Kruchten的4+1模型描述软件体系结构
软件体系结构期末大题
软件体系结构-期末大题————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:ﻩ1．基于构件的软件开发的优势是什么?基于构件的软件将软件开发的重点从程序编写转移到了基于已有构件的组装,更快地构造系统，减轻用来支持和升级大型系统所需要的维护负担，从而降低了软件开发的费用2.尝试用自己的语言介绍Ｋruｃhteｎ的“4+１”模型。
Ｋrｕcｈten 提出了一个"4+1"视图模型，从５个不同的视角包括包括逻辑试图、进程视图、物理视图、开发视图、场景视图来描述软件体系结构。
每一个视图只关心系统的一个侧面,5个试图结合在一起才能反映系统的软件体系结构的全部内容。
3.在希赛公司的一个财务管理系统,财务部要客户提供…………4.不同的体系结构风格具有各自的特点、优劣和用途。
试对管道－过滤器风格、事件驱动风格、分层系统、C2风格和基于消息总线的风格进行分析比较。
P52-56（1)管道和过滤器特点:@使得软构件具有良好的隐蔽性和高内聚、低耦合的特点；@允许设计者将整个系统的输入输出行为看成是多个过滤器的行为的简单合成；@支持软件重用。
只要提供适合在两个过滤器之间传送的数据，任何两个过滤器都可被连接起来；＠系统维护和增强系统性能简单。
新的过滤器可以添加到现有系统中来；旧的可以被改进的过滤器替换掉;@允许对一些如吞吐量、死锁等属性的分析;@支持并行执行。
每个过滤器是作为一个单独的任务完成，因此可与其它任务并行执行ﻫ缺点:①通常导致进程成为批处理的结构。
②不适合处理交互的应用。
③因为在数据传输上没有通用的标准,每个过滤器都增加了解析和合成数据的工作，这样就导致了系统性能下降,并增加了编写过滤器的复杂性。
(2)(3）分层系统体系结构有以下优点：第一，支持基于抽象程度递增的系统设计。
这允许设计者可以将一个复杂系统设计按递增的步骤进行分解。
【软件架构】运用RUP4+1视图软件架构设计（逻辑视图、实现视图、进程视图、物理视图和用例视图）
【软件架构】运⽤RUP4+1视图软件架构设计（逻辑视图、实现视图、进程视图、物理视图和⽤例视图）RUP概述RUP（Rational Unified Process），统⼀软件开发过程，统⼀软件过程是⼀个⾯向对象且基于⽹络的程序开发⽅法论。
在RUP中采⽤“4+1”视图模型来描述软件系统的体系结构。
“4+1”视图包括逻辑视图、实现视图、进程视图、部署视图和⽤例视图。
最终⽤户关⼼的是系统的功能，因此会侧重于逻辑视图；程序员关⼼的是系统的配置、装配等问题，因此会侧重于实现(开发)视图；系统集成⼈员关⼼的是系统的性能、可伸缩性、吞吐率等问题，因此会侧重于进程(处理)视图；系统⼯程师关⼼的是系统的发布、安装、拓扑结构等问题，因此会侧重于部署(物理)视图。
分析⼈员和测试⼈员关⼼的是系统的⾏为，因此会侧重于⽤例(场景)视图；原⽂链接：https:///turbock/article/details/102930810（2）4+1视图介绍：（3）UML 4+1视图：（）运⽤RUP 4+1视图⽅法进⾏软件架构设计下⽂摘⾃：⽐如设计⼀座跨江⼤桥：我们会考虑"连接南北的公路交通"这个"功能需求"，从⽽初步设计出理想化的桥墩⽀撑的公路桥⽅案；然后还要考虑造桥要⾯临的"约束条件"，这个约束条件可能是"不能影响万吨轮从桥下通过"，于是细化设计⽅案，规定桥墩的⾼度和桥墩之间的间距；另外还要顾及"⼤桥的使⽤期质量属性"，⽐如为了"能在湍急的江流中保持稳固"，可以把⼤桥桥墩深深地建在岩⽯层之上，和⼤地浑然⼀体；其实，"建造期间的质量属性"也很值得考虑，⽐如在⼤桥的设计过程中考虑"施⼯⽅便性"的⼀些措施。
和⼯程领域的功能需求、约束条件、使⽤期质量属性、建造期间的质量属性等类似，软件系统的需求种类也相当复杂，具体分类如图1所⽰。
软件体系结构-期末大题
1.基于构件的软件开发的优势是什么？基于构件的软件将软件开发的重点从程序编写转移到了基于已有构件的组装，更快地构造系统，减轻用来支持和升级大型系统所需要的维护负担，从而降低了软件开发的费用2.尝试用自己的语言介绍Kruchten的“4+1”模型。
Kruchten 提出了一个"4+1"视图模型，从5个不同的视角包括包括逻辑试图、进程视图、物理视图、开发视图、场景视图来描述软件体系结构。
每一个视图只关心系统的一个侧面，5个试图结合在一起才能反映系统的软件体系结构的全部内容。
3.在希赛公司的一个财务管理系统，财务部要客户提供…………4.不同的体系结构风格具有各自的特点、优劣和用途。
试对管道-过滤器风格、事件驱动风格、分层系统、C2风格和基于消息总线的风格进行分析比较。
P52-56(1)管道和过滤器特点：@使得软构件具有良好的隐蔽性和高内聚、低耦合的特点；@允许设计者将整个系统的输入输出行为看成是多个过滤器的行为的简单合成；@支持软件重用。
只要提供适合在两个过滤器之间传送的数据，任何两个过滤器都可被连接起来；@系统维护和增强系统性能简单。
新的过滤器可以添加到现有系统中来；旧的可以被改进的过滤器替换掉；@允许对一些如吞吐量、死锁等属性的分析；@支持并行执行。
每个过滤器是作为一个单独的任务完成，因此可与其它任务并行执行缺点：①通常导致进程成为批处理的结构。
②不适合处理交互的应用。
③因为在数据传输上没有通用的标准，每个过滤器都增加了解析和合成数据的工作，这样就导致了系统性能下降，并增加了编写过滤器的复杂性。
（2）（3）分层系统体系结构有以下优点：第一，支持基于抽象程度递增的系统设计。
