软件架构与架构建模技术PPT课件
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1、面向对象模式的基本结构
对象
对象
数据或模块 对象
过程调用
对象
对象
12
7.2.2 面向对象模式
2、面向对象模式的优点 面向对象系统具有如下4个基本特征：信息隐藏、数据抽象、动态汇集
和继承性，其优点大致归纳为以下几方面： （1）高度模块化，系统中的每个对象都是功能和数据独立的单元，对
象之间的联系是明确的和可预知的。 （2）功能封装、信息隐藏，用户不必知道对象的内部状态，只需了解
7.1从设计模式到软件架构
随着软件系统越来越复杂和庞大，对数据结构及算 法的选择在许多情况下成为较次要的部分，代码级 别的软件复用已经远远不能满足大型软件开发的需 求。而对整个系统的设计和描述变得越来越重要。 由此便产生了软件架构（Software Architecture） 这一概念，软件架构是软件设计抽象的进一步发展 ，它使得软件开发人员视野更加开阔，满足了更好 地理解软件系统，更方便地开发更大、更复杂的软 件系统的需要。
其功能描述就可以使用。因为对象对其它对象隐藏它的表示，所以可 以改变一个对象的表示，而不影响其它的对象。 （3）可重用性好，面向对象的继承性提供了一种代码共享的手段，可 以避免重复的代码设计。 （4）灵活性 ，对象可以根据自身的特点进行功能实现，提高了系统 的灵活性。 （5）系统易维护，面向对象的封装性决定了类和对象内聚性，从而将 可能出现的错误限制在对象内部，不会向外传播，易于检错和修改， 对某个对象中错误的修改也不会导致其它对象代码失效。 （6）可扩充性好，面向对象系统可以通过继承机制不断扩充功能，这 种增量式的功能扩充方式不会影响原有系统的运行。
10
7.2.1 管道和过滤器模式
4、模式实例 一个特征显著的实例是传统的编译器。传统的编译器一直
被认为是一种管道系统，在该系统中，一般包含四个阶段 即：词法分析、语法分析、语义分析和代码生成，每一个 阶段的输出是另一个阶段的输入。
词法分析 语法分析 语义分析 代码生成
11
7.2.2 面向对象模式
13
Baidu Nhomakorabea 7.2.2 面向对象模式
3、面向对象模式的不足 （1）为了使一个对象和另一个对象通过过程调用
等进行交互，必须知道被调用对象的标识（对象 名或其他标识符）。这就增加了对象之间的依赖 关系，只要一个对象的标识改变了，就必须修改 所有其他明确调用它的对象。
6
7.2经典软件架构模式
人们在软件开发实践中总结出了许多软件架 构模式，这些模式在提出后得到了不断的修 正和完善，逐渐成为人们选择软件架构时首 先考虑的模式，因此称为经典软件架构模式 。
7
7.2.1 管道和过滤器模式
1、管道和过滤器模式的基本结构
过滤器 管道 Filter
Filter
Filter
5
7.1.2软件架构的发展史
经历了4个阶段：(1) “无体系结构”设计阶 段：以汇编语言进行小规模应用程序开发为 特征；(2) 萌芽阶段：出现了程序结构设计 主题，以控制流图和数据流图构成软件结构 为特征；(3) 初级阶段：出现了从不同侧面 描述系统的结构模型，以UML为典型代表； (4) 高级阶段：以描述系统的高层抽象结构 为中心，不关心具体的建模细节，划分了体 系结构模型与传统的软件结构的界限，该阶 段以Kruchten提出的“4+1”模型为标志。
Filter
Filter Filter
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7.2.1 管道和过滤器模式
2、管道和过滤器模式的优点
管道和过滤器模式的软件架构具有许多很好的特点：
（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。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；
4
7.1.2软件架构的发展史
20世纪80年代初到90年代中期，是面向对象开发 方法兴起与成熟阶段。
90年代以后则是基于构件的软件开发阶段，该阶段 以过程为中心，强调软件开发采用构件化技术和体 系结构技术，要求开发出的软件具备很强的自适应 性、互操作性、可扩展性和可重用性。此阶段中， 软件架构已经作为一个明确的文档和中间产品存在 于软件开发过程中，同时，软件架构作为一门学科 逐渐得到人们的重视，并成为软件工程领域的研究
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。这样的系统几乎无法显示系统数据流 细微的变换过程。 （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。
1
7.1.1软件架构的定义
虽然软件架构已经在软件工程领域中有着广 泛的应用，但迄今为止还没有一个被大家所 公认的定义。许多专家学者从不同角度和不 同侧面对软件架构进行了刻画。
2
7.1.1软件架构的定义
我们将使用软件架构的下列定义： 软件架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。3
（4）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；
（5）允许对一些属性如吞吐量、死锁等的分析；
（6）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。
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7.2.1 管道和过滤器模式
3、管道和过滤器模式的不足 采用管道和过滤器模式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
7.1.2软件架构的发展史
20世纪70年代以前 ，此阶段系统规模较小 ，很少明确考虑系统结构，一般不存在系统 建模工作。
70年代中后期，由于结构化开发方法的出现
与广泛应用，软件开发中出现了概要设计与
详细设计，而且主要任务是数据流设计与控
制流设计。因此，此时软件结构已作为一个
明确的概念出现在系统的开发中。
对象
对象
数据或模块 对象
过程调用
对象
对象
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7.2.2 面向对象模式
2、面向对象模式的优点 面向对象系统具有如下4个基本特征：信息隐藏、数据抽象、动态汇集
和继承性，其优点大致归纳为以下几方面： （1）高度模块化，系统中的每个对象都是功能和数据独立的单元，对
