系统集成项目管理工程师PPT课件
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2. 软件的基本结构
软件技术的发展与硬件技术密不可分。软件结构的基 础受硬件结构的制约，目前，在计算机基本硬件结构 的基础之上，软件体系结构的基本元素和结构包括如 下几种： • 数据类型结构，包括基本数据类型结构、抽象数据类 型结构
• 控制流连接结构，也称调用结构包括：条件连接结构、 循环连接结构、控制转移结构；其调用连接方式，包 括链询式、分析式、代理式
•抽象 •分而治之，层次化分解 •封装和信息隐蔽 •模块化
•高内聚和低耦合 •关注点分离 •策略和实现分离 •接口和实现分离
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➢抽象 抽象，是人们认识复杂事物的基本方法。它 的实质是集中表现事物的主要特征和属性， 隐蔽和忽略细节部分。运用抽象，能概括普 遍的、具有相同特征和属性的事物，简化表 达和理解，便于利用。 软件设计中运用的抽象包括： • 数据抽象：描述特定数据对象的属性集合 • 过程抽象：特定操作过程命名的操作序列 • 控制抽象：隐含内部细节的控制逻辑
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➢封装和信息隐蔽 封装是为了信息隐蔽，隐蔽是为了减小出错带来损失， 而出错是软件系统不可避免的事实。无论是多么精心 设计，严格实施，以及反复测试，软件系统的错误就 像与生俱来不可回避。 • 局部化设计 将处理信息限制在局部处理过程中，避免与外部其它 处理共享，减少出错的几率，并且，出错后的影响面 也会较小。 • 封装性设计 将处理过程尽量隐蔽，使外界得不到，只留出简单而 统一的访问接口。这样，使软件处理的各个部分相互 独立，减小系统扩充或修改时的出错的机率。
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➢模块化 模块是可被独立命名、具有独立作用的软件成分。软件设计的 模块化，是以提高系统的可构造性为目标的。为了软件系统的 可扩充性、可修改性，设计可灵活的拆解，或者可灵活组装的 软件构造，则成为软件设计者的愿望和责任。模块设计的原则 包括： • 可分解性：问题本身可由多个部分的解合成，则应分解问题
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➢分而治之，层次式分解
将大问题分解，从小问题入手，逐一解决整 个大问题，这是人们处理问题的通常的方式。 软件设计中运用的分解包括：
• 横向分解：按照从基础问题到上层问题的分 解方式，将大问题按照层次分解成相互依赖 的多层，每层完成的局部解，提供对上层的 支持
• 纵向分解：在横向分解的基础上，对每层的 求解，再分解成相互独立的多项求解
有影响，这样的模块才是好的模块
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➢高内聚和低耦合 • 内聚性 内聚性是指软件成份的内部特性。成份中各处理 元素的关系越紧密越好。 • 耦合性 耦合性是指软件成份之间的关系特性。软件成份 之间的关系越松散越好。
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耦合
内容耦合：一个软件成份直接修改另一个软件成份的内容
紧密
公共耦合：两个以上的软件成份共同处理外部的一个公共数据
3
理解要点： • 软件体系结构是软件设计过程的一个层面，
是相对独立的、有价值的软件设计方法的总 结，可作为软件开发指导性的策略和途径 • 强调设计过程，而非分析的过程。分析的目 标是理解和表达，而设计的目标是实现 • 非用户的观点，即非功能的观点。对于用户， 结构是软件系统功能的组合，而对于设计者， 结构是为特定目标而设立的、软件成分以及 成分之间的关系。 • 软件体系结构的研究，包括：怎样选择、怎 样评估，以及怎样实现一个软件结构的问题
成为多个处理模块 • 可组装性：可作为独立的部分被组装利用，得到一个更大的
解，则包装它成为独立的模块 • 可理解性：模块需要容易理解，不能被理解或者理解多义的
软件成分不能作为独立模块 • 连续性： 对于一个软件成分的修改，只作用于它自身，这样
的模块才是好的模块 • 保护性： 如果模块出现异常，对于系统的影响较小，甚至没
控制耦合：软件成份的动作依赖于接收的控制信号
标记耦合：软件成份的接口参数具有一个复杂的内部结构 数据耦合：软件成份之间仅是简单数据传递
松散
内聚百度文库
偶然内聚：把分散在多处的各自独立的被有关系的功能合在一起 松散
逻辑内聚：把逻辑功能相关的处理部分合在一起
时间内聚：把需要在同一时间执行并无关系的功能部分合在一起