这允许设计者可以将一个复杂系统设计按递增的步骤进行分解。
第二，支持功能增强。
因为每层至多和与之相邻的上层和下层交互，所以，改变某层的功能最多只会影响与之相邻的其它两层。
第三，支持重用。
与抽象数据类型一样，只要对相邻层提供同样的接口，每层可以有很多不同的可相互替代的实现方法。
软件体系结构期末大题
软件体系结构期末大题1.基于构件的软件开发的优势是什么？基于构件的软件将软件开发的重点从程序编写转移到了基于已有构件的组装，更快地构造系统，减轻用来支持和升级大型系统所需要的维护负担，从而降低了软件开发的费用2.尝试用自己的语言介绍Kruchten的“4+1”模型。
Kruchten 提出了一个"4+1"视图模型，从5个不同的视角包括包括逻辑试图、进程视图、物理视图、开发视图、场景视图来描述软件体系结构。
每一个视图只关心系统的一个侧面，5个试图结合在一起才能反映系统的软件体系结构的全部内容。
3.在希赛公司的一个财务管理系统，财务部要客户提供…………4.不同的体系结构风格具有各自的特点、优劣和用途。
试对管道-过滤器风格、事件驱动风格、分层系统、C2风格和基于消息总线的风格进行分析比较。
P52-56(1)管道和过滤器特点：@使得软构件具有良好的隐蔽性和高内聚、低耦合的特点；@允许设计者将整个系统的输入输出行为看成是多个过滤器的行为的简单合成；@支持软件重用。
只要提供适合在两个过滤器之间传送的数据，任何两个过滤器都可被连接起来；@系统维护和增强系统性能简单。
新的过滤器能够添加到现有系统中来；旧的能够被改进的过滤器替换掉；@允许对一些如吞吐量、死锁等属性的分析；@支持并行执行。
每个过滤器是作为一个单独的任务完成，因此可与其它任务并行执行缺点：①一般导致进程成为批处理的结构。
②不适合处理交互的应用。
③因为在数据传输上没有通用的标准，每个过滤器都增加了解析和合成数据的工作，这样就导致了系统性能下降，并增加了编写过滤器的复杂性。
（2）。
Kruchten的4+1模型描述软件体系结构2
2013-7-9
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对体系结构进行的描述是围绕着以上4个视图展开的。然后，通 过选择出的一些用例对体系结构加以说明。这些用例被称作场景 (scenarios)，它们构成了第5个视图。实际上，体系结构在某种 程度上是由场景演化而来的。
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体系结构的概念在每个视图里面都可以独立应用。这就是说，可以在每个视图 里面定义体系结构的各种组成元素，如构件、连接件等。对于不同的视图，还 可以选择不同的体系结构风格，因此在同一个系统结构中可以使用多种风格。 此外，在每一种视图里，我们使用该视图特定的符号。这避免了符号用法和意 义的混乱。“4十1”视图模型是一个十分通用的模型：可以便用其他的符号表示 法，也可以使用其他的设计方法，尤其是逻辑视图和过程视图的分解。
终端
连接服务
控制器
编号计划
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进程视图的体系结构：过程分解
过程体系结构考虑的是一些非功能性的需求，诸如性能、可用性等。 它所要面对的问题有并发，分布，系统的完整性，容错能力等。它还 要考虑怎样把过程体系结构与逻辑视图体系结构的要点相适应——对 某个对象的某个操作实际上是在哪个控制线程上发生的。
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过程视图的体系结构：过程分解
软件被分为独立的任务的集合。每个任务是一个独立的控制线程，可 以在一个处理节点上独立单独调度。因此可以将任务分为主任务和辅 任务。主任务是需要单独解决的体系结构元素。辅任务是由于实现原 因而在本地加入的附加任务(缓冲，超时，等等)，例如可以将它们实 现为轻量级的线程。主任务通过一套完善定义的任务间通信机制进行 通信：同步的或异步的基于消息的通信服务、远程过程调用、时间广 播等。不应当假设通信中的主任务处于同一个过程中或处在同一个处 理节点上。辅任务的通信可以采用共享内存的方式或其他双方约定的 方式。 基于过程体系结构设计图，可以估计出消息流和过程负荷。
软件体系结构题库
软件体系结构试题库(软件工程)一、判断题1、软件重用是指重复使用已有的软件产品用于开发新的软件系统，以达到提高软件系统的开发质量与效率，降低开发成本的目的。
答案：√依据页码：P42、可重用技术对构件库组织方法要求不仅要支持精确匹配，还要支持相似构件的查找。
答案：√依据页码：P73、超文本组织方法与基于数据库系统的构件库组织方法不同，它基于全文检索技术。
答案：√依据页码：p84、软件体系结构充当一个理解系统构件和它们之间关系的框架，特别是那些始终跨越时间和实现的属性。
答案：√依据页码：P285、构件可以由其他复合构建和原子构件通过连接而成。
（）答案：√依据页码：P376、体系的核心模型由5种元素组成：构建、连接体、配置、端口和角色（）答案：√依据页码：P377、软件体系结构的核心由5种元素组成：构件、连接件、配置端口和角色。
其中，构件、连接件和配置是最基本的元素（）答案：√依据页码：P378、开发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（）答案：X依据页码：P32、339、构件、连接件以及配置是体系结构的核心模型最基本的元素（）答案：√根据页码：P3710、HMB风格不支持系统系统自顶向下的层次化分解，因为它的构件比较简单。
