软件体系结构

最新推荐文章于 2024-08-06 09:22:13 发布

Beacher_lu

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文章标签：软件体系结构

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软件体系结构笔记

L1.pdf

课程简介
源起...
- 现状
- 系统分析员遇到的困境
- 解决之道
基于软件体系结构的开发
- 示意图
- 软件体系结构的生命周期
  1. 体系结构的非形式化描述
    - 通常使用自然语言描述概念和原则
    - 该阶段是创造性和开拓性
    - 需要与软件用户进行不断地交互
  2. 体系结构的规范描述和分析
    - 运用合适的形式化理论对上一阶段的非形式化描述进行规范定义
    - 要求做到：无歧义、无思索、安全性、灵活性等
  3. 体系结构的求精及验证
    - 大型复杂软件的体系结构设计总是从抽象到具体的过程，需要逐步细化、求精
    - 求精过程中需要不断的验证，以判断所的具体体系结构与求精前的体系结构是否语义一致
  4. 体系结构的实施
    - 求精后的体系结构用于系统的设计中，将软件中的构件component与连接件connector有机的结合，获得系统设计的总体框架
  5. 体系结构的演化和扩展
    - 软件在使用过程中，用户可能提出新的非功能性需求，如性能、容错、安全性、互操作性、自适应性等
    - 由于软件的需求的增加和改变而导致的软件体系结构的改变，称为演化和扩展。
  6. 体系结构的提供、评价和度量
    - 在软件体系结构用于系统设计之后，根据系统实际的运行情况，对软件体系结构展开的定性的评价和定量的度量；有利于软件体系结构的重用（包括设计重用和构件重用）和知识积累
  7. 体系结构的终结
    - 经过多次演化和修改后的体系结构，容易变得难以维护和理解，难以达到系统设计的要求。此时该体系结构就应该被抛弃，重新构造新的体系结构，这一过程称为体系结构的终结。
软件体系结构的发展阶段
1. "无体系结构"设计阶段
  - 软件开发以汇编为主，编程是少数科学家的游戏
  - 软件应用以军用和科学计算为主
  - 软件规模下，很少明确考虑体系结构
2. 萌芽阶段
  - 提出了结构化的变成思想
  - 软件工程的思想被广泛应用
  - 出现了一批结构化程序设计语言，包括pascal，ada语言等
  - 软件体系结构已经称为系统开发中的一个明确概念
3. 初级阶段
  - 面向对象技术的提出，出现数十种支持软件开发的面向对象方法，如Booch，Coad/Yourdon等
  - 各种面向对象语言如C++的出现
  - 软件已对象为基本元素，系统由离散的对象构成
  - 统一建模语言URL提出
4. 高级阶段
  - 软件开发强调构件化技术和体系结构技术
  - COM、CORBA、EJB、WEbservice的提出
  - 软件=构件+基于体系结构的构件组装
  - 体系结构作为开发文档和中间产品，开始出现在软件开过程中。
5. 四个阶段总结

L2.pdf

课程简介-----软件体系结构的定义、研究内容及意义
软件体系结构定义
- 众说纷纭的定义
- 软件体系结构定义:Bonch define 软件体系结构={ 组织、元素、子系统、风格}
- 不同定义总结
  - 软件体系结构定义了构件componet
  - 任何实际系统都可以看作由构件及其相互关系组成
  - 构件可以是对象、进程、库、商品软件、数据库或者其他更广泛的模块
  - 构件的基本特性是：独立、封装、重用
软件体系结构的主要研究内容
- 体系结构理论模型的研究
- 体系结构描述的研究
- 体系结构设计研究
- 体系结构分析与验证
- 基于体系结构的软件开发过程
- 特定领域的体系结构框架
- 体系结构的评价方法
软件体系结构的意义
- 有利于系统分析
- 有利于软件开发
- 有利于软件复用
- 有利于软件系统的演化

