4软件体系结构描述
软件体系结构
7
践者提供设计体系结构更好的方法，以便设计人员相互交流，并可以使 用支持体系结构描述语言的工具来分析案例。 这些内容将在第5 章介绍。 第二类是体系结构领域知识的总结性研究。这一领域关心的是工程 师通过软件实践总结而来各种体系结构原则和模式的分类和阐释。 第三类是针对特定领域的框架 [SEI90,Tra94] 的研究。这类研究产生 了针对一类特殊软件的体系结构框架，比如，航空电子控制系统、移动 机器人、用户界面。这类研究一旦成功，这样的框架便可以被毫不费力 实例化来生产这一领域新的产品。这部分内容将在第 7 章介绍。 第四类是软件体系结构形式化支持的研究。随着新的符号的产生， 以及人们对体系结构设计实践的理解逐步深入，需要用一种严格的形式 化方法刻画软件体系结构及其相关性质。这些内容将在第 5 章介绍。
8
设计或实现中一种特殊的重复出现的问题。例如，Bridge 模式，它为解 决抽象部分和实现部分独立变化的问题提供了一种通用结构。因此，设 计模式更强调直接复用的程序结构。 3. 应用框架（Application Framework） 应用框架是整个或部分系统的可重用设计，表现为一组抽象构件的 集合以及构件实例间交互的方法。可以说，一个框架是一个可复用的设 计构件，它规定了应用的体系结构，阐明了整个设计、协作构件之间的 依赖关系、责任分配和控制流程，表现为一组抽象类以及其实例之间协 作的方法，它为构件复用提供了上下文 (Context) 关系。在很多情况下， 框架通常以构件库的形式出现，但构件库只是框架的一个重要部分。框 架的关键还在于框架内对象间的交互模式和控制流模式 [2]。 设计模式是对在某种环境中反复出现的问题以及解决该问题的方 案的描述，它比框架更抽象；框架可以用代码表示，也能直接执行或复 用，而对模式而言只有实例才能用代码表示；设计模式是比框架更小的 元素，一个框架中往往含有一个或多个设计模式，框架总是针对某一特 定应用领域，但同一模式却可适用于各种不同的应用。体系结构风格描 述了软件系统的整体组织结构，它独立于实际问题。而设计模式和应用 框架更加面向具体问题。 体系结构风格、设计模式和应用框架的概念是从不同的目的和出发 点讨论软件体系结构，它们之间的概念经常互相借鉴和引用。
软件体系结构
这种系统主要适用于控制系统，信息管理系 统，CAD系统，CASE工具集。
13
集成的CASE工具集的体系结构 以数据仓库为核心
设计编辑器
代码生成器
设计翻译器
项目数据仓库
程序编辑器
设计分析器
报告生成器
14
这种体系结构包括数据库、超文本系统及数 据黑板系统等。它包含两种成分：一是共享 的结构化数据；二是所有访问这些数据的操 作。
集中控制模型分为两类： 控制子系统顺序执行 控制子系统并发执行
作为集中控制器的子系统在将控制转交给另 一子系统后，该子系统完成它的功能后控制 权还要归还给集中控制器子系统。
33
(1)调用-返回模型 (Call-Return model)
此即熟悉的自顶向下的子程序模型。 控制始于子程序层次的顶部，通过子程序调
用，从层次结构较高层的程序向较低层的程 序传递控制信息。程序执行结束将向较高层 的父程序返回。 这种程序模型仅应用于顺序系统。 该模型可以在模块层使用，以控制函数或对 象。
34
控制的Call-Return模型
Main Program
Routine Routine Routine
1
2
3
Routine Routine
6
4) 控制构件: 管理其它构件运行的时间、时 机及次序。例如，调度器、同步器等。
5) 链接构件: 在实体之间传递信息。例如， 通信机制、用户界面等。
1.5 构件之间的连接方式
1) 过程调用: 在某一特定执行路径中传递执行 指针。如普通过程调用、远程过程调用。
2) 数据流: 相互独立的处理通过数据流进行交 互，在得到数据的同时被赋予控制权限。 如 UNIX 系统中的管道。
02333软件工程简答知识点
第一章绪论简述软件危机与软件工程的概念以及提出软件工程概念的目的。
201804 201810(1)软件生产率、软件质量远远满足社会发展的需求，成为社会、经济发展的制约因素，把这一现象称为软件危机；(2)软件工程是应用计算机科学理论和技术以及工程管理原则和方法，按预算和进度实现满足用户要求的软件产品的工程，或以此为研究对象的学科；(3)软件工程概念的提出是倡导以工程的原理、原则和方法进行软件开发，以期解决出现的软件危机。
简述软件工程的概念与发展201404发展：60年代末—80年代初，主要围绕系统实现技术、软件质量和软件工程管理；80年代以来，主要表现为软件复用技术、软件生产管理的研究和实践。
简述计算机软件的概念，以及提出软件工程概念的目的。
201704 2016101.计算机软件一般是指计算机系统中的程序及其文档。
2.其中，程序是计算机任务的处理对象和处理规则的描述；3.文档是为了理解程序所需的阐述性资料。
4.软件工程概念的提出是倡导以工程的原理、原则和方法进行软件开发，以期解决出现的软件危机。
简述软件开发的本质及其涉及到的问题。
201904 201504本质：不同抽象层术语之间的“映射”，以及不同抽象层处理逻辑之间的“映射”。
问题：(1)如何实现这样的映射，这是技术层面上的问题；(2)如何管理这样的映射，以保障映射的有效性和正确性。
