软件体系结构原理、方法与实践
(软件工程理论、方法与实践)第8章分布式系统体系结构
基于服务的架构设计方法
总结词
基于服务的架构设计方法是一种以服务为中心的设计方法，通过将系统功能封装为可复用的服务，实 现松耦合的分布式系统。
详细描述
01
02
分布式性
组件分布在不同的物理节点上，可以 位于不同的地理位置。
03
通信能力
组件之间通过通信进行协调和交互。
可靠性
分布式系统具有容错性和可恢复性， 能够保证系统的可靠运行。
05
04
并发性
多个组件可以并行执行，提高系统的 整体性能。
分布式系统的应用场景
云计算平台
如亚马逊AWS、谷歌云等，提供计算、存储、网络等 服务。
总结词
基于代理的分布式系统通过使用智能 代理来处理分布式任务，具有自治性、 智能性和协作性等特点。
详细描述
基于代理的分布式系统案例包括：1. 分布式 计算市场案例，如网格计算和云计算平台， 通过智能代理实现资源的共享和交易；2. 智 能家居案例，通过智能代理实现家庭设备的 互联和控制，提高生活便利性。
运维
分布式系统的运维需要关注系统的运行状态 和性能，以及服务的可用性和可靠性。这需
要使用一些监控工具和技术，如 Prometheus、Grafana等，以便及时发现 和处理系统中的问题。同时，还需要建立完 善的运维流程和规范，以确保系统的高可用
性和高可靠性。
05
分布式系统案例分析
基于代理的分布式系统案例
测试方法
对于分布式系统的测试，需要采用一些特定 的方法，如模拟测试、灰度测试、故障注入 测试等。这些方法可以帮助开发人员模拟各 种实际运行场景，以便更好地发现和修复系 统中的问题。
软件体系结构原理方法与实践
软件体系结构原理方法与实践
软件体系结构原理方法与实践是一门研究和设计软件系统的学科。
它涉及到对软件系统的组织和结构进行分析、设计和实践的方法和技术。
软件体系结构是指一个软件系统的概念架构，它描述了软件系统中各个组件的组织关系、交互方式以及与外部环境的交互。
软件体系结构的设计是软件系统开发的早期阶段，它对软件系统的质量、可维护性和可扩展性等方面有很大影响。
软件体系结构方法是指用于设计和分析软件体系架构的一组规范和技术。
其中，最常用的方法是面向对象的分析与设计方法、实体关系模型、组件模型等。
软件体系结构原理是指根据软件系统的需求，选择适当的原则和规范来指导设计和评估软件体系结构。
常用的原则包括单一责任原则、开闭原则、依赖倒置原则等。
软件体系结构的实践是指将软件体系结构方法和原理应用于实际的软件项目中。
在实践过程中，需要通过建立模型、进行分析和设计、评估和验证等步骤来完成软件体系结构的实现。
总之，软件体系结构原理方法与实践是一门研究和实践如何设计和分析软件系统结构的学科，它涉及到方法、原理和实践等方面的知识。
软件体系结构课程总结报告
一、引言1.1 课程背景软件体系结构是软件工程的一个重要分支，它涉及软件系统的整体结构设计和组织管理。
本课程旨在帮助学生了解软件体系结构的基本概念、原则、方法和工具，提高他们分析和设计复杂软件系统的能力。
1.2 课程目标通过本课程的学习，学生应掌握软件体系结构的基本概念、原则和常见的体系结构风格；了解软件体系结构的设计方法和工具；学会分析现有软件体系结构，评估其优劣；能够运用所学知识设计适用于不同场景的软件体系结构。
二、课程内容2.1 软件体系结构基本概念软件体系结构的定义软件体系结构与软件设计的关系软件体系结构的组成元素软件体系结构的基本原则2.2 常见软件体系结构风格组件级体系结构面向对象体系结构面向过程体系结构事件驱动体系结构数据流体系结构三、软件体系结构设计方法3.1 设计方法概述软件体系结构设计方法的目标和任务设计方法的基本步骤3.2 设计方法和工具面向对象设计方法设计模式架构描述语言（ADL）软件体系结构评估方法四、软件体系结构评估4.1 评估方法概述评估的目的和意义评估方法分类4.2 评估方法和工具定性评估方法定量评估方法评估工具介绍五、实例分析与实践5.1 实例分析分析现有软件体系结构实例评估现有软件体系结构的优劣5.2 实践项目设计一个简单的软件体系结构使用评估方法对设计出的软件体系结构进行评估本课程的教学方式包括课堂讲解、案例分析、实践项目和小组讨论。
通过这些教学方式，学生可以更好地理解和掌握软件体系结构的知识，提高分析和设计软件系统的能力。
六、软件体系结构的设计模式6.1 设计模式的概念设计模式的定义设计模式与软件体系结构的关系6.2 常见的设计模式创建型设计模式结构型设计模式行为型设计模式6.3 设计模式的应用与实践设计模式的选用原则设计模式的应用案例分析七、软件体系结构的演化7.1 软件体系结构演化的概念软件体系结构演化的原因软件体系结构演化的过程7.2 软件体系结构演化的方法与策略软件体系结构演化的方法软件体系结构演化的策略软件体系结构演化的案例分析软件体系结构演化的工具与技术八、软件体系结构的开源框架8.1 开源框架的概念开源框架的定义开源框架与软件体系结构的关系8.2 常见软件体系结构开源框架常用开源框架介绍开源框架的选择与使用8.3 开源框架的实践与应用开源框架的案例分析开源框架的整合与定制九、软件体系结构的评估与优化9.1 软件体系结构评估的概念软件体系结构评估的目的软件体系结构评估的方法9.2 软件体系结构优化的概念软件体系结构优化的目标软件体系结构优化的方法9.3 软件体系结构评估与优化的实践与应用软件体系结构评估与优化的案例分析10.1 课程回顾课程主要内容的回顾10.2 软件体系结构的发展趋势软件体系结构在未来的发展软件体系结构面临的挑战与机遇10.3 课程建议与展望学生对课程的建议与反馈课程未来的改进方向通过本课程的学习，学生不仅能够掌握软件体系结构的基本概念、方法和工具，还能够了解软件体系结构的设计模式、演化、开源框架以及评估与优化等方面的知识。
