软件架构总结

总结

本学期课程已上一半，在这半个学期内对所学前五章的知识进行系统的分析和归纳，总结如下。

第1章：软件体系结构概论

1.什么是软件危机，软件危机的具体表现有哪些？

（1）软件危机：落后的软件生产方式无法满足迅速增长的计算机软件需求，从而导致软件开发与维护过程中出现一系列严重问题的现象。

（2）软件危机的表现：软件成本日益增长，开发进度难以控制，软件质量差，软件维护困难。

2.产生软件危机的原因，如何克服软件危机？

（1）产生软件危机的原因有：用户需求不明确，缺乏正确的理论指导，软件规模越来越大，软件复杂度越来越高。

（2）如何克服软件危机：人们面临的不光是技术问题，更重要的是管理问题。要提高软件开发效率，提高软件产品质量，必须采用工程化的开发方法与生产技术。在技术上，应该采用基于重用的软件生产技术；在管理上，应该采用多维的工程管理模式。

3.构件：（components，也译为组件，部件）：

是指语义完整、语法正确和有可重用价值的单位软件，是软件重用过程中可以明确辨识的系统；结构上，它是语义描述、通讯接口和实现代码的复合体。是具有某种功能的可重用的软件模板单元，表示了系统中主要的计算元素和数据存储。

4.软件体系结构的定义：

软件体系结构为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象，由构成系统的元素的描述，这些元素的相互作用、指导元素集成的模式以及这些模式的约束组成。软件架构不仅指定了系统的组织结构和拓扑结构，并且显示了系统需求和构成系统的元素之间的对应关系，提供了一些设计决策的基本原理。

5.软件体系结构的意义

体系结构是风险承担者进行交流的手段，体系结构是早期设计决策的体现，它明确了对系统实现的约束条件，决定了开发和维护组织的组织结构，制约着系统的质量属性，可以预测软件的质量，是推理和控制更改更简单，有助于循序渐进的原型设计。同时，软件体系结构是可传递和可重用的模型。

6.软件体系结构的应用现状

1. 目前，软件体系结构领域研究非常活跃，归纳现有体系结构的研究活动，主要包括以下几个方面：

（1）软件体系结构描述语言（2）体系结构构造与表示（3）体系结构分析、设计与验证（4）体系结构发现、演化与重用（5）基于体系结构的软件开发方法（6）特定领域的体系结构框架（7）软件体系结构支持工具（8）软件产品线体系结构（9）建立评价软件体系结构的方法。

2.架构分析、设计与验证，发现、演化与重用

架构分析的内容可分为结构分析、功能分析和非功能分析。生成一个满足软件需求的架构的过程即为架构设计。架构设计过程的本质在于将系统分解成相应的组成成分，并将这些成分重新组装成一个系统。架构设计有两大类方法：过程驱动方法和问题列表驱动方法。架构测试着重于仿真系统模型，解决架构层的主要问题。由于测试的抽象层次不同，架构测试策略可以分为单元/子系统/集成/验收测试等阶段的测试策略。架构发现从既存系统中提取软件的架构，属逆向工程。

架构重用属于设计重用，比代码重用更抽象。由于软件架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。

软件架构演化是指由于系统需求、技术、环境、分布等因素的变化而导致软件架构的变动。软件系统在运行时的架构变化称为架构的动态性，而将架构的静态修改称为架构扩展。两者都是架构适应性和演化性的研究范畴。

第2章软件体系结构建模。

1.软件体系结构建模的种类

种类：结构模型、框架模型、动态模型、过程模型和功能模型。

2.什么是“4+1视图”，分别给出每个视图的名称和主要关注点。

“4+1”的视图模型是Kruchten于1995年提出的用于描述软件体系结构的方式，主要用5个不同的视图：逻辑视图、进程视图、物理视图、开发视图和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个视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.软件体系结构的核心模型。

软件体系结构的核心模型由5中元素组成：软件，连接件，配置，端口和角色。

4.软件体系结构的生命周期模型

软件体系结构的非形式化描述，软件体系结构的规范描述和分析，软件体系结构的求精及其验证，软件体系结构的实施，软件体系结构的演化和拓展，软件体系结构的提供、评价和度量，软件体系结构的终结。

5.软件体系结构抽象模型

（1）软件及其关系的抽象模型

（2）连接件。

（3）软件体系结构。

（4）软件体系结构关系。

（5）软件体系结构范式。

第3章软件体系结构风格。

1.软件架构风格的定义

（1）诸风格的特征

1. 数据流风格：批处理序列；管道/过滤器。

管道与过滤器风格的软件体系结构的特点：

（1）使得软构件具有良好的隐蔽性和高内聚、低耦合的特点；（2）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；（3）支持软件重用。（4）系统维护和增强系统性能简单。（5）允许对一些如吞吐量、死锁等属性的分析；（6）支持并行执行。

但是，这样的系统也存在着若干不利因素。

（1）通常导致进程成为批处理的结构。这是因为虽然过滤器可增量式地处理数据，但它们是独立的，所以设计者必须将每个过滤器看成一个完整的从输入到输出的转换。

（2）不适合处理交互的应用。当需要增量地显示改变时，这个问题尤为严重。

（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.调用/返回风格：主程序/子程序；面向对象风格；层次结构。

面向对象的优点：

能形象地表现现实世界的领域，重用性高，对应变化很强。即易扩展，维护性强

数据抽象和面向对象组织缺点：

性能损失。面向对象编程为了：重用性、灵活性和扩展性等特性而作出的牺牲。测试比较麻烦，对整体系统设计要求高

3.独立构件风格：进程通讯；事件系统。

基于事件的隐式调用优点：

为软件重用提供了强大的支持。当需要将一个构件加入现存系统中时，只需将它注册到系统的事件中。为改进系统带来了方便。当用一个构件代替另一个构件时，不会影响到其它构件的接口。

基于事件的隐式调用缺点：

构件放弃了对系统计算的控制。数据交换的问题。有时数据可被一个事件传递，但

有时系统必须依靠一个共享的仓库进行交互。这时全局性能和资源管理便成了问题。既然过程的语义必须依赖于被触发事件的上下文约束，关于正确性的推理存在问题。