这是管理层面上的问题。
简述软件开发的本质及其基本途径。
201710 201510本质：实现问题空间的概念；处理逻辑到解空间的概念；处理逻辑之间的映射。
途径：系统建模。
简述何谓系统模型以及软件开发中所涉及的系统模型分类。
模型是待建系统的任意抽象。
该抽象是在特定意图下所确定的角度和抽象层次对物理系统的一个描述，描述其中的成分和成分之间所具有的特定语义的关系，还包括对该系统边界的描述；系统模型分为两类：概念模型和软件模型。
软件模型又可进步分为设计模型、实现模型和部署模型等。
软件体系结构 习题答案
软件体系结构习题答案软件体系结构习题答案1. 什么是软件体系结构？软件体系结构是指软件系统的整体结构和组织方式，它描述了软件系统中各个组件之间的关系以及它们的功能和行为。
软件体系结构通常包括多个层次，从整体到细节逐渐展开，以便更好地理解和设计软件系统。
2. 为什么软件体系结构很重要？软件体系结构对于软件系统的开发和维护具有重要意义。
它可以提供一个框架，指导软件开发者进行系统设计和实现。
良好的软件体系结构可以提高软件系统的可维护性、可扩展性和可重用性，同时降低开发和维护的成本。
3. 软件体系结构有哪些常见的模式？常见的软件体系结构模式包括分层模式、客户端-服务器模式、发布-订阅模式、模型-视图-控制器模式等。
每种模式都有其特定的应用场景和优缺点，开发者可以根据具体需求选择合适的模式。
4. 什么是分层模式？分层模式是一种常见的软件体系结构模式，将软件系统划分为多个层次，每个层次负责不同的功能。
通常包括表示层、业务逻辑层和数据访问层。
这种模式可以提高系统的可维护性和可扩展性，同时降低各个层次之间的耦合度。
5. 客户端-服务器模式是什么？客户端-服务器模式是一种常见的软件体系结构模式，将软件系统划分为客户端和服务器两部分。
客户端负责用户界面和用户交互，而服务器负责处理客户端的请求并提供相应的服务。
这种模式可以实现分布式计算和资源共享，提高系统的可伸缩性和可靠性。
6. 发布-订阅模式是什么？发布-订阅模式是一种常见的软件体系结构模式，用于实现消息传递和事件通知。
发布者将消息发布到一个或多个主题，而订阅者可以选择订阅感兴趣的主题并接收相关的消息。
这种模式可以实现解耦和灵活的通信方式，适用于分布式系统和异步通信。
7. 模型-视图-控制器模式是什么？模型-视图-控制器（MVC）模式是一种常见的软件体系结构模式，用于实现用户界面和业务逻辑的分离。
模型负责处理数据和业务逻辑，视图负责显示用户界面，而控制器负责协调模型和视图之间的交互。
软件系统体系结构说明书(项目描述+功能结构图+业务流程图)
******系统体系结构说明书修订控制页目录0.文档介绍 (3)0.1文档目的 (3)0.2文档范围 (3)0.3读者对象 (3)0.4参考文献 (3)0.5术语与缩写解释 (3)1.系统概述 (3)2.设计约束 (4)3.设计策略 (4)4.应用系统安装拓扑图 (5)5.系统总体功能结构 (6)6.子系统的结构与功能 (6)6.1.文章管理子系统 (6)6.2.学生求职管理子系统 (7)7.系统主要数据结构 (9)8.开发环境的配置 (9)9.运行环境的配置 (10)10.测试环境的配置 (10)11.其他 (10)0.文档介绍0.1 文档目的0.2 文档范围0.3 读者对象本说明书适用于项目设计人员、开发人员、测试人员、文档编写人员、工程实施人员。
0.4 参考文献《XXXXXXXXXX》ISO9001：2000质量保证体系XXXX公司规范设计总则0.5 术语与缩写解释1.系统概述根据XXXX大学生就业管理与服务工作的实际需要，为了更好地为XXXX毕业生和用人企业提供服务、提升大学生就业的管理和服务水平，更好地促进大学生就业，决定建设XXXX就业服务系统。
系统将实现包含就业政策的制定与发布、学生简历制作、毕业生生源管理、就业数据汇总分析、就业办公、就业指导、企业岗位发布与招聘、毕业生跟踪、招聘会安排等功能在内的综合就业服务系统。
从而使就业管理人员从目前繁杂的手工工作方式中解脱出来，加强管理与监控，并为领导提供决策与分析支持。
2.设计约束ISO9001：2000质量保证体系3.设计策略提示：体系结构设计人员根据产品的需求与发展战略，确定设计策略（Design Strategy）。
例如：✧扩展策略。
说明为了方便本系统在将来扩展功能，现在有什么措施。
✧复用策略。
说明本系统在当前以及将来的复用策略。
✧折衷策略。
说明当两个目标难以同时优化时如何折衷，例如“时－空”效率折衷，复杂性与实用性折衷。
4.应用系统安装拓扑图图1 高校就业服务系统安装示意图综上所述，系统的软件结构采用当前主流的B/S模式，保持了瘦客户端的优点。
软件体系结构
1、MVC（模型-视图-控制）：针对用户界面 模型：核心数据封装、逻辑和功能的计算，它独立于具体的界面表达和输入/输出操作。 视图：把模型数据等信息以特定形式展示给用户。 控制：处理用户与软件的交互操作。它接受用户的输入，将输入反馈给模型，进而实现对模 型的计算控制，是使模型和视图协调工作的部件。
2、软件重用的定义 软件重用是指在两次或多次不同的软件开发过程中重复使用相同或相近软件元素的过程。 可重用软件元素越大，重用粒度越大。
