软件体系结构

一、名词解释

1、软件危机：指在计算机软件的开发和维护过程中所遇到一系列严重问题。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。

软件重用：在两次或者多次不同的软件开发过程中重复使用相同或者相近软件元素的过程。

构件：是具有一定功能，能够独立工作或能够同其他构件装配起来协调工作的程序体，构件的使用同它的开发、生产无关。

连接件：构件之间的交互规则的建模来实现构件间连接。

配置：构件和连接体拓扑逻辑和约束。

2、

软件体系结构模型：如何对软件体系结构建模

结构模型：以体系结构的构件、连接件和其他概念来刻画结构。

框架模型：以一些特殊的问题为目标建立只针对和适应问题结构。

功能模型：由一组功能构件按层次组成的，下层向上层提供服务。

动态模型：对模型或者框架模型的补充。

过程模型：研究构造系统的步骤和过程。

“4+ 1”视图模型：从5个不同视角（逻辑视图，开发视图，进程视图，物理视图，场景视图）来描述软件体系结构

逻辑视图：支持系统的功能需求，即系统提供给最终用户的服务。

开发视图：侧重于软件模块的组织和管理。

进程视图：侧重于系统的运动特性，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，它通常要考虑到系统性能、规模、可能性等。

场景视图：重要系统活动的抽象，它使4个视图有机联系起来。

3、软件体系结构风格：描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用方式。C2：通过连接件绑定在一起的、按照一组规则运作的并行构件网络。

C/S：将应用一分为二，服务器负责数据管理，客户端完成与用户的交互任务。B/S：利用不断成熟的www浏览器技术，结合浏览器的多种脚本语言，用通用浏览器就实现了原来需要的复杂的专用软件才能实现的强大功能，并节约开发成本。

SASIS (Software Architecture for System of Interconnected System)：互连系统。，系统可以分成若干个不同部分，每个部分作为单独系统独立开发的软件结构。

DSSA(Domain Specific Software Architecture)：特定领域体系结构，在一个特定应用领域中为一组应用提供组织结构参考的标准软件。

4、软件体系结构描述语言：参照传统程序语言设计和开发经验重新设计、开发和使用针对软件体系架构特点的语言

MIL：将一种或者多种传统的程序设计语言的模块连起来的语言。

ADL（Architecture Description Language）：一种形式语言，在底层语义模型的支持下，为软件系统概念体系架构提供具体语法和概念框架。

ACME：一种体系结构变换语言，它提供了一种在不同ADL的体系结构规范之间实现变换的机制。

UML( Unified Modeling Language)：一个通用的可视化建模语言，用于软件进行描述、可视化处理、构造和建立软件系统的文档。

XML( Xtensible Markup Language)：用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言，可以用来标记数据、定义数据类型，是一种允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言。

5、Web Service：作为一种新兴的Web应用模式，是一种崭新的分布式计算模型，是Web上数据和信息集成的有效机制。

SOAP：是一种轻量的、简单的、基于XML 的协议，它被设计成在WEB 上交换结构化的和固化的信息。

WSDL：是一个用来描述Web服务和说明如何与Web服务通信的XML语言。为用户提供详细的接口说明书。

UDDI：是一种目录服务，企业可以使用它对Web services 进行注册和搜索。

SOA：基于W3C定义，soa为一种应用程序体系结构，在这种体系结构中，所有功能都定义为独立的服务，这些服务带有定义明确的可调用接口，可以以定义好的顺序调用这些服务来形成业务流程。

6、

设计模式：一些设计面向对象的软件开发经验总结。

ABSD：针对软件体系架构的软件设计。

MVC：将web系统分成模型(Model),视图(View)和控制Controller)，将模型(Model)和视图(View)的实现代码分离，从而使同一个程序可以使用不同的表现形式，Controller层是Model与View之间沟通的桥梁，它可以分派用户的请求并选择恰当的视图以用于显示。框架：一种为特定的领域内的应用提供可扩展模板的架构实例