系统集成项目管理工程师 课程辅导 3
北京理工大学 计算机学院
徐进
1
3.5 系统架构设计
3.5.1 软件体系结构基本概念 3.5.2 软件体系结构风格 3.5.3 软件体系结构应用框架 3.5.4 软件设计模式
2
3.5.1 软件体系结构基本概念
1．定义 • 软件体系结构，也称软件架构，是软件工程的重要
过程内聚：过程顺序相关的功能元素合在一起 通讯内聚：需要对相同的外部数据进行操作的处理元素合在一起
紧密
顺序内聚：一个软件成份的输出是另一个软件成份的输入将它们合起来
功能内聚：只完成单一的功能
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➢关注点分离 •关注点： 关注点是软件系统中特别需要考虑的多变部分。例 如，软件成分的执行会受到运行环境、设备条件， 以及通信设施等的制约和限制，为了适应不同的运 行环境和条件，需要进行必要的参数调整和驱动配 置。为此进行的这部分设计和开发，即是所谓的关 注点。 •关注点分离设计： 软件系统中涉及关注点的成分应该与非关注点的成 分分为相互独立的部分，这样的设计会使未来的系 统容易配置，灵活适应多种不同的情况。
• 中断触发连接结构，包括内部进程连接结构、独立进 程同步连接结构、独立进程异步连接结构
• 层次结构，包括单向依赖层次结构、开放式层次结构
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3.软件体系结构设计的基本策略和原则
在大量的软件开发的设计实践中，始终存在对设 计原则和策略的探讨和总结，很多被普遍性采用 的原则和策略，一直被广泛使用，并不断验证和 改进，它们独立于具体的软件开发方法。这些原 则和策略包括：
研究领域。从90年代开始，很多专家学者对软件体 系结构引起广泛的关注，到目前为止，软件体系结 构并没有统一的定义，综合软件体系结构的定义， 只有比较权威的定义性论述。 • 权威的定义性论述 软件体系结构是设计过程的一个层次，它处理那些 超越算法和数据结构的设计，研究整体结构设计和 描述方法。体系结构包括：总体组织结构、全局控 制结构、通信和同步以及数据存取的协议、设计元 素的功能、物理分布与合成、设计方案的选择、评 估和实现等。
2. 软件的基本结构
软件技术的发展与硬件技术密不可分。软件结构的基 础受硬件结构的制约，目前，在计算机基本硬件结构 的基础之上，软件体系结构的基本元素和结构包括如 下几种： • 数据类型结构，包括基本数据类型结构、抽象数据类 型结构
• 控制流连接结构，也称调用结构包括：条件连接结构、 循环连接结构、控制转移结构；其调用连接方式，包 括链询式、分析式、代理式
•抽象 •分而治之，层次化分解 •封装和信息隐蔽 •模块化
•高内聚和低耦合 •关注点分离 •策略和实现分离 •接口和实现分离
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➢抽象 抽象，是人们认识复杂事物的基本方法。它 的实质是集中表现事物的主要特征和属性， 隐蔽和忽略细节部分。运用抽象，能概括普 遍的、具有相同特征和属性的事物，简化表 达和理解，便于利用。 软件设计中运用的抽象包括： • 数据抽象：描述特定数据对象的属性集合 • 过程抽象：特定操作过程命名的操作序列 • 控制抽象：隐含内部细节的控制逻辑
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➢封装和信息隐蔽 封装是为了信息隐蔽，隐蔽是为了减小出错带来损失， 而出错是软件系统不可避免的事实。无论是多么精心 设计，严格实施，以及反复测试，软件系统的错误就 像与生俱来不可回避。 • 局部化设计 将处理信息限制在局部处理过程中，避免与外部其它 处理共享，减少出错的几率，并且，出错后的影响面 也会较小。 • 封装性设计 将处理过程尽量隐蔽，使外界得不到，只留出简单而 统一的访问接口。这样，使软件处理的各个部分相互 独立，减小系统扩充或修改时的出错的机率。
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➢模块化 模块是可被独立命名、具有独立作用的软件成分。软件设计的 模块化，是以提高系统的可构造性为目标的。为了软件系统的 可扩充性、可修改性，设计可灵活的拆解，或者可灵活组装的 软件构造，则成为软件设计者的愿望和责任。模块设计的原则 包括： • 可分解性：问题本身可由多个部分的解合成，则应分解问题
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➢分而治之，层次式分解
将大问题分解，从小问题入手，逐一解决整 个大问题，这是人们处理问题的通常的方式。 软件设计中运用的分解包括：