7、基于事件的隐式调用的定义 基于事件的隐式调用风格的思想是构件不直接调用一个过程，而是触发或广播一个或多个事 件。系统中的其它构件中的过程在一个或多个事件中注册，当一个事件被触发，系统自动调 用在这个事件中注册的所有过程，这样，一个事件的触发就导致了另一个模块中过程的调用。
8、基于事件的隐式调用的优缺点 优点： （1）为软件重用提供了强大的支持。 （2）为系统带来了方便。
end Attendห้องสมุดไป่ตู้e;
16、C2 对体系结构的描述 architecture MeetingScheduler is
conceptual_components Attendee;ImportantAttendee;MeetingInitiator;
connector connector MainConn is message_filter no_filtering; connector AttConn is message_filter no filtering; connector ImportantAttConn is message_filter no filtering;
软件体系结构描述语言
ADL实例 — Rapide
• 该层次的非形式化是严重的问题吗？
体系结构描述语言的必要性
• 体系结构是降低开发成本的关键
– 开发焦点转移到粗粒度系统成分
• 形式化的体系结构模型是需要的 • 体系结构描述语言(ADLs)作为一种可能的解决方 案被提出
ACME Aesop ArTek C2 Darwin LILEANNA MetaH Rapide SADL UniCon Weaves Wright
END input
UniCon的语法 (3)
• UniCon配置
USES p1 PROTOCOL Unix-pipe USES sorter INTERFACE Sort-filter CONNECT sorter.output TO p1.source USES p2 PROTOCOL Unix-pipe USES printer INTERFACE Print-filter CONNECT sorter.input TO p2.sink
• 实现 (implementation)
– 连接件类型
• 协议 (protocol)
– 预定义的角色和属性集合 – 为每个角色预定义的属性集合
• 实现 (implementation)
– 构件类型和连接件类型的实例化 (uses) – 实例的配置 (connect)
UniCon的语法 (2)
• UniCon构件演员
对以下成分进行显式规约构件components?接口连接件connectors配置configurations?期望的特性构件连接件和配置的特定方面工具支持区分adls?模型化配置的方法隐式的配置implicitconfiguration内嵌的配置inlineconfiguration显式的配置explicitconfiguration?关联体系结构和实现的方法实现约束implementationconstraining实现无关implementationindependent?相关符号体系高层设计符号体系模块连接语言mil面向对象符号体系编程语言形式化规约语言adl构件?定义构件是计算或数据存储单元构件是计算和状态的场所?所有的adls支持构件建模?不同的术语构件component接口interface进程process构件分类范畴?接口interfaces模型化要求的required和提供的provided服务?类型types相同的功能能被复用和多重实例化multipleinstances?语义semantics方便分析强制约束体系结构不同层次细化的映射?约束constraints确保符合预期的构件使用使用边界和构件之间的依赖?演化evolution作为设计元素的构件演化通过子类型化和细化进行支持?非功能属性nonfunctionalproperties使能运行时行为的模拟分析约束处理器规约和项目管理adls比较
【软件体系结构】 复习
第一章1. 体系结构发现、演化、重用体系结构发现解决如何从已经存在的系统中提取软件的体系结构，属于逆向工程范畴。
由于系统需求、技术、环境、分布等因素的变化而最终导致软件体系结构的变动，称之为软件体系结构演化。
体系结构重用属于设计重用，比代码重用更抽象。
由于软件体系结构是系统的高层抽象，反映了系统的主要组成元素及其交互关系，因而较算法更稳定，更适合于重用。
2.基于软件体系结构的软件开发方法：问题定义—>软件需求—>软件体系结构—>软件设计—>软件实现3.评价软件体系结构的方法权衡分析方法（ATAM方法），软件体系结构分析方法（SAAM方法）,中间设计的积极评审（ARID方法）第二章1. 建模结构模型：研究结构模型的核心是体系结构描述语言。
以体系结构的构件，连接件和其他概念来刻画结构。
并力图通过结构来反映系统的重要语义内容。
框架模型：与结构模型类似，但不太侧重细节，而侧重于整体结构。
动态模型：是对结构和框架模型的补充，研究系统大颗粒的行为性质。
过程模型：研究构造系统的步骤和过程，结构是遵循某些过程脚本的结果。
功能模型：认为体系结构是由一组功能构件按层次组成，下层向上层提供服务。
