Esse diagnóstico, entretanto (e infelizmente), está relacionado às nossas “cicatrizes”, sejam por pressa à época que o software tenha sido desenvolvido, seja por ausência em conhecimento de boas práticas de modelagem e implementação. Seja qual for a razão, essa reflexão deveria estar no dia-a-dia através de refatorações. Mas software “refatorável” não deve ser confundido com software reconstruível. O primeiro depende de uma sinais fisiológicos de que há oportunidade para se reorganizar o código existente enquanto que o seguinte está mais relacionado ao retrabalho. Como disse Pressman em seu celebrado livro de Engenharia de Software: “Software não desgasta, mas deteriora”.

Marcelo Amaral
Marcelo Amaral
3 anos atrás

O tópico “O arquiteto não é, necessariamente, um “dev sênior-sênior”” poderia mencionar a relação entre responsabilidades e autoridades do Arquiteto de Software. O trecho “O arquiteto de software precisa de soft skills suficientes para poder interagir com os diferentes stakeholders de maneira qualificada.” me traz a impressão que o arquiteto de software deve convencer os stakeholders e seus pares desenvolvedores. Demandas de negócio e demandas técnicas podem e vão conflitar, muitas vezes gerando dívidas técnicas.Existe “Arquitetura de Software”, como prática, quando decisões de negócio sempre atropelam decisões técnicas?

Marcio Pereira
Marcio Pereira
3 anos atrás
Feedback no conteúdo deste capítulo As melhores arquiteturas, geralmente, tem componentes com baixo acoplamento. Ou seja, que funcionam e evoluem de maneira independente, com pouco…" Ler mais »

E normalmente, difíceis ou impossíveis de se testar de forma efetiva.

Eliezer Almeida
Eliezer Almeida
3 anos atrás
Feedback no conteúdo deste capítulo Software bem-feito atende os objetivos do negócio, respeitando restrições e atingindo atributos de qualidade. Além disso, por sua importância, tem…" Ler mais »

Acrescentaria: A arquitetura do software bem-feita é premissa para software bem-feito e manutenível.

Fundador e CEO da EximiaCo, atua como tech trusted advisor ajudando diversas empresas a gerar mais resultados através da tecnologia.

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