软件体系结构1-01可重构软件设计方法学

4. 体系结构的设计层次 体现问题分割与抽象形式的规范化和结构化观点； 体现软件分块的粒度级划分思想与设计通则； 体现功能分割、软件分层、基于协议的层间交互和
语义规则描述等设计思想
(1) 层次构成特征 高层：接近应用描述与领域性模型，形成概念结构 中层：接近软件设计与原理性模型，形成逻辑结构 低层：接近硬件／程序与可用性模型，形成物理结构 (2) 层次划分方法 纵向：依据问题复杂度／重要性形成层间关系抽象
面向21世纪的软件方法论教材
软件体系结构
— 可重构软件设计方法学
万麟瑞
南京航空航天大学信息科学与技术学院
课程简介
第一章 概 论
第二章 基本体系结构风格 主程序／子过程结构，事件触发结构，解释器结构， 层次结构，管道－过滤器结构，黑板结构，面向对象结构 第三章 分布计算体系结构
C／S；CORBA，RMI；SOA，ESB，OGSA
表示方法：程序－模块／功能结构（控制结构，控制关系） 数据结构（类型，值） 抽象数据类型（对象，关系，操作方法，语义） 对象结构（对象，分类，关系，消息／方法） 通用划分：接口／实现；程序／数据；型／实例；实体／规约
1.2.2 软件体系结构及其设计理念
1. 软件体系结构定义
软件体系结构：是具有整体化抽象层次的骨架体结构， 是可模式化／模型化／模板化的问题解决框架； 是可预制、可替换、可组合和可演化的软件模型， 是由一组构件、连接子关系以及相关约束组成的软件系统
[3] 李英军等译．设计模式．机械工业出版社，2000 [4] B.P.Douglass著，麦中凡等译．实时设计模式. 北京航空航天大学出版社，2004 [5wenku.baidu.com 王志坚等．软件构件技术及其应用．科学出版社，2005
[6] 万麟瑞．面向构件的软件开发方法学研究．
小型微型计算机系统，2003，Vol.24 No.3
第 1 讲：软件体系结构的发展与应用概况
第一章 概 论 1.1 软件体系结构的研究概况 1.1.1 体系结构的模型抽象理念 1.1.2 体系结构描述语言 1.2 软件体系结构的设计理念 1.2.1 软件结构及其设计理念
1.2.2 软件体系结构及其设计理念
第一章 概
大系统认知理念：
框架 框架 过程 构架 设计方法 体系结构
横向：依据问题分块大小／结构独立性形成层内功能抽象
(3) 体系结构的层次模型 按软件抽象粒度级和构成关系划分（层次／粒度）
1. 软件的结构要素 程序：一组数据与处理方法（操作指令）的集合 早期：Pascal语言的发明者N．Wirth提出的程序理念 程序 = 算法 + 数据结构 发展：非交互 交互性数据处理与计算方法 三层构架
程序 ＝ 界面 ＋ 算法 ＋数据结构
软件：一组程序、相关信息及其文档的集合
程序 — 按预定功能和性能要求设计的可执行指令序列 信息 — 包括驱动数据结构正常工作的数据和设计知识 文档 — 与程序开发、维护和使用有关的图文资料
(1) 结构元素：关于软件的基本组成原理及软件分块机制 部件：程序片段（指令序列），数据（数据项集）；
过程，函数，变量；模块；对象；表，库，仓
关系：顺序，分支，循环；并行，嵌套，选择；回环 中断，参数，消息；主程序／子过程；程序覆盖 (2) 控制流程：语句结构 程序结构 模块结构 ▲CHE
① 顺序结构：sequence [ i ] ② 分支结构： if … else … ③ 循环结构： while … do … switch case[ i ]… else … repeat … until …
适配器，桥接器
③ 行为型模式：模板方法，策略，观察器； 迭代器，命令结构，责任链； 发送—接收，客户—分发—服务，出版—订购
1.1.2 体系结构描述语言
ADL：为软件系统的概念框架建模和形式规约描述
提供具体的概念元、语法和语义的说明语言
(1) 数学描述语言MDL：Z语言，类属理论，Petri网 (2) 软件说明语言SDL：UML，XML，IDL；WPDL，XPDL (3) 体系结构语言ADL： ① 结构风格类： Aesop，C2，Wright
① 整体性：侧重体系化结构的描述与设计，
包括全局结构与局部结构的演化关系和宏观特性； 比基本软件结构具有更高层次的设计抽象， 一般针对复杂和大型的软件系统 ② 层次性：侧重软件抽象的粒度级划分，
一般定义为构架级、构件级和对象级