功能模型可以看作是一种特殊的框架模型。
4+1视图模型：逻辑视图、进程视图、物理视图、开发视图和场景视图逻辑视图主要支持系统的功能需求，即系统提供给最终用户的服务。
在逻辑视图中，系统分解成一系列的功能抽象，这些抽象主要来自问题领域。
这种分解不但可以用来进行功能分析，而且可用作标识在整个系统的各个不同部分的通用机制和设计元素。
在面向对象技术中，通过抽象、封装和继承，可以用对象模型来代表逻辑视图，用类图来描述逻辑视图开发视图通过系统输入输出关系的模型图和子系统图来描述。
进程视图侧重于系统的运行特性，主要关注一些非功能性的需求。
物理视图主要考虑如何把软件映射到硬件上。
逻辑视图和开发视图描述系统的静态结构，而进程视图和物理视图描述系统的动态结构。
软件体系结构
软件体系结构软件体系结构是指软件系统中各个组件之间的关系和结构的抽象描述。
它是构建软件系统的基础，对软件系统的设计和开发起着重要的指导作用。
本文将从软件体系结构的定义、目标和应用领域等方面对其进行详细的介绍。
一、软件体系结构的定义软件体系结构是指软件系统中各个组件之间的关系和结构的抽象描述，它包括软件系统的静态结构和动态行为。
静态结构是指软件系统中组件的组织方式和相互之间的关系，动态行为是指软件系统中组件的交互方式和相互之间的通信方式。
二、软件体系结构的目标软件体系结构的目标是实现软件系统的可重用性、可维护性、可扩展性和可伸缩性。
可重用性是指软件系统中的组件能够被多次使用，可维护性是指软件系统中的组件能够被轻松地修改和维护，可扩展性是指软件系统能够根据需求进行功能的扩展，可伸缩性是指软件系统能够根据需求进行性能的扩展。
三、软件体系结构的应用领域软件体系结构广泛应用于各个领域的软件系统开发，特别是大型跨平台和分布式系统的开发。
在金融领域，软件体系结构被应用于交易系统和风险管理系统的开发；在电子商务领域，软件体系结构被应用于在线购物系统和支付系统的开发；在物流领域，软件体系结构被应用于供应链管理系统和运输管理系统的开发。
四、软件体系结构的基本原则软件体系结构的设计应遵循以下基本原则：1. 模块化：将软件系统分为独立的模块，每个模块只负责特定的功能，通过接口进行通信和交互。
2. 松耦合：各个模块之间的依赖应尽量降低，避免模块之间的紧密耦合，以提高系统的灵活性和可维护性。
3. 高内聚：模块内部的各个元素之间应紧密关联，功能相关的元素应放在同一个模块中，以提高系统的内聚性。
4. 分层：将软件系统分为多个层次，每个层次负责不同的功能，上层层次通过接口调用下层层次的功能。
5. 可伸缩性：系统的设计应考虑未来的扩展需求，能够根据需求进行功能和性能的扩展。
六、软件体系结构的设计方法软件体系结构的设计方法有很多种，常用的有面向对象的体系结构设计方法、服务导向的体系结构设计方法和领域驱动设计方法。
体系结构描述语言
体系结构描述语言体系结构描述语言（Architecture Description Language，ADL）是指用于描述和记录软件系统的体系结构的形式化语言。
ADL提供了一种描述软件系统组成部分、它们之间的关系和相互作用的标准化方法，以便于软件工程师和其他利益相关者理解和沟通软件系统的结构和行为。
ADL的主要目的是在系统开发过程中促进沟通和共享。
它可以帮助软件工程师在设计和开发过程中定义系统的基本元素、它们之间的交互关系和约束条件。
通过使用ADL，团队成员可以更好地了解系统的整体结构，从而更好地理解和管理系统开发过程中的各种需求和设计决策。
ADL可以用于不同层面的体系结构描述，包括高层体系结构（High-level architecture），低层体系结构（Low-level architecture）和中间层体系结构（Middle-level architecture）。
高层体系结构描述系统的总体结构，包括子系统和它们之间的关系。
低层体系结构描述子系统的详细结构和模块之间的连接方式。
中间层体系结构描述这两个层次之间的接口和交互。
ADL通常包括以下几个主要方面的描述：2. 接口（Interface）：描述组件之间的通信和交互方式。
接口定义了组件之间的协议和数据格式。
3. 关系和相互作用（Relationships and Interactions）：描述组件之间的关系和相互作用。
可以包括依赖关系、使用关系、实例化关系、目标引用关系等。
4. 约束条件（Constraints）：描述系统中的限制性条件和要求。
可以包括性能要求、安全性要求、实现约束等。
5. 视图（Views）：描述系统的不同视角和关注点。
例如，可以有逻辑视图、物理视图、过程视图等，每个视图都强调不同的方面和需求。
ADL可以使用图形表示或文本表示。
图形表示使用图形符号和连接线来表示组件、接口和关系。
文本表示使用特定的语法和标记来描述组件、接口和关系。
软件体系结构
软件体系结构软件体系结构是软件系统的一种高级结构，它涉及到软件系统的主要构成部分以及这些部分之间的相互作用。
它提供了一个框架，用于指导系统的设计和开发，以确保系统能够满足其需求。
软件体系结构由三个主要元素组成：构件、连接件和约束。
1.构件：这是软件体系结构的基础元素，包括处理构件、数据构件和连接构件。
处理构件负责执行数据的操作或计算，数据构件是操作或计算所处理的信息，而连接构件则负责将这些不同的部分组合在一起。