软件架构设计模式与实践
• Ruby On Rails
• Rup
• BPEL
• Workflow Engine
• LBS
• Oracle
31
软件架构师在干什么？
• 思考、思考、再思考
– 深入理解、准确把握建设的业务需求 – 分析所有可见的问题、障碍、风险 – 充分参考已有的成功方案，降低风险
• 交流、讨论、博弈、质疑
– 胶着Viscosity——以与原有设计保持一致的方 式来对实施变更已经非常困难,诱使开发人员绕
• 什么是软件架构
– 软件架构的概念很混乱。如果你问五个不同的 人，可能会得到五种不同的答案。
– 软件架构概念主要分为两大流派：
• 组成派：软件架构 = 组件 + 交互。 • 决策派：软件架构 = 重要决策集。
– 组成派和决策派的概念相辅相成。
• 软件架构要层次化并隔离关注点
– 复杂性是层次化的。 --《人月神话》 – 好的架构设计必须把变化点错落有致地封装到
软件系统的不同部分(即关注点分离)。 – 通过关注点分离，达到“系统中的一部分发生
了变化，不会影响其他部分”的目标。
• 软件单元的粒度：
– 粒度最小的单元通常是“类”。 – 几个类紧密协作形成“模块”。 – 完成相对独立的功能的多个模块构成了“子系
• 开发架构 – 开发架构关注程序包。其设计着重考虑开发期质量属性，如可扩 展性、可重用性、可移植性、易理解性和易测试性等。
• 运行架构 – 运行架构关注进程、线程、对象等运行时概念，以及相关的并发 、同步、通信等问题。
– 其设计着重考虑运行期质量属性，例如性能、可伸缩性、持续可 用性和安全性等。
• 物理架构 – 物理架构关注软件系统最终如何安装或部署到物理机器。其设计 着重考虑“安装和部署需求”。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。
软件设计与体系结构实验报告
成绩 指导教师
实验 1：ACME 软件体系结构描述语言应用
一、实验目的
1）掌握软件体系结构描述的概念 2）掌握应用 ACMESTUDIO 工具描述软件体系结构的基本操作
二、实验学时
2 学时。
三、实验方法
由老师提供软件体系结构图形样板供学生参考，学生在样板的指导下修改图形，在老 师的指导下进行软件体系结构描述。
四、实验环境
计算机及 ACMESTUDIO。
五、实验内容
利用 ACME 语言定义软件体系结构风格，修改 ACME 代码，并进行风格测试。
六、实验操作步骤
一、导入Zip文档 建立的一个Project，并且命名为AcmeLab2。如下图：
的如下图：
接着导入ZIP文档，导入完ZIP文档后显示
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，通系电1，力过根保管据护线生高0不产中仅工资2艺料22高试2可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配，机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料2荷试2，下卷而高总且中体可资配保料置障试时2卷，32调需3各控要类试在管验最路；大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷，下安要与全加过，强度并看工且25作尽52下可22都能护可地1关以缩于正小管常故路工障高作高中；中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整，理核或高对者中定对资值某料，些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒，卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置，接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资，，料要编试求5写、卷技重电保术要气护交设设装底备备置。4高调、动管中试电作线资高气，敷料中课并设3试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术，技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方；资式对料，整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资，课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试，且技合进术理行，利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。：对对在于于分调差线试动盒过保处程护，中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技，，术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板，变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生；握内同图部一纸故线资障槽料时内、，设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷，试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高，技中要术资进资料行料试检，卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