答案：×依据页码：P8111、正交软件体系结构由组织层和线索的构件构成。
答案：√依据页码：P7012、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。
答案：√依据页码：P5313、线索是子系统的特例，它由完成不同层次功能的构建组成，每一条线索完成整个系统中相对独立的一部分功能。
（）答案：√依据页码：P7014、层次系统中支持抽象程度递增的系统设计是设计师可以把一个复杂系统按照递增的步骤进行分解，同时支持功能增强，但是不支持重用。
答案：×参考页码:P5515、相交关系R是一个等价关系。
答案：√16、在软件设计中占据着主导地位的软件体系结构描述方法是图形表达工具。
个人通讯录Kruchten“4+1”模型
个人通讯录“4+1”视图模型Kruchten“4+1”模型由5个视图构成：逻辑视图：当采用面向对象的设计方法时，逻辑视图即是对象模型。
开发视图：描述软件在开发环境下的静态组织。
进程试图：描述系统的并发和同步方面的设计。
物理视图：描述软件到硬件之间的映射关系，反映系统在分布方面的设计。
场景视图：通过选择出的一些用例对体系结构加以说明，这些用例被称作场景。
1.逻辑视图：便于理解系统设计的结构与组织如图1所示：系统只有一个逻辑视图，该视图以图形方式说明关键的用例实现、子系统、包和类，它们包含了在构架方面具有重要意义的行为。
逻辑视图在每次迭代过程中都会加以改进。
逻辑视图表示了设计模型中在构架方面具有重要意义的部分。
图1 通讯录系统体系结构的逻辑视图2.开发视图：设计满足开发期质量属性的体系结构，如图2所示：图2 通讯录系统体系结构的开发视图3.进程视图：设计满足运行期质量属性的体系结构,如图3所示：●应用层中的线程代表主程序的运行，它直接利用了MFC的主窗口线程。
无论是用户交互，还是串口的数据到达，均采取异步事件的方式处理，杜绝了任何"忙等待"无谓的耗时，也缩短了系统响应时间。
●通讯层有独立的线程控制着"上上下下"的数据，并设置了数据缓冲区，使数据的接收和数据的处理相对独立，从而数据接收不会因暂时的处理忙碌而停滞，增加了系统吞吐量。
●嵌入层的设计中，分别通过时钟中断和RS232口中断来激发相应的处理逻辑，达到轮询和收发数据的目的。
图3 设备调试系统体系结构的进程视图●过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。
●过程视图强调并发性、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。
它也定义逻辑视图中的各个类的操作具体是在哪一个线程中被执行的。
顺序图如下：显示联系人信息如图4：图4 显示联系人信息顺序图4.物理视图：和部署相关的体系结构决策，如图4所示：软件最终要驻留、安装或部署到硬件才能运行，而软件体系结构的物理视图关注"目标程序及其依赖的运行库和系统软件"最终如何安装或部署到物理机器，以及如何部署机器和网络来配合软件系统的可靠性、可伸缩性等要求, 图4所示的物理体系结构视图表达了设备调试系统软件和硬件的映射关系。
架构蓝图--软件架构 4+1 视图模型(Philippe Kruchten)
架构蓝图--软件架构"4+1" 视图模型---Philippe Kruchten引言我们已经看到在许多文章和书籍中，作者欲使用单张视图来捕捉所有的系统架构要点。
通过仔细地观察这些图例中的方框和箭头，不难发现作者努力地在单一视图中表达超过其表达限度的蓝图。
方框是代表运行的程序吗？或者是代表源代码的程序块吗？或是物理计算机吗？或仅仅是逻辑功能的分组吗？箭头是表示编译时的依赖关系吗？或者是控制流吗？或是数据流吗？通常它代表了许多事物。
是否架构只需要单个的架构样式？有时软件架构的缺陷源于过早地划分软件或过分的强调软件开发的单个方面：数据工程、运行效率、开发策略和团队组织等。
有时架构并不能解决所有"客户"（或者说"风险承担人"，USC 的命名）所关注的问题。
许多作者都提及了这个问题：Garlan & Shaw 1、CMU 的Abowd & Allen、SEI 的Clements。
作为补充，我们建议使用多个并发的视图来组织软件架构的描述，每个视图仅用来描述一个特定的所关注的方面的集合。
架构模型软件架构用来处理软件高层次结构的设计和实施。
它以精心选择的形式将若干结构元素进行装配，从而满足系统主要功能和性能需求，并满足其他非功能性需求，如可靠性、可伸缩性、可移植性和可用性。
Perry 和Wolfe 使用一个精确的公式来表达，该公式由Boehm 做了进一步修改：软件架构＝{元素，形式，关系/约束}软件架构涉及到抽象、分解和组合、风格和美学。
我们用由多个视图或视角组成的模型来描述它。
为了最终处理大型的、富有挑战性的架构，该模型包含五个主要的视图（请对照图1）：∙逻辑视图（Logical View），设计的对象模型（使用面向对象的设计方法时）。
∙过程视图（Process View），捕捉设计的并发和同步特征。
∙物理视图（Physical View），描述了软件到硬件的映射，反映了分布式特性。
体系结构蓝图—软件体系结构的41视图（中文版）
本文基于多个并发视图的使用情况来说明描述软件密集型系统架构的模型。
使用多重视图允许独立地处理各"风险承担人"：最终用户、开发人员、系统工程师、项目经理等所关注的问题，并且能够独立地处理功能性和非功能性需求。
本文分别对五种视图进行了描述，并同时给出了捕获每种视图的表示方法。