L3.pdf

课程简介------构件相相关概念
构件定义，特征信息
- 定义：构件时具有一定功能、可明确辨识的数据单位或计算单元
常见构件、构件的分类$1模块、对象、过滤器、过程、数据文件、数据库、文档 $2:独立而成熟的构件、有限制的构件、适应性构件、装配的构件、可修改的构件
构件的开发
- 从现有构件库中获取符合要求的构件，直接使用或者经过简单修改，得到可重用的构件
- 通过遗产工程，将具有潜在重用价值的构件提取出来
- 从市场购买现成的商品软件或者第三方厂商开发的中间件
- 基于COM、CORBA、WebService等技术规范，自行开发所需的构件
构件的组织和检索
- 关键字组织法
- 刻面facet组织法
- 超文本组织法
构件的组装
- 基于功能的组装技术
- 基于数据的组装技术
- 基于对象的组装技术

L4.pdf

课程简介
4+1模型概述
逻辑视图
进程视图
开发视图
物理视图
场景视图
4+1模型文档
小结

L4a.ppt

课程简介
4+1实例：一个简单ATM系统
- 场景视图
- 逻辑视图
- 开发视图
- 进程视图
- 物理视图
4+1模型开发迭代方法

L4b.ppt

课程简介
用例模型
参与者
用例
用例-参与者关系
用例描述
一个简单的用例文档

L5.ppt

课程简介-------体系结构风格（一）

概述

定义：一些特定的元素按照特定方式组成的结构，它有利于解决上下文环境里的问题

	程序设计样式	设计模式	体系结构风格
重点	开发原则、可实现性	重用、概念完整性	重用、概念完整性
抽象层次	程序	构件	体系结构
使用	直接可用	直接可用	有约束和指导作用

体系结构风格作用：1.促进设计重用；2.带来代码重用；3.使系统易于理解;4.有利于系统的互操作性;

管道过滤器风格
- 优点：
- 允许构造松散结构的系统
- 过滤器的重用很方便
- 易于扩展和修改
- 缺点：
- 导致批处理风格的系统设计
- 交互性不强
- 同步比较困难
- 应用方位比较狭隘
仓库风格和黑板风格: a.知识源;b.黑板数据结构;c.控制器;
- 优点：
- 便于多客户共享大量数据，它们不用关心数据何时有的、谁提供的、怎样提供的；
- 既便于添加新的作为知识源代理的应用程序，也便于扩展共享的黑板数据结构;
- 缺点：
- 不同的知识源代理对于共享数据结构要达成一致，而且，这也造成对黑板数据结构的修改较为困难——要考虑到各个代理的调用
- 需要一定的同步/加锁机制保证数据结构的完整性和一致性，增大了系统复杂度
分层系统风格
- 优点：
- 由于对层次的邻接层数目进行了限制，所以系统易于改进和扩展；
- 每一层的软件都易于重用，并可为某一层次提供多种可互换的具体实现
- 分层系统所支持的设计体现了不断增加的抽象层次，这样，一个复杂问题的求解被分解为一系列递增的步骤
- 缺点：
- 系统的分层可能会带来效率方面的问题；
- 应当如何界定层次间的划分是一个较为复杂的问题。
客户端服务器风格
- 优点：
- 有利于分布式的数据组织；
- 构件间是位置透明的，客户和服务器都不用考虑对方的运行位置；
- 便于异质平台间的融合与匹配，客户和服务器可以运行不同操作系统；
- 具有良好的可扩展性，易于对服务器进行修改、扩展或增加服务器；
- 缺点：
- 客户必须知道服务器的访问标识，否则很难知道有哪些可用服务。

L6.ppt

课程简介-------体系结构风格（二）
分层系统风格实例
数据抽象和面向对象风格
- 优点：
- 隐藏实现细节
- 继承性，有利于重用
- 缺点：
- 过程调用依赖于对象标识的确定
- 不同对象的操作关联性差
基于事件的风格
- 优点：
- 事件广播者不必知道哪些部件会被事件影响
- 有利于软件复用，任何构件均可以注册其相关事件
- 系统演化、升级比较简单
- 缺点：
- 构件的调用不是主动的
- 系统正确性难以推理
模型-视图-控制器风格
- 优点：
- 简化系统设计
- 界面友好
- 缺点：
- 使用范围比较狭隘，局限在用户界面软件开发领域
解释器风格（虚拟机风格）
- 优点：
- 应用程序的可移植性和程序设计语言的跨平台能力
- 对硬件进行仿真
- 缺点：
- 效率比较低
信息系统的参考模型
体系结构风格的选择