软件架构设计的思考与实践
软件架构设计的思考与实践在现如今的信息时代，软件已经成为了人们日常生活不可或缺的一部分。
而软件设计的重要性也越来越受到重视。
面对瞬息万变的市场需求和用户需求，软件设计必须具有良好的架构设计，以满足软件系统的可扩展性、可维护性和可重用性等方面的要求。
本文将结合软件开发实践经验，阐述软件架构设计的思考和实践。
一、软件架构设计的基本概念在谈论软件架构设计之前，首先要了解什么是软件架构。
软件架构是指在软件开发过程中，以满足特定需求为目的，用来定义软件组成部分以及它们之间的关系和交互的体系结构，其中包括软件元素、关系、属性和约束等。
软件架构设计则是指在软件开发过程中需要按照一定的目标和需求，合理地选择和组合可用的软件构架，以达到提升软件设计质量的目的。
软件的架构设计涉及到多方面的知识，包括软件开发方法、软件开发流程、软件测试、软件性能等。
其包含的组成部分具有快速迭代开发、模块化、可维护性、扩展性和可重用性等的特点。
同时，软件架构设计还应该符合软件产品的可扩展性、可维护性、安全性等方面的要求。
二、软件架构设计的思考1.理解需求软件架构设计始于需求分析。
只有通过深入了解用户需求并明确界定需求，才能制定出相应的架构设计方案，这是软件架构设计的首要工作。
在需求分析的过程中，需要对业务流程的各个环节进行深入分析，明确系统的功能、性能、可靠性、可扩展性和可维护性等方面的要求。
2.确定架构类型软件架构设计需要根据不同的需求选择不同的架构类型。
例如，当系统需要支持高并发处理时，需要选择基于分布式架构设计；若要提高系统的可靠性，可以选择基于集群的架构设计。
在选择架构类型的时候，需要综合考虑各种因素，制定出更合适的架构设计方案。
3.关注模式选择模式是指软件设计的一种优秀的实践经验。
在软件开发过程中，所用到的各种模式包括架构模式、设计模式、编程模式等等。
模式能够提高软件的可维护性和可重用性，同时还可以更好的促进代码的可读性和易理解性。
【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。
第1章软件体系结构概论
架构师基础
软件设计师
软件设计师是指能根据软件开发项目管理和软件工程的 要求，按照系统总体设计规格说明书进行软件设计，编 写程序设计规格说明书等相应的文档的实用性人才。还 能够组织和指导程序员编写、调试程序，并对软件进行 优化和集成测试，开发出符合系统总体设计要求的高质 量软件；具有工程师的实际工作能力和业务水平。
作业要求
作业形式：手写完成，要求字迹清晰，组号（如软件1201A组）标注清楚，三个人的学号、姓名按照对作业的贡献度 排序（本人签名）。分数有级差，每次作业排名顺序可调 整，但小组成员必须固定。
提交时间：以课程进度要求为准，不交视为放弃，小组为0 分，晚交扣小组20%分数。
13
第一章 软件体系结构概述
25
◇
软件设计的层次
软件设计可以发生在多个不同的层次，在每一层 我们都会发现相应的组件以及由这些组件组成更 大的组件的组合机制。
二进制执行层 位模式 代码层 编程语言的原语、操作符； 记录、数组、过程； 构架层 模块
26
◇
软件体系结构的研究领域
◎ 通过提供一种新的体系结构描述语言解决
22
◇ 软件体系结构的主要内容 软件体系结构的主要内容包括
对系统组成元素的描述 这些元素相互之间的交互 系统组成的模式 模式的约束
所以在软件体系结构中，系统以组件和组 件之间的交互进行定义。 当前的系统同时可以作为更高层次设计的 一个系统组件。
23
◇
软件体系结构的描述
3
架构师的主要任务不是从事具体的软件程序的编写 ，而是从事更高层次的开发构架工作。他必须对开 发技术非常了解，并且需要有良好的组织管理能力 。 ⒈领导与协调整个项目中的技术活动（分析、设计和 实施等） ⒉推动主要的技术决策，并最终表达为软件构架 ⒊确定和文档化系统的相对构架而言意义重大的方面 ，包括系统的需求、设计、实施和部署等“视图” ⒋确定设计元素的分组以及这些主要分组之间的接口 ⒌为技术决策提供规则，平衡各类涉众的不同关注点 ，化解技术风险，并保证相关决定被有效的传达和 贯彻 ⒍理解、评价并接收系统需求 4 ⒎评价和确认软件架构的实现 专业技能
软件设计与体系结构实验报告
实验项目列表实验1：ACME软件体系结构描述语言应用一、实验目的1）掌握软件体系结构描述的概念2）掌握应用ACMESTUDIO工具描述软件体系结构的基本操作二、实验学时2学时。
三、实验方法由老师提供软件体系结构图形样板供学生参考，学生在样板的指导下修改图形，在老师的指导下进行软件体系结构描述。
四、实验环境计算机及ACMESTUDIO。
五、实验内容利用ACME语言定义软件体系结构风格，修改ACME代码，并进行风格测试。
六、实验操作步骤一、导入Zip文档建立的一个Acme Project，并且命名为AcmeLab2。
如下图：接着导入ZIP文档，导入完ZIP文档后显示的如下图：二、修改风格在AcmeLab2项目中,打开families下的TieredFam.acme.如下图：修改组件外观1. 在组件类型中，双击DataNodeT; 在其右边的编辑器中，将产生预览；选择Modify按钮，将打开外观编辑器对话框。
2. 首先改变图形：找到Basic shape section，在Stock image dropdown menu中选择Repository类型.3. 在Color/Line Properties section修改填充颜色为深蓝色。