7、IAAS：提供给消费者的服务是对所有设施的利用。

PAAS ：提供给消费者的服务是把客户采用提供的开发语言和工具开发的或收购的应用程序部署到供应商的云计算基础设施上去。

SAAS：提供给客户的服务是运营商运行在云计算基础设施上的应用程序，用户可以在各种设备上通过搜客户端界面访问。

二、问答题

1、简述软件危机及其具体表现、根源和解决方法。

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。

根源：

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

解决方法：

管理

采用工程化的开发方法

加大软件重用

采用先进的开发工具

2、简述软件体系结构的生命周期模型与软件生命周期模型的区别与联系。

软件开发过程可以划分为从概念直到实现的若干个阶段，包括问题定义、需求分析、软件设计、软件实现的若干个阶段。软件体系结构的建立应位于需求分析之后，软件设计之前。

3、理解并比较构件分类的三种方法：关键字分类法、刻面分类法和超文本组织方法，它们是如何组织的？如何在其中检索构件？每种方法各有什么优缺点？

关键字分类法的基本思想：系统在图形用户界面上将构件库的关键字树形结构直观地展示给用户；用户通过对树形结构的逐级浏览寻找需求的关键字并提取相应的构件。

优点：简单、易于实现

缺点：在某些场合没有应用价值，因为用户往往无法用构件库中已有的关键字描述期望的构件功能或者行为，对库的浏览也容易使用户迷失方向。

刻面分类法：

1、构造查询

2、检索构件

3、对构件进行排序组织步骤。

优点：易于实现相似构件的查找；

缺点：用户在构造查询时比较麻烦；

超文本检索：用户首先给一个或者多个关键字，系统在构件的说明文档中进行精确或者模糊的语法匹配‘匹配成功后，向用户列出相应的构件说明。

优点：用户界面友好；

缺点：在某些情况下用户难以在超文本浏览过程中正确选取构件。

4、简述软件体系结构的模型的组成部分。

主要有结构模型、框架模型、功能模型、动态模型、过程模型。其中最常用的结构模型和动态模型

5、简要介绍Krutchten的“4+ 1”视图模型及应用。

从5个不同视角（逻辑视图，开发视图，进程视图，物理视图，场景视图）来描述软件体系结构。每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。

逻辑视图：支持系统的功能需求，即系统提供给最终用户的服务。

开发视图：侧重于软件模块的组织和管理。

进程视图：侧重于系统的运动特性，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，它通常要考虑到系统性能、规模、可能性等。

场景视图：重要系统活动的抽象，它使4个视图有机联系起来。

6、简述体系结构描述语言以及与其他语言的区别与联系。

构造能力：ADL能够使用较小的独立体系结构元素来建造大型软件系统；

抽象能力：ADL使得软件体系结构中的构件和连接件描述可以只关注它们的抽象特性，而不管其具体的实现细节；

重用能力：ADL使得组成软件系统的构件、连接件甚至是软件体系结构都成为软件系统开发和设计的可重用部件；

组合能力：ADL使得其描述的每一系统元素都有其自己的局部结构，这种描述局部结构的特点使得ADL支持软件系统的动态变化组合；

异构能力：ADL允许多个不同的体系结构描述关联存在；

分析和推理能力：ADL允许对其描述的体系结构进行多种不同的性能和功能上的多种推理分析。

7、简述W eb服务的体系结构模型及其核心协议。

一个完整的web服务包括3种逻辑构件：服务提供、服务代理和服务请求。

各个构件分别对应不同的角色，服务提供者提供服务，并进行注册以使服务使用；服务代理器中介作用，它是服务注册场所，充当服务提供者和服务请求者之间的媒介；服务请求者可在应用程序通过服务代理请求服务，调用所需服务。核心协议是简单对象访问协议（SOAP）一个基于XML的，在松散分布式环境中交换结构化的轻量级协议，它为在一个松散的，分布式环境中使用XML 交换结构式的和类型化的信息提供了一种简单机制。规范包括SOAP信封，SOAP编码规则、SOAP RPC表示和SOAP绑定。

8、简述W eb服务的核心技术及其在W eb服务中发挥的作用。

核心协议是简单对象访问协议（SOAP）一个基于XML的，在松散分布式环境中交换结构化的轻量级协议，它为在一个松散的，分布式环境中使用XML交换结构式的和类型化的信息提供了一种简单机制。规范包括SOAP信封，SOAP 编码规则、SOAP RPC表示和SOAP绑定。

应用：基于web服务技术，按照“面向服务”的设计思想和开发模式，建立起包括系统人口、服务集成器、原子服务库和后台数据4层体系结构，并将ERP 的业务逻辑划分为可复用、可扩充、面向整个Internet的web服务单元，各个服务之间基于SOAP规范进行数据交换。

9、简述层次结构的优缺点。

优点：

持基于抽象程度递增的系统设计，使设计者可以把一个复杂系统按递增的步骤进行分解；

持功能增强，因为每一层至多和相邻的上下层交互，因此功能的改变最多影响相邻的上下层；

持重用。只要提供的服务接口定义不变，同一层的不同实现可以交换使用。这样，就可以定义一组标准的接口，而允许各种不同的实现方法。

缺点：

不是每个系统都可以很容易地划分为分层的模式，甚至即使一个系统的逻辑结构是层次化的，出于对系统性能的考虑，系统设计师不得不把一些低级或高级的功能综合起来；

难找到一个合适的、正确的层次抽象方法。

10、在软件开发中，采用异构结构有什么好处？

1）从更根本上来说，不同的结构有不同的处理能力的强项和弱点，一个系统的体系结构应该根据实际需要进行选择，以解决实际问题；

2）在多种标准中可以变动

3）解决共享共同的软件包或相互关系的一些标准存在的解释或者表示习惯上

不同。

11、简述管道过滤器风格的结构特点

1）具有良好的隐蔽性和高内聚、低耦合

2）支持软件重用

3）允许设计者讲整个系统的输入/输出行为看成多个过滤器的行为的简单合成。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。