这些视图使用以架构为中心的、场景驱动以及迭代开发过程来进行设计。
引言我们已经看到在许多文章和书籍中，作者欲使用单张视图来捕捉所有的系统架构要点。
通过仔细地观察这些图例中的方框和箭头，不难发现作者努力地在单一视图中表达超过其表达限度的蓝图。
方框是代表运行的程序吗？或者是代表源代码的程序块吗？或是物理计算机吗？或仅仅是逻辑功能的分组吗？箭头是表示编译时的依赖关系吗？或者是控制流吗？或是数据流吗？通常它代表了许多事物。
是否架构只需要单个的架构样式？有时软件架构的缺陷源于过早地划分软件或过分的强调软件开发的单个方面：数据工程、运行效率、开发策略和团队组织等。
有时架构并不能解决所有"客户"（或者说"风险承担人"，USC 的命名）所关注的问题。
许多作者都提及了这个问题：Garlan & Shaw 1、CMU 的 Abowd& Allen、SEI 的Clemen ts。
作为补充，我们建议使用多个并发的视图来组织软件架构的描述，每个视图仅用来描述一个特定的所关注的方面的集合。
架构模型软件架构用来处理软件高层次结构的设计和实施。
它以精心选择的形式将若干结构元素进行装配，从而满足系统主要功能和性能需求，并满足其他非功能性需求，如可靠性、可伸缩性、可移植性和可用性。
Perry和 Wolfe使用一个精确的公式来表达，该公式由 Boehm做了进一步修改：软件架构＝{元素，形式，关系/约束}软件架构涉及到抽象、分解和组合、风格和美学。
软件体系结构 4+1模型案例
案例教学1：4+1视图方法进行软件体系结构设计要开发出用户满意的软件并不是件容易的事，软件体系结构师必须全面把握各种各样的需求、权衡需求之间有可能的矛盾之处，分门别类地将不同需求一一满足。
本文从理解需求种类的复杂性谈起，通过具体案例的分析，展示了如何通过RUP的4+1视图方法，针对不同需求进行体系结构设计，从而确保重要的需求一一被满足。
1、呼唤体系结构设计的多重视图方法灵感一闪，就想出了把大象放进冰箱的办法，这自然好。
但希望每个体系结构设计策略都依靠灵感是不现实的--我们需要系统方法的指导。
需要体系结构设计的多重视图方法，从根本上来说是因为需求种类的复杂性所致。
以工程领域的例子开道吧。
比如设计一座跨江大桥：我们会考虑"连接南北的公路交通"这个"功能需求"，从而初步设计出理想化的桥墩支撑的公路桥方案；然后还要考虑造桥要面临的"约束条件"，这个约束条件可能是"不能影响万吨轮从桥下通过"，于是细化设计方案，规定桥墩的高度和桥墩之间的间距；另外还要顾及"大桥的使用期质量属性"，比如为了"能在湍急的江流中保持稳固"，可以把大桥桥墩深深地建在岩石层之上，和大地浑然一体；其实，"建造期间的质量属性"也很值得考虑，比如在大桥的设计过程中考虑"施工方便性"的一些措施。
和工程领域的功能需求、约束条件、使用期质量属性、建造期间的质量属性等类似，软件系统的需求种类也相当复杂，具体分类如图1所示。
图1 软件需求分类的复杂性2、超市系统案例：理解需求种类的复杂性例子是最好的老师。
为了更好地理解软件需求种类的复杂性，我们来分析一个实际的例子。
在表1中，我们列举了一个典型的超市系统的需求子集，从这个例子中可以清晰地看到需求可以分为两大类：功能需求和非功能需求。
表1 超市系统案例：理解需求种类的复杂性简单而言，功能需求就是"软件有什么用，软件需要做什么"。
软件体系结构试题与解答
模拟试题（一）第一题: 名词解释(每题5分, 共20分)1.软件体系构造（Software Architecture）2.软件体系构造风格（Software Architecture Style）3.软件质量属性4.质量属性驱动旳设计措施（ADD）第二题: 单项选择(每题4分, 共20分)1. 下面哪种方略可以用来满足可测试性（Testability）旳质量属性?A) 心跳（Heartbeat） B) 模块旳抽象化（Generalize the module）C) 记录/重放 D) 授权顾客2. “系统在提供服务给合法顾客旳同步抵制未授权使用旳能力”这是哪种质量属性关怀旳问题？A) 性能 B) 可测试性C) 可移植性 D) 安全性3. 下面哪种视图不属于软件体系构造中定义旳“4+1”视图?A) 物理视图 B) 设计视图C) 场景视图 D) 开发视图4. 下面旳图是什么图？A) 序列图 B) 组件图C) 对象图 D) 用例图5. 下面旳图形描述了何种体系构造风格？A) C/S B) 有序批处理 C) 主程序/子程序 D) 面向对象第三题:简答（每题5分, 共20分）1.请描述管道-过滤器体系构造风格旳特点并给出适合使用这种风格旳一种应用场景。
2.请简要阐明黑板风格旳定义。
3.请简要阐明体系构造权衡分析措施和该措施旳特点。
4. 什么是“4+1视图”, 分别给出每个视图旳名称和重要关注点。
软件体系构造分析: 效用树(20分)某企业要开发一种在线交易系统, 该系统重要关注性能、可更改性、可用性和安全这五个质量属性。
负责开发旳团体分析了各个质量属性, 设计了一种参照旳体系构造。