• 横向分解：按照从基础问题到上层问题的分 解方式，将大问题按照层次分解成相互依赖 的多层，每层完成的局部解，提供对上层的 支持
• 纵向分解：在横向分解的基础上，对每层的 求解，再分解成相互独立的多项求解
有影响，这样的模块才是好的模块
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➢高内聚和低耦合 • 内聚性 内聚性是指软件成份的内部特性。成份中各处理 元素的关系越紧密越好。 • 耦合性 耦合性是指软件成份之间的关系特性。软件成份 之间的关系越松散越好。
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耦合
内容耦合：一个软件成份直接修改另一个软件成份的内容
紧密
公共耦合：两个以上的软件成份共同处理外部的一个公共数据
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理解要点： • 软件体系结构是软件设计过程的一个层面，
是相对独立的、有价值的软件设计方法的总 结，可作为软件开发指导性的策略和途径 • 强调设计过程，而非分析的过程。分析的目 标是理解和表达，而设计的目标是实现 • 非用户的观点，即非功能的观点。对于用户， 结构是软件系统功能的组合，而对于设计者， 结构是为特定目标而设立的、软件成分以及 成分之间的关系。 • 软件体系结构的研究，包括：怎样选择、怎 样评估，以及怎样实现一个软件结构的问题
成为多个处理模块 • 可组装性：可作为独立的部分被组装利用，得到一个更大的
解，则包装它成为独立的模块 • 可理解性：模块需要容易理解，不能被理解或者理解多义的
软件成分不能作为独立模块 • 连续性： 对于一个软件成分的修改，只作用于它自身，这样
的模块才是好的模块 • 保护性： 如果模块出现异常，对于系统的影响较小，甚至没
控制耦合：软件成份的动作依赖于接收的控制信号
标记耦合：软件成份的接口参数具有一个复杂的内部结构 数据耦合：软件成份之间仅是简单数据传递
松散
内聚百度文库
偶然内聚：把分散在多处的各自独立的被有关系的功能合在一起 松散
逻辑内聚：把逻辑功能相关的处理部分合在一起
时间内聚：把需要在同一时间执行并无关系的功能部分合在一起
系统集成项目管理工程师 课程辅导 3
北京理工大学 计算机学院
徐进
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3.5 系统架构设计
3.5.1 软件体系结构基本概念 3.5.2 软件体系结构风格 3.5.3 软件体系结构应用框架 3.5.4 软件设计模式
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3.5.1 软件体系结构基本概念
1．定义 • 软件体系结构，也称软件架构，是软件工程的重要
过程内聚：过程顺序相关的功能元素合在一起 通讯内聚：需要对相同的外部数据进行操作的处理元素合在一起
紧密
顺序内聚：一个软件成份的输出是另一个软件成份的输入将它们合起来
功能内聚：只完成单一的功能
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➢关注点分离 •关注点： 关注点是软件系统中特别需要考虑的多变部分。例 如，软件成分的执行会受到运行环境、设备条件， 以及通信设施等的制约和限制，为了适应不同的运 行环境和条件，需要进行必要的参数调整和驱动配 置。为此进行的这部分设计和开发，即是所谓的关 注点。 •关注点分离设计： 软件系统中涉及关注点的成分应该与非关注点的成 分分为相互独立的部分，这样的设计会使未来的系 统容易配置，灵活适应多种不同的情况。
• 中断触发连接结构，包括内部进程连接结构、独立进 程同步连接结构、独立进程异步连接结构
• 层次结构，包括单向依赖层次结构、开放式层次结构
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3.软件体系结构设计的基本策略和原则
在大量的软件开发的设计实践中，始终存在对设 计原则和策略的探讨和总结，很多被普遍性采用 的原则和策略，一直被广泛使用，并不断验证和 改进，它们独立于具体的软件开发方法。这些原 则和策略包括：
研究领域。从90年代开始，很多专家学者对软件体 系结构引起广泛的关注，到目前为止，软件体系结 构并没有统一的定义，综合软件体系结构的定义， 只有比较权威的定义性论述。 • 权威的定义性论述 软件体系结构是设计过程的一个层次，它处理那些 超越算法和数据结构的设计，研究整体结构设计和 描述方法。体系结构包括：总体组织结构、全局控 制结构、通信和同步以及数据存取的协议、设计元 素的功能、物理分布与合成、设计方案的选择、评 估和实现等。