2.连接件：连接件是负责将体系结构的不同部分组合连接起来的元素。
它们定义了构件之间的交互方式和关系，包括数据流、控制流和消息传递等。
3.约束：约束是软件体系结构中的规则和限制，它们定义了系统的行为和属性。
约束可以包括性能要求、可靠性要求、可维护性要求等。
此外，软件体系结构还涉及到一些重要的问题，如全局组织和全局控制结构、通信、同步与数据存取的协议、设计构件的功能定义、物理分布与合成、设计方案的选择、评估与实现等。
这些问题都是软件体系结构在设计和开发过程中需要考虑的重要因素。
Kruchten提出了软件体系结构的四个角度，这些角度从不同方面对系统进行描述：1.概念角度：描述系统的主要构件及它们之间的关系。
2.模块角度：包含功能分解与层次结构，描述了系统的静态结构。
3.运行角度：描述了一个系统的动态结构，包括系统的行为、交互和并发性等方面。
4.代码角度：描述了各种代码和库函数在开发环境中的组织，涉及到系统的实现细节。
总的来说，软件体系结构是软件系统的核心组成部分，它为软件的设计和开发提供了一个高层次的结构和指导。
通过对软件体系结构的设计和分析，可以更好地理解系统的需求和功能，提高系统的质量和可维护性。
概要设计中的软件体系结构
概要设计中的软件体系结构
软件体系结构的设计需要考虑多个方面。
首先，需要考虑系统
的整体结构，包括系统的分层、模块化和组件化等方面。
其次，需
要考虑系统中各个组件之间的交互和通信方式，以及数据流和控制
流的设计。
此外，还需要考虑系统的性能、可靠性、安全性等非功
能性需求，以及系统的扩展性和可维护性等方面。
在软件体系结构的设计过程中，通常会采用一些常见的体系结
构模式，如分层结构、客户端-服务器结构、面向服务的体系结构等。
这些模式可以帮助设计师更好地组织和规划系统的结构，提高系统
的灵活性和可扩展性。
此外，软件体系结构的设计还需要考虑到技术选型和平台选择
等因素。
设计师需要根据系统的需求和约束条件，选择合适的开发
语言、开发框架和技术平台，以确保系统能够在特定的环境中稳定
运行和高效工作。
总之，概要设计中的软件体系结构设计是整个软件开发过程中
至关重要的一环，它为系统的详细设计和开发提供了指导和基础，
对于确保系统的功能完备、性能优越和可维护性良好具有重要意义。
软件体系结构建模的种类
软件体系结构建模的种类: 结构模型, 框架模型, 动态模型, 过程模型,功能模型"4+1"视图模型：1.逻辑视图:逻辑视图主要支持系统的功能需求，即系统提供给最终用户的服务。
2.开发视图：开发视图也称模块视图，主要侧重于软件模块的组织和管理。
3.进程视图：进程视图侧重于系统的运行特性，主要关注一些非功能性的需求。
强调并发性、分布性、系统集成性和容错能力，以及从逻辑视图中的主要抽象如何适合进程结构。
4.物理视图：物理视图主要考虑如何把软件映射到硬件上，它通常要考虑到系统性能、规模、可靠性等。
5.场景：场景可以看作是那些重要系统活动的抽象，它使四个视图有机联系起来，从某种意义上说场景是最重要的需求抽象。
体系结构核心模型由5中元素组成：构件、连接件、配置、端口和角色。
经典的体系结构风格数据流风格：批处理序列；管道/过滤器。
◎调用/返回风格：主程序/子程序；面向对象风格；层次结构。
◎独立构件风格：进程通讯；事件系统。
◎虚拟机风格：解释器；基于规则的系统。
◎仓库风格：数据库系统；超文本系统；黑板系统。
◎其他（如适应性软件系统的体系结构风格、面向Agent的研究、网格计算、Web服务等）过滤器的活动可通过以下三种方式激活：后续构件从过滤器中取出数据；前序构件向过滤器推入数据；过滤器处于活跃状态，不断从前序构件取出、并向后续部件推入数据。
软件体系结构描述方法：图形表达工具、模块内连接语言、基于软构件的系统描述语言、软件体系结构描述语言软件体系结构描述语言ADL是在底层语义模型的支持下，为软件系统的概念体系结构建模提供了具体语法和概念框架。
基于底层语义的工具为体系结构的表示、分析、演化、细化、设计过程等提供支持。
其三个基本元素是：构件、连接件、体系结构配置。
主要的体系结构描述语言有Aesop、MetaH、C2、Rapide、SADL、Unicon和Wright等，尽管它们都描述软件体系结构，却有不同的特点。
软件工程中的软件体系结构
软件工程中的软件体系结构软件体系结构是软件工程中的一个重要概念，用于描述和组织软件系统的架构和结构。
在软件工程领域，软件体系结构是实现软件功能和满足软件质量要求的基础。
本文将介绍软件体系结构的定义、重要性和常见的体系结构模式。
一、软件体系结构的定义软件体系结构是软件系统的总体结构和组织方式，用于描述系统各个组成部分之间的关系、交互和功能。
它包括系统中的各个模块（或组件）以及它们之间的接口和依赖关系。
软件体系结构还定义了系统的整体框架、分层结构、数据流和控制流。
软件体系结构的目标是将复杂的软件系统分解成可管理的模块，提高系统的可维护性、可扩展性和可重用性。
它是软件开发过程中的一个关键决策，能够影响到系统的性能、安全性和可靠性。
二、软件体系结构的重要性1. 提高软件开发效率：软件体系结构将系统分解成各个模块，使开发团队能够并行开发、测试和集成各个模块，从而提高开发效率。