该团体欲采用效用树技术对体系构造进行评估, 下面是有关旳场景: ☎∙∙站点 断电后 可以在 秒内完毕流量到站点 旳迁移；●信用卡交易需要有99.999% 旳安全性；●顾客旳授权数据库需要在 99.999% 旳状况下保证可用；●视频必须实时传播；●可以在4人-周内完毕对Web顾客界面旳变化网络失效和恢复必须在1.5分钟内完毕；●减少对客户数据库访问旳时间至200毫秒以内；请根据以上描述, 构建对应旳效用树2. 软件体系构造构建（20分）Travelling 是一家新兴旳旅游服务提供商, 可以在线为顾客提供在线旳实时旅游信息服务, 包括路线信息, 景点简介, 公交线路查询等, 其系统旳基本旳功能如下所示:☎∙∙顾客可以在网站上注册帐号和密码 成为该站点旳客户；☎∙∙客户可以使用浏览器访问网上旳站点 搜索并返回感爱好旳景点信息；☎∙∙该企业需要集成来自旅游线路提供商旳数据库 提供旅游线路支持；需要集成来自景点旳信息提供商旳数据库提供景点信息；需要集成公交企业旳应用系统提供公交信息查询能力。
中英文中英文文献翻译-软件体系结构的现状及发展方向
中文译文软件体系结构的现状及发展方向在《软件体系结构的概念》一文中，我们从软件危机谈起，阐述了软件体系结构的起源、定义及其在软件项目开发中的作用。
那么，目前软件体系结构的现状如何呢？软件体系结构的发展趋势又是什么呢？这就是本文要介绍的内容。
目前，软件体系结构尚处在迅速发展之中，越来越多的研究人员正在把注意力投向软件体系结构的研究。
用于对软件体系进行规格描述的模型、标记法和工具仍很不正规。
尽管这些不正规的模型是有用的，为使之更为精确和健壮，在很多方面的研究工作还需要继续进行。
关于软件体系结构的研究工作主要在国外展开的，国内到目前为止对于软件体系结构的研究尚处在起步阶段。
软件体系结构在国内未引起人们广泛注意的原因主要有两点：软件体系结构从表面上看起来是一个老话题，似乎没有新东西。
与国外相比，国内对大型和超大型复杂软件系统开发的经历相对较少，对软件危机的灾难性体会没有国外深刻，因而对软件体系结构研究的重要性和必要性的认识还不很充分。
自20世纪90年代后期以来，软件体系结构的研究成为一个热点。
广大软件工作者已经认识到软件体系结构研究的重大意义和它对软件系统设计开发的重要性，开展了很多研究和实践工作。
从软件体系结构研究的现状来看，当前的研究和对软件体系结构的描述，在很大程度上来说还停留在非形式化的基础上。
软件构架师仍然缺乏必要的工具，这种工具应该是显式描述的、有独立性的形式化工具。
在目前通用的软件开发方法中，其描述通常是用非形式化的图和文本，不能描述系统期望的存在于构件之间的接口，不能描述不同的组成系统的组合关系的意义。
难以被开发人员理解，更不能用来分析其一致性和完整性等特性。
当一个软件系统中的构件之间几乎以一种非形式化的方法描述时，系统的重用性也会受到影响，在设计一个系统结构过程中的努力很难移植到另一个系统中去。
对系统构件和连接关系的结构化假设没有得到显式的、形式化的描述时，把这样的系统构件移植到另一个系统中去将是有风险的，甚至是不可能的。
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。
[计算机]Kruchten的4 1模型描述软件体系结构
![[计算机]Kruchten的4 1模型描述软件体系结构](https://img.taocdn.com/s3/m/88869af033d4b14e85246835.png)
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体系结构的概念在每个视图里面都可以独立应用。这就是说，可以在每个视图 里面定义体系结构的各种组成元素，如构件、连接件等。对于不同的视图，还 可以选择不同的体系结构风格，因此在同一个系统结构中可以使用多种风格。 此外，在每一种视图里，我们使用该视图特定的符号。这避免了符号用法和意 义的混乱。“4十1”视图模型是一个十分通用的模型：可以便用其他的符号表示 法，也可以使用其他的设计方法，尤其是逻辑视图和过程视图的分解。
可以把过程体系结构分为几个抽象层次来描述，每个层次考虑不同的 方面。在最高层次上，过程体系结构可以被视为是一个逻辑网络的集 合。每个独立执行的逻辑网络都是由通信程序(即“过程”)构成的。 这些逻辑网络分布在一个通过LAN或WAN连接起来的硬件资源集合上。 多个逻辑网络可能同时存在，并共享同样的物理资源。例如，逻辑网 络的概念可用于区分在线处理系统和离线处理系统。
2018/11/20 © liqianmu@ 3
假定你是Module Designer
你来开发A2和A3，怎么开始？
© liqianmu@ 4
2018/11/20
假定你是Consultant(顾问)
你是一个请来的顾问，对一个体系结构设 计进行评估。Modifiability和 Performance是重要的体系结构质量因素。 你会询问什么样的信息？
2018/11/20
© liqianmu@
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3.2.1 逻辑视图的符号表示法
逻辑体系结构的符号表示法 (见图 )，是从Booch方法派生而来的。它 被极大地简化了，尤其大量简化了在这个设计阶段作用不大的各种修饰， 只考虑对于体系结构有重要意义的元素在设计工具上，可以使用 Rational Rose 等 UML 建 模 工 具 。 公 共 的 机 制 和服 务 在 类 设 施 (class utilities)中定义。
高级系统架构设计师上午模拟试题及答案解析(8)
高级系统架构设计师上午模拟试题及答案解析（8）(1~11/共57题)选择题1995年Kruchten提出了著名的“4+1”视图，用来描述软件系统的架构。
在“4+1”视图中，17 用来描述设计的对象模型和对象之间的关系；18 描述了软件模块的组织与管理；19 描述设计的并发和同步特征。