4. 在颜色对话框中选择深蓝色，并单击[OK].5. 修改图形的边框颜色为绿色7. 单击Label tab，在Font Settings section, 设置字体颜色为白色,单击[OK] 产生的图形如下图：添加新元素类型1. 在Component Types section选择New按钮2. 在对话框中，类型名称输入LogicNodeT .3. 选择TierNodeT 为父类型.4. 单击[Finish].5. 按照修改外观的步骤，修改LogicNodeT的外观：填充颜色为浅绿色，边框颜色为黑色，大小为2，其他默认。
产生的图形如下图：添加新属性类型1. 选择Property Types2. 选择New按钮3. 在对话框中，类型名称为TierPropT4. 类型选择enum5. 值为：client, logic, data6. 单击[OK].添加属性1. 激活属性视图页2. 双击TierNodeT3. 选择Properties tab4. 右击空白位置，或者单击图标，选择新建属性5. 属性名为tier.6. 类型为TierPropT（找不到，则直接输入TieredFam.TierPropT）7.单击[OK].添加规则1. 单击Family editor中的TieredFam (Press to select).2. 选择属性视图中的规则页3. 单击生成新规则4. 规则名为hostCheck，选择invariant单选项5. 在规则框中输入（直接粘贴过去）Forall t1 : TierNodeT in ponents |!t1.allowShareHost -> (Forall t2 : TierNodeT in ponents | t1 != t2 -> t1.host != t2.host)6. 单击[Parse Rule] 以确认无语法错误，有错误，要重新写。
软件体系结构原理方法与实践
软件体系结构原理方法与实践嘿，朋友们！今天咱来聊聊软件体系结构原理方法与实践这档子事儿。
你说软件体系结构像不像一个大楼的框架呀？这框架要是不稳，那整个大楼不就摇摇欲坠啦！同理，软件体系结构要是没设计好，那后续开发可就麻烦大喽！咱先说说原理吧。
这就好比盖房子得知道为啥用砖头、水泥一样。
软件体系结构的原理就是告诉咱为啥要这么搭建，这么设计。
你想想，要是稀里糊涂就开始干，那不就跟没头苍蝇似的乱撞嘛！那能行吗？肯定不行呀！再讲讲方法。
这就像是咱手里的工具，有了合适的工具，干活才能又快又好呀！不同的软件项目就像不同的任务，咱得选对方法，就好比你不能拿个锤子去拧螺丝吧！比如说分层结构，把软件分成不同的层次，每层干自己该干的事儿，多清楚呀！还有什么微服务架构，把一个大软件拆成一个个小服务，灵活得很呢！实践呢，那可就是真刀真枪地上阵啦！光说不练假把式，咱得把理论用到实际项目中去。
在实践中，你可能会遇到各种各样的问题，这时候可别慌，得冷静分析，看看是哪里出了问题。
就像医生看病似的，得找到病根儿才能对症下药呀！我记得我有一次参与一个项目，一开始没太重视软件体系结构，结果到后面越做越乱，各种功能之间纠缠不清，改一个地方牵一发而动全身，那叫一个头疼啊！后来我们痛定思痛，重新梳理了体系结构，才慢慢走上正轨。
你说这教训深刻不深刻？软件体系结构原理方法与实践，这可不是孤立的呀，它们是相辅相成的。
只有把原理搞清楚，方法选对了，再加上丰富的实践经验，才能打造出优秀的软件。
咱可别小瞧了这软件体系结构，它可是软件的灵魂所在！一个好的软件体系结构能让软件变得强大、稳定、易维护。
你想想，要是你的软件老是出问题，用户不得烦死呀！那你的口碑不就砸了嘛！所以呀，朋友们，一定要重视软件体系结构原理方法与实践。
别嫌麻烦，这都是为了咱的软件能更上一层楼！咱得把这当成一门艺术，用心去雕琢，去打磨。
总之，软件体系结构就像是软件的脊梁，撑起着整个软件的世界。
软件体系结构研究与实践
第Байду номын сангаас
７ 期 ２ ０ ９ 月 ０７ 年
计 算 机 技 术 与 发 展
Ｃ ＯＭ ＰＵＴＥＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬＯＰＭ ＥＮＴ
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ． Ｉ１ ９ Ｓ ｐ． ２ ０ ｅ ０７
软 件 体 系 结 构 研 究 与 实 践
Ｏ 引 言
随着 软件 规模 和复杂程 度不 断地扩 大和增加 ， 软 件开发 的成败在很 大程度上取决 于软件系统体系结构 的设计 ， 软件体系结构是 当前 软件 工程 领域 的一个 研
究热点 ， 是大型软件开发 中必须解决 的核 心技术 ， 大量 的软件工程实践也证明 了 ： 个成 功 的软件 系统往 往 一
王 一宾 ， 奎 ， 刘 汪 洋
（ 庆师 范 学院 计 算机 与信 息学 院 ， 安 安徽 安 庆 ２ ６ １ ） ４ ０ １
摘 要 ： 件体 系结构 的使 用是提 高软 件 开发 质量 、 软 件开 销 和促 进 软 件 生 产率 提 高 的最 有 效 方 法之 一 。对 软件 体 软 减少 系结 构 的研 究也 开始 超 出传 统 的对软 件设 计 阶段 的支 持 ， 并逐 步扩 展 到 整个 软件 生 命 周 期 。采 用定 性 分析 、 比较 研究 等 多种方 法 ， 软件体 系结 构研究 的基 本 内容 及软 件体 系 结构 实 践等 相 关 内 容。 首 先 给 出 了软件 体 系 结构 的定 义 ， 绍 阐述 介