2. 促进软件重用：通过定义模块和接口，软件体系结构能够促进软件的重用，减少开发时间和成本。
3. 支持系统演化：软件系统需要不断演化，软件体系结构能够提供系统框架和接口，使系统能够方便地进行修改和扩展。
4. 提高系统的可维护性：良好的软件体系结构能够降低系统维护的难度，使开发人员能够快速定位和修复问题。
三、常见的软件体系结构模式1. 分层体系结构：将系统分成若干层层叠加的模块，每一层只和相邻的层进行交互。
这种模式可以提高系统的灵活性和可维护性，但同时也增加了系统的复杂度。
2. 客户-服务器体系结构：将系统分成客户端和服务器端，客户端发送请求给服务器端，服务器端提供相应的服务并返回结果。
这种模式适用于分布式系统和网络应用开发。
3. 主从体系结构：将系统分成一个主节点和多个从节点，主节点负责协调和管理从节点的工作。
这种模式适用于负载均衡和并行计算等场景。
4. 流水线体系结构：将系统分成多个阶段，每个阶段负责完成一部分工作并将结果传递给下一个阶段。
软件体系结构汇总
软件体系结构汇总软件体系结构是指在软件开发过程中，通过分析和设计将软件系统拆分成不同的模块，确定各个模块之间的关系和通信方式的过程。
软件体系结构的设计对于软件系统的可维护性、可扩展性等方面有着至关重要的影响。
本文将对几种常见的软件体系结构进行汇总介绍。
1. 分层体系结构（Layered Architecture）分层体系结构是将软件系统划分为若干层，每一层都具有特定的功能和对上下层的依赖关系。
常见的分层包括用户界面层、业务逻辑层、数据访问层等。
分层体系结构的优点是模块化、可维护性和可重用性较好，不同层之间的耦合度较低，但也存在性能问题和复杂度较高的缺点。
2. 客户端-服务器体系结构（Client-Server Architecture）客户端-服务器体系结构将软件系统划分为客户端和服务器两部分，客户端负责与用户交互，服务器负责处理和存储数据。
客户端-服务器体系结构的优点是系统的可伸缩性和灵活性较好，但也存在服务器压力过大、网络延迟等问题。
3. MVC体系结构（Model-View-Controller Architecture）MVC体系结构将软件系统划分为模型、视图和控制器三个部分，模型负责业务逻辑和数据存储，视图负责用户界面显示，控制器负责协调模型和视图之间的交互。
MVC体系结构的优点是模块化和分工明确，可以提高系统的可维护性和可扩展性。
4. Pipe and Filter体系结构Pipe and Filter体系结构将软件系统划分为一系列的处理器（Filter）和数据通道（Pipe），每个处理器负责执行一些特定的功能，通过数据通道进行输入和输出。
Pipe and Filter体系结构的优点是模块化和可重用性较好，但也存在处理器之间的依赖性和性能问题。
5. Blackboard体系结构Blackboard体系结构将软件系统划分为一个共享数据结构（Blackboard）和一组独立的处理器（Knowledge Sources），数据结构用于共享问题描述和部分解决方案，处理器根据问题描述和解决方案进行并行计算和协作。
解释软件体系结构的概念
解释软件体系结构的概念
软件体系结构是指一个软件系统的整体结构，包括系统的组成部分、
它们之间的关系以及它们的行为。
它描述了一个软件系统的高层次抽象，为开发人员提供了指导和规范，有助于实现系统的可靠性、可维
护性和可扩展性。
软件体系结构通常由以下四个方面组成：
1. 组件：组成软件系统的独立模块或单元，如用户界面、数据库管理、业务逻辑等。
2. 连接器：用于连接组件之间的接口或协议，包括数据传输、调用方
法等。
3. 配置：描述了组件和连接器之间的物理安排和部署方式，如分布式
部署、集中式部署等。
4. 限制条件：对软件系统进行限制或约束，以确保满足特定需求或标准，如安全性、性能等。
在软件开发过程中，设计人员应该根据需求和目标选择合适的体系结
构，并将其分解为更小的子问题进行设计和实现。
这样可以降低开发难度和风险，并且提高整个项目的质量。
总之，软件体系结构是一个重要而复杂的概念，在软件开发中扮演着至关重要的角色。
它可以帮助开发人员更好地组织和管理软件系统，从而实现高效、可靠、可维护和可扩展的软件系统。
软件体系结构重点
1.软件理论包括：–计算模型与可计算理论、算法理论基础、算法设计与分析、程序设计语言理论基础、程序设计语言设计及其编译技术、数理逻辑、数据抽象与基本数据类型的实现技术等。
对软件工程而言，充满了方法论的内容：–如何分析、如何设计、如何编程、如何测试、如何维护、…；–软件模型与软件系统的“质量”在很大程度上依赖于开发者本身的经验与水平。
因为缺乏对软件开发过程的理论层面的刻画，没有将数目众多的方法论总结提升为理论，故而只能是“工程”。
2.体系结构”的共性一组基本的构成要素——构件–这些要素之间的连接关系——连接件–这些要素连接之后形成的拓扑结构——物理分布–作用于这些要素或连接关系上的限制条件——约束–质量——性能3.软件体系结构(SA)：–提供了一个结构、行为和属性的高级抽象–从一个较高的层次来考虑组成系统的构件、构件之间的连接，以及由构件与构件交互形成的拓扑结构–这些要素应该满足一定的限制，遵循一定的设计规则，能够在一定的环境下进行演化。