第1题A.逻辑视图B.用例视图C.过程视图D.开发视图第2题A.逻辑视图B.用例视图C.过程视图D.开发视图第3题A.逻辑视图B.用例视图C.过程视图D.开发视图第4题若事务T1对数据A已加排他锁，那么其他事务对数据A______。
A.加共享锁、加排他锁都成功B.加排他锁成功，加共享锁失败C.加共享锁、加排他锁都失败D.加共享锁成功，加排他锁失败第5题软件架构设计是降低成本、改进质量、按时和按需交付产品的关键活动。
以下关于软件架构重要性的叙述中，错误的是______。
A.架构设计能够满足系统的性能、可维护性等品质B.良好的架构设计能够更好地捕获并了解用户需求C.架构设计能够使得不同的利益相关人(stakeholders)达成一致的目标D.架构设计能够支持项目计划和项目管理等活动第6题大型局域网通常划分为核心层、汇聚层和接入层，以下关于各个网络层次的描述中，不正确的是______。
A.核心层进行访问控制列表检查B.汇聚层定义了网络的访问策略C.接入层提供局域网络接入功能D.接入层可以使用集线器代替交换机第7题PH软件开发公司承接了ZF企业基于因特网的B2C业务系统的研发任务。
ZF企业提出的业务系统安全性要求之一是防止授权侵犯和保留用户痕迹。
针对这一要求，PH公司架构师给出的解决方案最可能是______。
A.完整性(Integrity)框架方案B.访问控制(Access Control)框架方案C.身份鉴别(Authentication)框架方案D.抗抵赖(Non-repudiation)框架方案第8题从表关于操作系统存储管理方案①、方案②和方案③的相关描述中可以看出，它们分别对应______存储管理方案。
软件架构4+1视图模型
Paper published in IEEE Software 12 (6)November 1995, pp. 42-50架构蓝图——软件架构“4+1”视图模型Philippe KruchtenRational Software Corp.摘要本文基于多个并发视图的使用情况来说明描述软件密集型系统架构的模型。
使用多重视图允许独立地处理各"风险承担人"：最终用户、开发人员、系统工程师、项目经理等所关注的问题，并且能够独立地处理功能性和非功能性需求。
本文分别对五种视图进行了描述，并同时给出了捕获每种视图的表示方法。
这些视图使用以架构为中心的、场景驱动以及迭代开发过程来进行设计。
关键字：software architecture, view, object-oriented design, software development process引言我们已经看到在许多文章和书籍中，作者欲使用单张视图来捕捉所有的系统架构要点。
通过仔细地观察这些图例中的方框和箭头，不难发现作者努力地在单一视图中表达超过其表达限度的蓝图。
方框是代表运行的程序吗？或者是代表源代码的程序块吗？或是物理计算机吗？或仅仅是逻辑功能的分组吗？箭头是表示编译时的依赖关系吗？或者是控制流吗？或是数据流吗？通常它代表了许多事物。
是否架构只需要单个的架构样式？有时软件架构的缺陷源于过早地划分软件或过分的强调软件开发的单个方面：数据工程、运行效率、开发策略和团队组织等。
有时架构并不能解决所有“客户”（或者说“风险承担人”，USC的命名）所关注的问题。
许多作者都提及了这个问题：Garlan & Shaw1、CMU的Abowd & Allen、SEI的Clements。
作为补充，我们建议使用多个并发的视图来组织软件架构的描述，每个视图仅用来描述一个特定的所关注的方面的集合。
架构模型软件架构用来处理软件高层次结构的设计和实施。
体系结构蓝图—软件体系结构的4 1视图(中文版)
本文基于多个并发视图的使用情况来说明描述软件密集型系统架构的模型。
使用多重视图允许独立地处理各"风险承担人"：最终用户、开发人员、系统工程师、项目经理等所关注的问题，并且能够独立地处理功能性和非功能性需求。
本文分别对五种视图进行了描述，并同时给出了捕获每种视图的表示方法。
这些视图使用以架构为中心的、场景驱动以及迭代开发过程来进行设计。
引言我们已经看到在许多文章和书籍中，作者欲使用单张视图来捕捉所有的系统架构要点。
通过仔细地观察这些图例中的方框和箭头，不难发现作者努力地在单一视图中表达超过其表达限度的蓝图。
方框是代表运行的程序吗？或者是代表源代码的程序块吗？或是物理计算机吗？或仅仅是逻辑功能的分组吗？箭头是表示编译时的依赖关系吗？或者是控制流吗？或是数据流吗？通常它代表了许多事物。
是否架构只需要单个的架构样式？有时软件架构的缺陷源于过早地划分软件或过分的强调软件开发的单个方面：数据工程、运行效率、开发策略和团队组织等。
有时架构并不能解决所有"客户"（或者说"风险承担人"，USC 的命名）所关注的问题。
许多作者都提及了这个问题：Garlan & Shaw 1、CMU 的Abowd & Allen、SEI 的Clements。
作为补充，我们建议使用多个并发的视图来组织软件架构的描述，每个视图仅用来描述一个特定的所关注的方面的集合。
架构模型软件架构用来处理软件高层次结构的设计和实施。
它以精心选择的形式将若干结构元素进行装配，从而满足系统主要功能和性能需求，并满足其他非功能性需求，如可靠性、可伸缩性、可移植性和可用性。
Perry 和Wolfe 使用一个精确的公式来表达，该公式由Boehm 做了进一步修改：软件架构＝{元素，形式，关系/约束}软件架构涉及到抽象、分解和组合、风格和美学。
我们用由多个视图或视角组成的模型来描述它。
为了最终处理大型的、富有挑战性的架构，该模型包含五个主要的视图（请对照图1）：∙逻辑视图（Logical View），设计的对象模型（使用面向对象的设计方法时）。