段 ， 明了软件设计技 术在更 高层 次上 的发展 并走 向 说
成熟 。对 软件体系 结构进 行研究 ， 图在软 件需 求 Ｊ 试 与软 件设计 之间架起 一座桥 梁 ， 重解决 软件 系统 的 着 体系结构 和需求 向实现平坦地过渡 的问题 。软件 体系 结构作 为一门学科 已经得 到人们 的重视 ， 并成 为软 件 工程领域 的研究热 点 ， 因而 Ｐｒｙ和 ｗｏ 认 为Ｌ ： 未 ｅｒ ｌ ｆ ２ “ Ｊ
《软件体系结构》课件
重构的实施
4
来进行重构。
重构应该是一个渐进的过程，通过逐步 修改系统的部分来达到整体的改进。
软件体系结构的例子和项目实践
实例一：在线商店系统
以在线商店系统为例，介绍如何 设计和实现具有扩展性和可维护 性的软件体系结构。
实例二：社交媒体平台
以社交媒体平台为例，讨论如何 应用不同的架构模式来满足用户 的需求。
项目实践：设计和实现一 个软件系统
通过一个具体的项目实践，展示 如何在整个软件开发生命周期中 应用软件体系结构的原理和方法。
结语
1 总结和反思
回顾我们在这份PPT课件中所讨论的内容，并总结其中的关键要点。
2 展望未来的发展趋势
预测软件体系结构领域的发展趋势，并对未来的研究方向提出建议。
3 鼓励学习和实践软件体系结构的重要性
通过评估和分析软件体系结构，我们可以发 现潜在的问题并做出相应的改进。
软件体系结构的演化和重构
1
演化的原因
技术的进步、需求的变化和系统的缺陷
重构的目的和方法
2
可能会导致软件体系结构的演化。
重构旨在改善系统的设计和结构，以提
高可维护性和可扩展性。Βιβλιοθήκη 3重构的技术和策略
通过使用设计模式、分解复杂的模块和
简化系统之间的依赖关系等技术和策略
客户端-服务 器架构
客户端发送请求，服 务器提供响应。这种 架构常用于网络应用 程序和分布式系统。
浏览器-服务 器架构
浏览器充当客户端， 通过HTTP协议与服务 器进行通信。这种架 构常用于Web应用程 序。
面向服务的架 构
系统通过服务进行通 信，每个服务提供特 定的功能。这种架构 可以促进系统的松耦 合和可扩展性。
软件设计与体系结构总结
软件设计与体系结构总结体系结构概要1.软件开发知识的半衰期为3年2.⽀持软件⼯程的根基在于质量关注点• 软件⼯程过程和实践的通⽤原则主要是：– ①为最终⽤户提供价值，– ②保持简洁，– ③维护可见的东西（产品和计划），– ④认识（必须理解别⼈将消费你所⽣产的产品），– ⑤⾯向未来，– ⑥计划复⽤，以及⑦认真思考3. 关于软件⼯程原则指导实践的核⼼原则：（1）指导过程的原则、（2）指导实践的原则指导框架活动的原则：沟通原则、策划原则、建模原则、构造原则、部署原则建模原则：1.敏捷模型建模原则、2. 需求建模原则、3. 设计建模原则4. 软件的三个设计层次：体系结构级，代码级，执⾏级\5. 软件体系结构的定义（1）Dewayne Perry和A1ex Wolf这样定义：软件体系结构是具有⼀定形式的结构化元素，即构件的集合，包括处理构件、数据构件和连接构件。
处理构件负责对数据进⾏加⼯，数据构件是被加⼯的信息，连接构件把体系结构的不同部分组合连接起来。
这⼀定义注重区分构件，这⼀⽅法在其他的定义和⽅法中基本上得到保持。
\6. 在体系结构的层次上，相关的系统级别的问题包括了容量、吞吐量、⼀致性、构件的兼容性等。
7.体系结构的设计原则： 1.抽象原则 2.分⽽治之 3.封装和信息隐蔽原则 4.模块化原则 5.⾼内聚低耦合 5.关注点分离 6.策略和实现分离策略 7.接⼝和实现分离原则\8. 请解释需求⼯程需求⼯程（Requirement Engineering，RE）是指致⼒于不断理解需求的⼤量任务和技术。
从软件过程的⾓度来看，需求⼯程发⽣在与客户沟通活动和为⼀般的软件过程定义的建模活动过程中，其任务是为设计和构建活动建⽴⼀个可靠坚固的基础，它必须适应过程、项⽬、产品和⼈员⼯作的需要。
需求⼯程在设计和构造之间建⽴起联系的桥梁。
9．需求⼯程过程通过执⾏七个不同的活动来实现：起始、导出、精化、协商、规格说明，确认和管理，其中起始、导出和精化属于项⽬的起始阶段下⾯这组问题有助于理解为什么导出需求这么困难：范围问题：理解问题：易变问题。
软件工程--理论、方法与实践课后习题答案
B. 适用于客户需求难以清楚定义的情况
C. 最适合于大规模团队开发的项目
D. 很难产生有意义产品的一种冒险模型
7. 演进式软件过程模型（
）。（D）
A. 本质上是迭代的
B. 可以很容易适应需求的变化
C. 通常不会抛弃所产生的系统
D. 以上所有选项
8. 螺旋模型（
）。（C）
A. 在软件产品发布时结束
B. 比增量模型更加混乱
（4） 形式化方法模型 项目举例：某公司开发一个汽车防抱死刹车控制系统。 选用分析：由于该系统对安全性和可靠性要求极高，需要在系统运行之前进行相关性能的检 验，因此适合采用形式化方法开发该系统。 阶段说明：略。
（5） 基于组件的开发模型 项目举例：某公司开发企业管理 ERP 系统，包括销售、库存、生产、财务、物流、人力资 源等部分，在系统实施过程中不同的企业具有一定的需求差异。 选用分析：企业 ERP 系统具有组件化的结构，在不同企业实施时应该尽量重用已有的组件， 因此适合采用基于组件的开发模型开发该系统，在直接应用或者修改使用的基础上，最终进 行组件开发和系统集成。 阶段说明：略。
）准则。（E）
A. 从来不为个人获利而窃取数据
B. 从来不散布或出售项目中自己工作的信息
C. 从来不故意毁坏或修改别人的程序、文件或数据
D. 从来不侵犯个人、小组或组织的隐私
E. 以上所有选项
［练习题］
1.