③ 可预制性：单元结构成熟，可预先设计、实现和提供选择 ④ 可替换性：不是可修改和可覆盖，而是可插拔和可重载 ⑤ 可组合性：结构可重组，部件可重用，应用接口可扩充 ⑥可演化性：框架－规则－实例；泛化／特化； 通过模板方法和创建机制动态生成一个特定应用
3. 软件体系结构抽象
内涵：体系结构风格，设计模式；构件，形式描述；MDA (1) 体系结构风格：具有相同风范或族集特性的特定结构类型 ① 调用－返回结构：静态结构的基础描述方法 主程序／子过程结构，层次结构，客户／服务器结构
② 请求－响应结构：运行结构的基础描述方法
中断／事件结构，进程／线程结构，消息结构 ③ 虚拟机系统：编译器，解释器，规则基／产生式系统 ④ 数据流系统：顺序批处理结构，编译器，状态转换器， 管道—过滤器结构，工作流结构
第四章 软件设计模式 Template Method，Strategy；Composite，MVC；Builder 第五章 体系结构的形式描述方法 第六章 软件构架与构件设计方法
第七章 应用案例分析
参考文献
[1] 万建成等．软件体系结构的原理、组成与应用． 科学出版社，2002
[2] 张友生．软件体系结构．清华大学出版社，2004
事件脚本定义：事件名［监护条件］／动作表达式 (3) 服务接口：部件间通过互连接口进行功能交互和数据交换，
以实现请求方和接收方之间的连接服务
接口∷＝（接口名，类型，事件，操作，上下文）
4. 软件结构设计的总体理念
设计思想＋概念元素＋表示方法＋通用划分策略
层次抽象：体现问题复杂度分割与组块分层的结构化观点
3. 基本连接机制
(1) 过程调用：部件间通过对方的过程或方法来实现显式连接 调用时必须知道对方的部件标识、操作标识及参数设置 形式： <过程名列表>（参数表）
扩充模式：本地过程调用（LPC），远程过程调用（RPC）
(2) 事件触发：用特定事件名来标识中断号所形成的隐式连接
事件：对象状态转换的控制信息／方法调用的消息 事件设置： set ＜事件＞ to ＜过程名＞；
2. 体系结构设计的概念模型
要素：components，connectors，constraints；Configuration 构架 ＝ 构件名（类型，端口，计算方法） ＋ 连接件名（类型，角色，交互方法） ＋ 约束（实体约束，连接约束）
＋ 配置（构件名，连接件名，粘连特性）
3. 软件体系结构的特性
论
程序／数据／工具
软件框架：从总体上架构主部／子部结构的可实例化系统 软件构架：可重构领域化的软件体系结构 软件体系结构： ◆ 系统地研究软件结构设计与构造的软件领域工程
◆ 程序设计方法学／软件工程／领域工程／重构工程
等多学科相结合的新兴边缘学科 ◆ 面向21世纪的可重构软件设计方法学 ◆ 工程性／实用性强的应用学科与技术
⑤ 数据中心系统：黑板系统，数据仓库，超文本系统
⑥ 面向对象系统：对象结构，Agent结构
(2) 设计模式：结构／行为上具有参照价值的可预制设计样板 可形成面向模式的软件体系结构 三种类型：构造型，结构型，行为型
① 构造型模式：生成器，抽象工厂，工厂方法，原型，单例；
整体—部分，视图句柄；指针计数器 ② 结构型模式：组合器；代理结构；享元，外观； 模型—视图—控制（MVC）， 表示—抽象—控制（PAC）；
结构实例类：Adage，MetaH，Rapide，Unicon
约束配置类：Darwin，CHAM ② 可交换体系结构描述语言ACME（中介表达通用工具） 非ADL语言：编程语言，模块接口语言MIL，需求描述语言； 数学描述语言；软件说明语言
1.2 软件体系结构的设计理念
1.2.1 软件结构及其设计理念
1.1 软件体系结构的研究概况
软件方法论的发展历程：
面向过程方法 面向对象方法 面向构件方法
程序结构／数据结构
软件结构
软件体系结构
1.1.1 体系结构的模型抽象理念 1. 程序结构抽象：机器指令—汇编语言—子程序—控制流程 —高级语言—过程／函数—数据结构／类型—模块程序
2. 软件结构抽象
① 面向过程模型（功能模型，数据流模型） ② 面向数据模型（信息模型，语义数据模型） ③ 面向对象模型（对象模型，组件模型）
④ 转移语句：
过程调用：＜过程名＞ （参数1，…，参数n） 中断／事件设置：set ＜事件＞ to ＜过程名＞；
2. 模块结构：体现程序语句序列的基本功能分块
▲CHE
与连接控制流之间的构造关系
外部表示：具有顺序、选择、循环及其转移连接 控制方式的程序结构抽象 内部表示：具有I／O、处理逻辑、内部数据 及其运行特性的一组算法的集合