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3.1 “4十1”模型 十 模型
Rational公司的 Rational 公司的 Philippe Kruchten 在1995 年提出了用于体系结构描 公司的Philippe Kruchten在1995年提出了用于体系结构描 述的 “ 4 十 l” 模型 。 该模型建立在体系结构的 Perry ＆ Wolf 定义和 Boehm定义的基础上 定义的基础上。 Berry Boehm定义的基础上。 该模型采用多视图模型的方法描述软件体系结构。 该模型采用多视图模型的方法描述软件体系结构。为了最终能够处理 富于挑战性的、大规模的软件系统，该模型由5个视图构成。 富于挑战性的、大规模的软件系统，该模型由5个视图构成。 逻辑视图 当采用面向对象的设计方法时，逻辑视图即是对象模型。 当采用面向对象的设计方法时，逻辑视图即是对象模型。 描述系统的并发和同步方面的设计。 过程视图 描述系统的并发和同步方面的设计。 描述软件到硬件之间的映射关系， 物理视图 描述软件到硬件之间的映射关系，反映系统在分布方面 的设计。 的设计。 开发视图 描述软件在开发环境下的静态组织。 描述软件在开发环境下的静态组织。
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好的体系结构描述的必要元素
需求陈述
商业环境、产品的背景、 商业环境、产品的背景、领域
描述环境
必须和什么系统交互、 必须和什么系统交互、外部接口
使用体系结构图
用恰当的线框 简洁的说明
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在高层分解成组件和连接件
代码视图
模块关联和依赖
使用/调用 和 共享数据 使用 调用/和…共享数据 调用
文件和目录、工程和编译文件、 文件和目录、工程和编译文件、版本控制
物理视图
把计算单元分配到各个进程或处理器
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阅读
Philippe Kruchten, Architectural Blueprints— The “4+1” View Model of Software Architecture, IEEE Software 12 (6), 1995, pp. 42-50 Release 6A Segment/Design Specification for the ECS Project, Section 4.4. NASA Report 305-CD-600-001, pages 4-160-185. March 2001 /waisdata/toc/cd30 560001toc.html
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假定你是Module Designer 假定你是
你最近加盟一家公司， 你最近加盟一家公司，并被安排在一个新 项目的开发组中。虽然你富有经验， 项目的开发组中。虽然你富有经验，但是 对此项目所涉及的领域还是一个新手。 对此项目所涉及的领域还是一个新手。系 统的高层体系结构设计已经完成。 统的高层体系结构设计已经完成。 你的老板（项目经理） 你的老板（项目经理）让你预计你将要完 成的几个模块的开发时间。 成的几个模块的开发时间。 你怎么办？ 你怎么办？
五、软件体系结构形式化方法
课外阅读
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Kruchten的4+1模型描述软件体系结构 的 模型描述软件体系结构 本章参考 Philippe Kruchten —— 《Architectural Blueprints—The “4+1” View Model of Software Architecture》 》
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要指出的是，不是所有的软件体系结构都需要完整的“ 要指出的是，不是所有的软件体系结构都需要完整的“4十1”视 没有用的视图在体系结构描述中可以被省略， 图。没有用的视图在体系结构描述中可以被省略，例如对于非 常小的系统， 常小的系统，逻辑视图和开发视图有可能非常相似以至于没有 必要把它们分开描述。场景视图在各种环境下都是有用的。 必要把它们分开描述。场景视图在各种环境下都是有用的。
抽象出来什么？ 抽象出来什么？ 功能怎样分解？ 功能怎样分解？ 功能怎样分配？ 功能怎样分配？ 使用什么硬件以及软件怎样布置在硬件上？ 使用什么硬件以及软件怎样布置在硬件上？
采用了哪些体系结构风格？ 采用了哪些体系结构风格？
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这是什么？ 这是什么？
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坏描述
所有的线看起来都一样 箭头不代表任何涵义 箭头代表很多涵义 实现与文档冲突 没有图例 太多的必要需求
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© liqi来描述
其中的一小部分是描述体系结构的
运行时视图/动态视图 组件和连接件 运行时视图 动态视图(组件和连接件 动态视图 组件和连接件)