软件与其他工程学科所产生的制品有什么根本区别？
答案要点： （1） 软件是人类思维和智能所延伸的产物，其数据、状态和逻辑关系的组合以及人类思维的 复杂性和不确定性导致它本身具有极高的复杂性； （2） 软件具有不可见性，它是抽象的，形式化和逻辑化的。 （3） 软件具有可变性，有用的软件需要不断地修改和扩展，但是频繁的修改可能导致软件的 退化；
软件体系结构原理 方法与实践
软件体系结构原理方法与实践软件体系结构原理是指在软件开发过程中，以系统的构造为核心，通过对软件系统的整体结构进行规划和设计，以满足系统需求的一种方法论和理论体系。
软件体系结构原理的方法主要包括模块化设计、分层设计、客户端/服务器模式、面向对象设计等。
这些方法的核心目标都是为了实现软件系统的可维护性、可拓展性、可复用性和可演化性。
首先，模块化设计是软件体系结构原理的核心方法之一。
它将一个大型软件系统分解为多个功能独立的模块，每个模块具有特定的功能和明确的接口。
模块之间通过定义好的接口进行交互，从而实现模块之间的解耦合，便于系统的维护和拓展。
其次，分层设计是软件体系结构原理的另一个重要方法。
该方法将软件系统按照功能或者抽象程度划分为多个层次，每个层次可实现一个特定的功能或者提供一种特定的服务，层与层之间通过明确定义的接口进行交互。
分层设计可以使得系统结构清晰，各层之间的关系明确，易于维护和扩展。
此外，客户端/服务器模式也是软件体系结构原理中常用的方法之一。
该模式将系统划分为客户端和服务器两个部分，客户端负责用户界面和用户交互，服务器负责数据处理和业务逻辑。
客户端通过与服务器的通信来获取所需的数据和服务。
这种模式可以使得系统的逻辑更清晰，易于分工合作和系统的拓展。
最后，面向对象设计是软件体系结构原理中应用广泛的方法。
它将现实世界看作是由对象组成的，通过模拟对象之间的交互来实现系统的设计和开发。
面向对象设计提供了丰富的设计概念和工具，如封装、继承、多态等，可以实现系统的松耦合、灵活性和可复用性。
软件体系结构原理的方法与实践是相辅相成的。
方法提供了指导和原则，而实践则是将方法应用到具体的软件开发中。
在实践过程中，需要根据实际情况选择合适的方法和技术，合理地划分模块、设计接口和定义层次关系，以实现系统的目标和需求。
总之，软件体系结构原理是软件开发过程中的一种方法论和理论体系，通过模块化设计、分层设计、客户端/服务器模式和面向对象设计等方法来实现软件系统的可维护性、可拓展性、可复用性和可演化性。
《软件设计与体系结构》教学大纲
《软件设计与体系结构》教学大纲01.课程的性质、目的与任务《软件设计与体系结构》课程是为软件工程专业开设的必修课，也是计算机科学与技术软件开发方向课程。
本课程运用工程的思想、原理、技术、工具，来对软件设计以及软件体系结构的相关思想、理论与方法进行系统介绍，包括软件模型和描述、软件体系结构建模和UML、软件设计过程、软件体系结构风格、面向对象的软件设计方法、面向数据流的软件设计方法、用户界面设计、设计模式、Web服务体系结构、基于分布构件的体系结构、软件体系结构评估、软件设计的进化、云计算的体系结构等内容。
本课程的具体任务包括：1．让学生建立构建软件系统架构一般方法的感性认识，理解并掌握软件系统架构分析、体系结构建模与架构设计的相关理论知识，培养学生软件架构设计的基本能力，能从内部模块规划设计、系统层次结构的构建开始，了解构建系统结构的一般技术和方法。
2．在构建软件系统的过程中，理解软件系统构建的一些关键问题，学习应对不同需求的系统对策和设计实现技术，使学生初步具备一定的系统架构分析与设计能力，同时，深入理解各种典型框架技术及原理，并初步具备运用模式设计思想开展软件详细设计的能力。
3．一方面，让学生理解并掌握软件体系结构的重要概念、术语和系统化方法，建立软件架构设计的理念，了解当前流行的框架技术，并理解其原理。
另一方面，以加深知识理解和培养初步架构设计能力为目的，并在项目开发中加以实践；在实践环节中重点培养运用典型框架进行项目构建的能力和使用设计模式进行细化设计的能力。
02.课程教学基本要求及基本内容第1章引言（一）基本教学内容1.1 软件1.2 软件工程1.3 软件设计1.4 软件体系结构（二）基本要求教学目的：理解软件的本质、软件神话、软件工程，了解软件过程和软件工程实践的相关内容，了解网络环境带来的各类问题。
教学重点：软件工程中的设计、设计过程和设计质量、软件设计原则。
教学难点：什么是软件体系结构、软件体系结构的内容、设计阶段的软件体系结构。
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第1章 软件体系结构概论 ◇ 如何克服软件危机