–反映系统开发中具有重要影响的设计决策，便于各种人员的交流，反映多种关注，据此开发的系统能完成系统既定的功能和性能需求4.体系结构= 构件+ 连接件+ 拓扑结构+ 约束+ 质量5.目标：提高软件质量–功能属性(functional properties)：能够完成用户功能性需求；–非功能性属性(non-functional properties)：能够以用户要求的性能标准，合理、高效的实现各类功能性需求。
6.软件体系结构关注的是：如何将复杂的软件系统划分为模块、如何规范模块的构成和性能、以及如何将这些模块组织为完整的系统。
⏹主要目标：建立一个一致的系统及其视图集，并表达为最终用户和软件设计者需要的结构形式，支持用户和设计者之间的交流与理解。
⏹分为两方面：–外向目标：建立满足最终用户要求的系统需求；–内向目标：建立满足系统设计者需要以及易于系统实现、维护和扩展的系统构件构成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第4章 软件体系结构描述 ◇ 基于软构件的系统描述语言
4.1 软件体系结构描述方法
◎ 基于软构件的系统描述语言将软件系统描述成一种是由许多以 特定形式相互作用的特殊软件实体构造组成的组织或系统。 ◎ 例如，一种多变配置语言就可以用来在一个较高的抽象层次上 对系统的体系结构建模，Darwin最初用作设计和构造复杂分布式系 统的配置说明语言，因具有动态特性，也可用来描述动态体系结构。 ◎ 这种表达和描述方式虽然也是较好的一种以构件为单位的软件 系统描述方法，但是他们所面向和针对的系统元素仍然是一些层次 较低的以程序设计为基础的通信协作软件实体单元，而且这些语言 所描述和表达的系统一般而言都是面向特定应用的特殊系统，这些 特性使得基于软构件的系统描述仍然不是十分适合软件体系结构的 描述和表达。
•
（7）熟悉XML，初步了解基于XML的软件体系结 构描述语言。
教学重点与难点
（1）ADL的概念、特点及构成要素
• （2）典型ADL之间的异同点及其适用风格
• （3）UML中的九种框图及其应用
第4章 软件体系结构描述 ◇ 描述方法的种类
◎ 图形表达工具 ◎ 模块内连接语言
4.1 软件体系结构描述方法
◇ C2风格的中心原则
C2风格的中心原则是有限可视原则，或者说是下层独 立的原则： 在C2风格的体系结构中，某一构件只能感知层次高于 自己的构件所提供的服务，而不能感知到层次比自己更低 的构件的服务。 这种单向的传递性，有利于系统的维护和扩展。
◇ C2风格的通信规则
C2中，所有构件间的通信必须通过消息来实现，这也 是构件之间的唯一通信途径。每个构件都有一个顶端域、 一个底端域。构件的顶端域定义了构件可以对哪些通知做 出响应，以及可以发出哪些请求；构件的底端域定义了可 以向下层发送哪些通知，以及可以响应下层的哪些请求。
第4章 软件体系结构描述 ◇ ADL与其他语言的比较(2)
4.3 软件体系结构描述语言
◎ 组合能力：ADL使得其描述的每一系统元素都有其自 己的局部结构，这种描述局部结构的特点使得ADL支持 软件系统的动态变化组合；
◎ 异构能力：ADL允许多个不同的体系结构描述关联存 在；
◎ 分析和推理能力：ADL允许对其描述的体系结构进行 多种不同的性能和功能上的多种推理分析。
◎ UniCon ◎ Wright ◎ C2 ◎ Rapide ◎ SADL ◎ Aesop ◎ ACME
◇ C2风格
通过连接件绑定在一起的按照一组规则运作的并行构件网 络。C2风格中的系统组织规则如下： ◎ 系统中的构件和连接件都有一个顶部和一个底部；
◎ 构件的顶部应连接到某连接件的底部，构件的底部则应 连接到某连接件的顶部，而构件与构件之间的直接连接是 不允许的； ◎ 一个连接件可以和任意数目的其它构件和连接件连接；
◎ 当两个连接件进行直接连接时，必须由其中一个的底部 到另一个的顶部。
◇ C2背景知识
C2是一种用于用户界面密集的系统的软件体系结构风
格。
在C2风格的体系结构中，连接件在构件之间转发消息， 构件负责维护状态，进行操作，通过两个接口（顶端接口 和底端接口）和其他构件交换消息。 构件之间不能发送消息，必须通过连接件。构件之间 的通信只能通过消息传递来实现，不允许使用共享内存方 式通信。
◎ 在C2中，连接件负责构件之间消息的传递，而构件 维持状态、执行操作并通过两个名字分别为“ top”和 “bottom”的端口和其它的构件交换信息。 ◎ 每个接口包含一种可发送的消息和一组可接收的消 息。构件之间的消息要么是请求其它构件执行某个操作 的请求消息，要么是通知其他构件自身执行了某个操作 或状态发生改变的通知消息。
◎ 基于软构件的系统描述语言
◎ 软件体系结构描述语言
第4章 软件体系结构描述
1. 图形表达工具
矩形框：代表抽象构 件，框内标注的文字为 抽象构件的名称； 有向线段：代表辅助 各构件进行通信、控制 或关联的连接件。
项目管理
4.1 软件体系结构描述方法
静态分析器
时间分析器
测试配置
测试结果库
缓冲
最优/最劣时间 计算
◎ 与IEEE P1471相比，该建议标准的体系结构描述方案涉及面比 较窄，所注重的层次比较低，因而更具体。由于将体系结构的描 述限于UML和RUP，具有一定的局限性，但该建议标准结合了业界 已经广泛采用的建模语言和开发过程，因而易于推广，可以有效 实现在跨组织之间重用体系结构描述结果。