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与顾问交流
体系结构的必要需求(driving requirement)是什 体系结构的必要需求 是什 么(如，performance, availability, security, 如 modifiability, interoperability)？ ？ 各种体系结构视图是如何描述的？ 各种体系结构视图是如何描述的？
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对体系结构进行的描述是围绕着以上4个视图展开的。然后， 对体系结构进行的描述是围绕着以上4个视图展开的。然后，通 过选择出的一些用例对体系结构加以说明。 过选择出的一些用例对体系结构加以说明。这些用例被称作场景 (scenarios)，它们构成了第5个视图。实际上， (scenarios)，它们构成了第5个视图。实际上，体系结构在某种 程度上是由场景演化而来的。 程度上是由场景演化而来的。
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“4十1”模型实际上使得有不同需求的人员能够得到他们对于软件 体系结构想要了解的东西。系统工程师先从物理视图， 体系结构想要了解的东西。系统工程师先从物理视图，然后从过 程视图靠近体系结构。最终使用者、客户、 程视图靠近体系结构。最终使用者、客户、数据专家从逻辑视图 看体系结构；项目经理、软件配置人员从开发视图看体系结构。 看体系结构；项目经理、软件配置人员从开发视图看体系结构。
好的体系结构描述的必要元素
考虑实现时的限制
但是仅在它们能影响体系结构设计的范围内
被限定的下层结构、处理器需求 被限定的下层结构、
通常包含其他结构图
体系结构设计的原理
它怎样去符合需求与约束 其他的设计
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其他方面
风格/产品线问题 风格 产品线问题
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体系结构描述方法
软件开发过程中各种角色之间交流设计思 想的媒介 进行上层分析的基础。 进行上层分析的基础。此基础上可以验证 体系结构设计方案， 体系结构设计方案，精炼或改变必要的方 案 让别人理解系统的第一手资料
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假定你是Module Designer 假定你是
你来开发A2和 ，怎么开始？ 你来开发 和A3，怎么开始？
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假定你是Consultant(顾问 顾问) 假定你是 顾问
你是一个请来的顾问， 你是一个请来的顾问，对一个体系结构设 计进行评估。 计进行评估。Modifiability和 和 Performance是重要的体系结构质量因素。 是重要的体系结构质量因素。 是重要的体系结构质量因素 你会询问什么样的信息？ 你会询问什么样的信息？
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3.2 逻辑视图的体系结构：面向对象的分解 逻辑视图的体系结构：
逻辑视图主要支持功能需求——系统应当向用户提供什么样的服务 逻辑视图主要支持功能需求——系统应当向用户提供什么样的服务。 系统应当向用户提供什么样的服务。 从问题域出发，采用面向对象的方法，按照抽象、封装、继承的原则， 从问题域出发，采用面向对象的方法，按照抽象、封装、继承的原则， 进行分解，得到代表着系统的关键抽象表示的集合。 进行分解，得到代表着系统的关键抽象表示的集合。这些抽象表示的 具体形式就是对象和对象的类。这种分级不仅是为了功能分析， 具体形式就是对象和对象的类。这种分级不仅是为了功能分析，而且 担负着在系统的各部分中确定公共机制和设计元素的作用。 担负着在系统的各部分中确定公共机制和设计元素的作用。 使用Rational／Booch方法 通过类图(class diagram)和类模板 方法， 和类模板(class 使用Rational／Booch方法，通过类图(class diagram)和类模板(class template)来表示逻辑体系结构 template)来表示逻辑体系结构。类图显示了类的集合和它们的逻辑关 来表示逻辑体系结构。 关联(association)、 (composition)、使用(usage)、 系:关联(association)、组合 (composition)、使用(usage)、继承 (inheritance)等 类模板则着眼于每个类的个体，强调类的主要操作， (inheritance)等。类模板则着眼于每个类的个体，强调类的主要操作， 并确定对象的关键特征。当十分需要定义一个对象的内部行为时， 并确定对象的关键特征。当十分需要定义一个对象的内部行为时，要 使用状态转换图(state diagram)，或者是状态表(state chart)。 使用状态转换图(state transition diagram)，或者是状态表(state chart)。 相关类的集合可以归到一起，称作类的种属(class category)。 相关类的集合可以归到一起，称作类的种属(class category)。