1.1 从软件危机谈起
人们面临的不光是技术问题，更重要的是管理问 题。管理不善必然导致失败 。
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工业化的生产技术。
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。
第1章 软件体系结构概论 ◇ 构件重用
1.2 构件与软件重用
◎ 构件组装
◇ 基于功能的组装技术 ◇ 基于数据的组装技术 ◇ 面向对象的组装技术
第1章 软件体系结构概论 ◇ 构件重用
1.2 构件与软件重用
◎ 构件组装
◇ 基于功能的组装技术
基于功能的组装技术采用子程序调用和参数传递的方式将构件 组装起来。它要求库中的构件以子程序/过程/函数的形式出现，并 且接口说明必须清晰。当使用这种组装技术进行软件开发时，开发 人员首先应对目标软件系统进行功能分解，将系统分解为强内聚、 松耦合的功能模块。然后根据各模块的功能需求提取构件，对它进 行适应性修改后再挂接在上述功能分解框架中。
◎ 对软件体系结构的系统、深入的研究将会成为提高软 件生产率和解决软件维护问题的新的最有希望的途径。
第1章 软件体系结构概论 ◇ 背景资料
1.3 体系结构的兴起和发展
◎ 事实上，软件总是有体系结构的，不存在没有体 系结构的软件。
◎ 软件体系结构虽脱胎于软件工程，但其形成同时 借鉴了计算机体系结构和网络体系结构中很多宝贵的 思想和方法，最近几年软件体系结构研究已完全独立 于软件工程的研究，成为计算机科学的一个最新的研 究方向和独立学科分支。
第1章 软件体系结构概论 ◇ 软件体系结构的定义
1.3 体系结构的兴起和发展
◎ Dewayne Perry和A1exander Wo1f
软件体系结构是具有一定形式的结构化元素，即构件 的集合，包括处理构件、数据构件和连接构件。
处理构件负责对数据进行加工，数据构件是被加工的 信息，连接构件把体系结构的不同部分组合连接起来。
这一定义注重区分处理构件、数据构件和连接构件， 这一方法在其他的定义和方法中基本上得到保持。
第1章 软件体系结构概论 ◇ 软件体系结构的定义
第1章 软件体系结构概论 ◇ 构件管理
1.2 构件与软件重用
◎ 刻面分类法
◇ 使用环境 ◇ 应用领域 ◇ 功能 ◇ 层次 ◇ 表示方法
第1章 软件体系结构概论 ◇ 构件管理
◎ 超文本组织法
1.2 构件与软件重用
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构件模型是对构件本质的抽象描述，主要是为构件 的制作与构件的重用提供依据；
从管理角度出发，也需要对构件进行描述，例如： 实现方式、实现体、注释、生产者、生产日期、大小、 价格、版本和关联构件等信息，它们与构件模型共同组 成了对构件的完整描述。
第1章 软件体系结构概论 ◇ 构件管理
1.2 构件与软件重用
软件体系结构
张友生 希赛IT教育研发中心
关于教材
◇ 出版社：清华大学出版社 ◇ 作者：张友生 李雄
课程内容
◇ 软件体系结构概论 ◇ 软件体系结构建模 ◇ 软件体系结构风格 ◇ 软件体系结构描述 ◇ 动态软件体系结构 ◇ Web服务体系结构 ◇ 基于体系结构的软件开发 ◇ 软件体系结构的分析与测试 ◇ 软件体系结构评估 ◇ 软件产品线体系结构
1.1 从软件危机谈起
◎ 软件质量差
软件项目即使能按预定日期完成，结果却不尽人意。 1965年至1970年，美国范登堡基地发射火箭多次失败， 绝大部分故障是由应用程序错误造成的。
在“软件作坊”里，由于缺乏工程化思想的指导，程 序员几乎总是习惯性地以自己的想法去代替用户对软件的 需求，软件设计带有随意性，很多功能只是程序员的“一 厢情愿”而已，这是造成软件不能令人满意的重要因素。
第1章 软件体系结构概论 ◇ 软件危机的原因
1.1 从软件危机谈起
◎ 软件复杂度越来越高
软件不仅仅是在规模上快速地发展扩大，而且其复杂 性也急剧地增加。软件产品的特殊性和人类智力的局限性， 导致人们无力处理“复杂问题”。
所谓“复杂问题”的概念是相对的，一旦人们采用先 进的组织形式、开发方法和工具提高了软件开发效率和能 力，新的、更大的、更复杂的问题又摆在人们的面前。
第1章 软件体系结构概论 ◇ 构件模型及实现
1.2 构件与软件重用
◎ 构件的定义
构件是指语义完整、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。
第1章 软件体系结构概论 ◇ 构件模型及实现
1.2 构件与软件重用
◎ 构件模型的三个主要流派