第4章 软件体系结构描述
第四章 软件体系结构描述
4.4 典型软件体系结构描述语言
◇ C2概述(2)
◎ 构件之间的消息交换不能直接进行，而只能通过连接 件来完成。每个构件接口最多只能和一个连接件相连，而 连接件可以和任意数目的构件或连接件相连。
◎ 请求消息只能向上层传送而通知消息只能向下层传送。
◎ 通知消息的传递只对应于构件内部的操作，而和接收 消息的构件的需求无关。 ◎ C2对构件和连接件的实现语言、实现构件的线程控制、 构件的部署以及连接件使用的通讯协议等都不加限制。
布图算法
复杂度计算
带时间特性的 流程图
函数调用关系 图
程序复杂度
测试结果打印
某软件辅助理解和测试工具部分体系结构描述
第4章 软件体系结构描述 ◇ 模块内连接语言
4.1 软件体系结构描述方法
◎ 采用将一种或几种传统程序设计语言的模块连接起来的模块内 连接语言。由于程序设计语言和模块内连接语言具有严格的语义 基础，因此它们能支持对较大的软件单元进行描述，诸如定义/使 用和扇入/扇出等操作。例如，Ada语言采用use实现包的重用， Pascal语言采用过程（函数）模块的交互等。 ◎ MIL(module interconnection language)方式对模块化的程序 设计和分段编译等程序设计与开发技术确实发挥了很大的作用。 但是由于这些语言处理和描述的软件设计开发层次过于依赖程序 设计语言，因此限制了它们处理和描述比程序设计语言元素更为 抽象的高层次软件体系结构元素的能力。
软件体系结构描述
主要内容
• 4.1 软件体系结构描述方法
• 4.2 软件体系结构描述框架标准
• 4.3 体系结构描述语言
• 4.4 典型的软件体系结构描述语言
• 4.5 软件体系结构与UML • 4.6 可扩展标记语言 • 4.7 基于XML的软件体系结构描述语言
教学目的与要求 • • • • • • （1）熟悉常用的软件体系结构描述方法； （2）了解软件体系结构描述框架标准； （3）掌握ADL的概念、特点及构成要素； （4）了解典型的ADL，熟悉它们之间的异同点； （5）掌握C2语言； （6）熟悉UML；
◎ IEEE P1471详细介绍了一套体系结构描述的概念框 架，并给出建立框架的思路。但如何描述以及具体的描 述技术等方面缺乏更进一步的指导。
第4章 软件体系结构描述 ◇ Rational
4.2 软件体系结构描述框架标准
◎ Rational起草了可重用的软件资产规格说明，专门讨论了体系 结构描述的规格说明，提出了一套易于重用的体系结构描述规范。 该建议草案已经提交OMG。 ◎ 基于RUP（Rational United Process）、采用UML模型描述软 件的体系结构，认为体系结构描述的关键是定义视点、视图以及 建模元素之间的映射关系。
第4章 软件体系结构描述 ◇ IEEE P1471
4.2 软件体系结构描述框架标准
◎ IEEE P1471于2000年9月21日通过IEEE-SA标准委员 会评审。
◎ IEEE P1471适用于软件密集的系统，其目标在于： 便于体系结构的表达与交流，并通过体系结构要素及其 实践标准化，奠定质量与成本的基础。
请求
构件
通知
◇ C2风格
构件 构件 连接件 构件 连接件 构件 连接件 构件 连接件
连接件 构件 构件
连接件
第四章 软件体系结构描述
4.4 典型软件体系结构描述语言
◇ C2概述(1)
◎ C2和其提供的设计环境（Argo）支持采用基于时间 的风格来描述用户界面系统，并支持使用可替换、可重 用的构件开发GUI的体系结构。Biblioteka 4.3 软件体系结构描述语言
软件体系结构的设计在需求分析之后，软件设计之前。 描述好体系结构，做好承上启下的工作很重要。
一 方 面：体系结构描述如何向其他文档转移； 另一方面：如何利用需求分析成果来直接生成系统的 体系结构说明。
现在的ADL大多与领域相关。目前还没有通用的体系 结构描述语言。
4.4 典型的软件体系结构描述语言
4.3 软件体系结构描述语言
ADL是在底层语义模型的支持下，为软件系统的概念体系结构 建模提供了具体语法和概念框架。基于底层语义的工具为体系结 构的表示、分析、演化、细化、设计过程等提供支持。其三个基 本元素是：构件、连接件、体系结构配置。 主要的体系结构描述语言有 Aesop 、MetaH 、C2、Rapide、 SADL、Unicon和Wright等，尽管它们都描述软件体系结构，却有 不同的特点。 这些ADL强调了体系结构不同的侧面，对体系结构的研究和应 用起到了重要的作用，但也有负面的影响。每一种ADL都以独立的 形式存在，描述语法不同且互不兼容，同时又有许多共同的特征， 这使设计人员很难选择一种合适的ADL，若设计特定领域的软件体 系结构又需要从头开始描述。
第4章 软件体系结构描述
4.3 软件体系结构描述语言
◇ ADL与其他语言的比较(1)
◎ 构造能力：ADL能够使用较小的独立体系结构元素来 建造大型软件系统；
◎ 抽象能力：ADL使得软件体系结构中的构件和连接件 描述可以只关注它们的抽象特性，而不管其具体的实现 细节；
◎ 重用能力：ADL使得组成软件系统的构件、连接件甚 至是软件体系结构都成为软件系统开发和设计的可重用 部件；