象之间的联系是明确的和可预知的。 （2）功能封装、信息隐藏，用户不必知道对象的内部状态，只需了解
7.1从设计模式到软件架构
随着软件系统越来越复杂和庞大，对数据结构及算 法的选择在许多情况下成为较次要的部分，代码级 别的软件复用已经远远不能满足大型软件开发的需 求。而对整个系统的设计和描述变得越来越重要。 由此便产生了软件架构（Software Architecture） 这一概念，软件架构是软件设计抽象的进一步发展 ，它使得软件开发人员视野更加开阔，满足了更好 地理解软件系统，更方便地开发更大、更复杂的软 件系统的需要。
其功能描述就可以使用。因为对象对其它对象隐藏它的表示，所以可 以改变一个对象的表示，而不影响其它的对象。 （3）可重用性好，面向对象的继承性提供了一种代码共享的手段，可 以避免重复的代码设计。 （4）灵活性 ，对象可以根据自身的特点进行功能实现，提高了系统 的灵活性。 （5）系统易维护，面向对象的封装性决定了类和对象内聚性，从而将 可能出现的错误限制在对象内部，不会向外传播，易于检错和修改， 对某个对象中错误的修改也不会导致其它对象代码失效。 （6）可扩充性好，面向对象系统可以通过继承机制不断扩充功能，这 种增量式的功能扩充方式不会影响原有系统的运行。
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7.2.1 管道和过滤器模式
4、模式实例 一个特征显著的实例是传统的编译器。传统的编译器一直
被认为是一种管道系统，在该系统中，一般包含四个阶段 即：词法分析、语法分析、语义分析和代码生成，每一个 阶段的输出是另一个阶段的输入。
词法分析 语法分析 语义分析 代码生成
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7.2.2 面向对象模式
13
Baidu Nhomakorabea 7.2.2 面向对象模式
3、面向对象模式的不足 （1）为了使一个对象和另一个对象通过过程调用
等进行交互，必须知道被调用对象的标识（对象 名或其他标识符）。这就增加了对象之间的依赖 关系，只要一个对象的标识改变了，就必须修改 所有其他明确调用它的对象。
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7.2经典软件架构模式
人们在软件开发实践中总结出了许多软件架 构模式，这些模式在提出后得到了不断的修 正和完善，逐渐成为人们选择软件架构时首 先考虑的模式，因此称为经典软件架构模式 。
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7.2.1 管道和过滤器模式
1、管道和过滤器模式的基本结构
过滤器 管道 Filter
Filter
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7.1.2软件架构的发展史
经历了4个阶段：(1) “无体系结构”设计阶 段：以汇编语言进行小规模应用程序开发为 特征；(2) 萌芽阶段：出现了程序结构设计 主题，以控制流图和数据流图构成软件结构 为特征；(3) 初级阶段：出现了从不同侧面 描述系统的结构模型，以UML为典型代表； (4) 高级阶段：以描述系统的高层抽象结构 为中心，不关心具体的建模细节，划分了体 系结构模型与传统的软件结构的界限，该阶 段以Kruchten提出的“4+1”模型为标志。
Filter
Filter Filter
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7.2.1 管道和过滤器模式
2、管道和过滤器模式的优点
管道和过滤器模式的软件架构具有许多很好的特点：
（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。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；
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7.1.2软件架构的发展史
20世纪80年代初到90年代中期，是面向对象开发 方法兴起与成熟阶段。
90年代以后则是基于构件的软件开发阶段，该阶段 以过程为中心，强调软件开发采用构件化技术和体 系结构技术，要求开发出的软件具备很强的自适应 性、互操作性、可扩展性和可重用性。此阶段中， 软件架构已经作为一个明确的文档和中间产品存在 于软件开发过程中，同时，软件架构作为一门学科 逐渐得到人们的重视，并成为软件工程领域的研究
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。这样的系统几乎无法显示系统数据流 细微的变换过程。 （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。
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7.1.1软件架构的定义
虽然软件架构已经在软件工程领域中有着广 泛的应用，但迄今为止还没有一个被大家所 公认的定义。许多专家学者从不同角度和不 同侧面对软件架构进行了刻画。
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7.1.1软件架构的定义
我们将使用软件架构的下列定义： 软件架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。3
（4）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；
（5）允许对一些属性如吞吐量、死锁等的分析；
（6）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。
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7.2.1 管道和过滤器模式
3、管道和过滤器模式的不足 采用管道和过滤器模式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
7.1.2软件架构的发展史
20世纪70年代以前 ，此阶段系统规模较小 ，很少明确考虑系统结构，一般不存在系统 建模工作。
70年代中后期，由于结构化开发方法的出现
与广泛应用，软件开发中出现了概要设计与
详细设计，而且主要任务是数据流设计与控
制流设计。因此，此时软件结构已作为一个
明确的概念出现在系统的开发中。