而且，该数字还在不断地递增，下面是一组来自美国 空军计算机系统的数据：1955年，软件费用约占总费用的 18%，1970年达到60%，1975年达到72%，1980年达到80%， 1985年达到85%左右。
第1章 软件体系结构概论 ◇ 软件危机的表现
1.1 从软件危机谈起
◎ 开发进度难以控制
由于软件是逻辑、智力产品，软件的开发需建立庞大 的逻辑体系，这是与其他产品的生产不一样的。
◎ 缺乏正确的理论指导
缺乏有力的方法学和工具方面的支持。由于软件不同 于大多数其他工业产品，其开发过程是复杂的逻辑思维过 程，其产品极大程度地依赖于开发人员高度的智力投入。 由于过分地依靠程序设计人员在软件开发过程中的技巧和 创造性，加剧软件产品的个性化，也是发生软件危机的一 个重要原因。
第1章 软件体系结构概论 ◇ 软件危机的原因
第1章 软件体系结构概论 ◇ 软件危机的表现
1.1 从软件危机谈起
◎ 软件维护困难
由于在软件设计和开发过程中，没有严格遵循软件开 发标准，各种随意性很大，没有完整的真实反映系统状况 的记录文档，给软件维护造成了巨大的困难。
特别是在软件使用过程中，原来的开发人员可能因各 种原因已经离开原来的开发组织，使得软件几乎不可维护。
第1章 软件体系结构概论 ◇ 软件危机的表现
1.1 从软件危机谈起
◎ 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
第1章 软件体系结构概论 ◇ 软件危机的表现
1.1 从软件危机谈起
◎ 软件成本日益增长
20世纪50年代，软件成本在整个计算机系统成本中 所占的比例为10%-20%。到20世纪60年代中期，软件成本 在计算机系统中所占的比例已经增长到50%左右。
◎ 构件分类与组织
◇ 关键字分类法 ◇ 刻面分类法 ◇ 超文本组织方法
第1章 软件体系结构概论
◇ 构件管理
◎ 关键字分类法
图形用户界面
1.2 构件与软件重用
窗口
菜单
对话框
事件处理
图形 窗口
文字 窗口
主 菜 单
弹
信
出
息
式
对
菜
话
单
框
数 据 录 入 对 话 框
键 盘 事 件 处 理
点 击 处 理
拖 放 处 理
◎ 用户需求不明确
在软件开发完成之前，用户不清楚软件的具体需求；
用户对软件需求的描述不精确，可能有遗漏、有二义 性、甚至有错误；
在软件开发过程中，用户还提出修改软件功能、界面、 支撑环境等方面的要求；
开发人员对用户需求的理解与用户本来愿望有差异。
第1章 软件体系结构概论 ◇ 软件危机的原因
1.1 从软件危机谈起
在软件开发过程中，用户需求变化等各种意想不到的 情况层出不穷，令软件开发过程很难保证按预定的计划实 现，给项目计划和论证工作带来了很大的困难。
盲目增加软件开发人员并不能成比例地提高软件开发 能力。相反，随着人员数量的增加，人员的组织、协调、 通信、培训和管理等方面的问题将更为严重。
第1章 软件体系结构概论 ◇ 软件危机的表现
1.1 从软件危机谈起
◎ 软件规模越来越大
随着软件应用范围的增广，软件规模愈来愈大。大型 软件项目需要组织一定的人力共同完成，而多数管理人员 缺乏开发大型软件系统的经验，而多数软件开发人员又缺 乏管理方面的经验。各类人员的信息交流不及时、不准确、 有时还会产生误解。
软件项目开发人员不能有效地、独立自主地处理大型 软件的全部关系和各个分支，因此容易产生疏漏和错误。
自学
1.2 构件与软件重用
第1章 软件体系结构概论 ◇ 背景资料
1.3 体系结构的兴起和发展
◎ 随着软件系统规模越来越大、越来越复杂，整个系统 的结构和规格说明显得越来越重要。
◎ 对于大规模的复杂软件系统来说，对总体的系统结构 设计和规格说明比起对计算的算法和数据结构的选择已 经变得明显重要得多。
从市场上购买现成的商业构件，即COTS （Commercial Off-The-Shell）构件；
开发新的符合要求的构件。
第1章 软件体系结构概论 ◇ 构件管理
1.2 构件与软件重用
◎ 构件描述 ◎ 构件分类与组织 ◎ 人员及权限管理
第1章 软件体系结构概论 ◇ 构件管理
1.2 构件与软件重用
◎ 构件描述
OMG（Object Management Group，对象管理集团）的 CORBA（Common Object Request Broker Architecture ，通用对象请求代理结构）
Sun的EJB（Enterprise Java Bean）
Microsoft的DCOM（Distributed Component Object Model，分布式构件对象模型）。
◎ 检索与提取构件 ◎ 理解与评价构件 ◎ 修改构件 ◎ 构件组装