12、试分析和比较B/S、二层C/S和三层C/S以及各自的优缺点。

B/S优点：

在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软件，客户端零维护。

B/S缺点：

1）缺乏对动态页面的支持能力，没有集成有效的数据库处理能力。

2）系统扩展能力差，安全性难以控制。

3）在数据查询等响应速度远远低于C/S

4）数据动态交互性不强，不利于在线事务处理。

二层C/S

优点：统的客户端应用程序和服务器构件分别运行在不同计算机上，系统中每台服务器都可以适合各构件的要求，对硬件和软件变化显示极大的适应性和灵活性，而且易于对系统进行扩充和缩小。同时将处理任务分布许多通过网络连接的低成本计算机上，节约大量费用。

缺点：

●开发成本高。

●客户端程序设计复杂。

●信息内容和形式单一。

●用户界面风格不一，使用复杂，不利于推广使用。

●软件移植难。

●软件维护和升级难

●新技术不能轻易应用上。

三层C/S

优点：

1）在逻辑上保持独立性，使系统逻辑清晰，能提高系统和软件的可维护性和扩展性。

2）灵活选用平台和硬件系统，理负荷能力和处理特性适应与三层，同时具

有良好的可升级性和开放性。

3）能够并行开发以及选择最合适的开发语言

4）具有良好的安全性能和灵活管理各个层次。

缺点：

●开发成本高。

●客户端程序设计复杂。

●信息内容和形式单一。

●用户界面风格不一，使用复杂，不利于推广使用。

●软件移植难。

●软件维护和升级难

●新技术不能轻易应用上。

13、简述设计模式以及与风格、框架的区别与联系。

框架是一种为特定的领域内的应用提供可扩展模板的架构实例。它阐明了整个设计、协作对象之间的依赖关系、责任分配和控制流程，表现为一组抽象类以及其实例之间的协作方法，它为构件复用提供了上下文关系。

设计模式是一些设计面向对象的软件开发经验总结。是某种场景下你可以套用的一种解决（设计）方案。所以它是一个比较小的概念。往往一个架构由多个设计模式组成。

软件体系结构风格是描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式。体系结构风格反映了领域中众多系统所共有的结构和语义特性，并指导如何将各个模块和子系统有效地组织成一个完整的系统

14、简单介绍设计模式的基本成分。

模式名称、问题、解决方案、效果

15、简述基于体系结构的软件开发模型与其他软件开发模型的区别与联系。

与传统的软件开发模型一样划分若干阶段，传统的软件开发模型一般划分为问题定义、需求分析、软件设计、软件实现和软件测试等阶段。而基于体系结构的软件开发模型划分为体系结构需求、体系结构设计、体系结构文档化、体系结构复审、体系结构实现和体系结构演化。在传统的开发模型中，软件体系结构的建立在需求分析之后，概要设计之前。同时传统的开发模型存在开发效率不高，不能很好地支持软件重用等缺点。

16、在正交软件体系结构中，什么是完全正交结构？在实际使用时是不是必须严格遵守结构正交？使用正交软件体系结构有什么优点？

完全正交结构由组织层和线索的构件构成。层是由一组具有相同抽象级别的构件构成的。线索是子系统的特例，它由完成不同层次功能的构件组成，每一条线索的完成整个系统中相对独立的一部分功能。不是。

优点：（1）结构清晰、结构简单。（2）易修改、可维护性强。

（3）可移植性强、重用粒度大。

17、简述层次系统结构和基于消息的层次系统结构的区别。

层次系统结构：

(1)易理解、易实现，简化了软件的设计、开发和维护工作。

(2)提高了重用率。

(3)有利于将不同层的开发任务在开发者之间进行适当地分配

(4) 具有较高的可维护性、可修改性、可扩展性

缺点：

(1) 因为完成一项任务需要多层之间的协作，可能会导致性能、效率的降低。

(2) 虽然层次体系结构能使整个应用的逻辑关系清晰，但是对于一个简单的问题过度分层，可能会使问题复杂化，同时增加开发的工作量。

(3) 并不是每个系统都可以很容易地划分成为分层的结构，甚至有时一个系统的逻辑结构虽然是层次化的，但是出于对系统

性能的考虑，也不得不把一些功能综合起来。

基于消息的层次系统结构：

消息总线是系统的连接体，负责消息的分派、传递和过滤以及处理结果的返回。各个构件挂接在消息总线上，向总线登记感兴趣的消息类型。构件根据需求发出消息，由消息总线负责把该消息分派到系统中所有对此消息感兴趣的构件。18、简要介绍DSSA的基本活动。

领域分析、领域设计和领域实现

19、简述基于构件的动态软件体系结构模型的层次结构。

该模型分为三层，分别是应用层、中间层和体系结构层。

应用层处于最底层，包括构件连接体、构件接口和执行。

中间层包括连接件配置、构件配置、构件描述及执行。

体系结构层位于最上层，控制和管理整个体系结构，包括体系结构配置、体系结构描述和执行。

20、简述ABSD方法的概念和特点。

ABSD方法是针对软件体系架构的软件设计的方法。

特点：

有抽象功能需求、用例、抽象的质量和业务需求、质量因素、体系结构选项和约束组成。

在ABSD方法中，必须记录所有做出的决策以及这些决策的可跟踪性和决策评审。