体系结构与软件工程
软件工程大一至大四课程
软件工程大一至大四课程软件工程是一门涵盖广泛知识领域的学科，随着计算机科学的发展，软件工程的重要性日益凸显。
对于软件工程专业的学生而言，大一至大四的课程体系将为他们提供全面的知识储备和实践能力培养。
本文将从大一至大四分别介绍软件工程专业的相关课程。
大一课程大一阶段的课程主要是为软件工程专业学生打下学科基础和编程能力，包括以下几门课程：1. 计算机导论：该课程介绍计算机科学的基本概念和计算思维，培养学生对计算机科学的兴趣和理解。
2. C语言程序设计：作为编程语言的入门课程，C语言是软件工程专业学生必须掌握的基础语言之一。
通过该课程学习，学生将了解C语言的基本语法和编程技巧，为后续课程的学习奠定基础。
3. 离散数学：离散数学是计算机科学的一门重要基础课程，涉及到集合论、逻辑、图论等内容。
通过学习离散数学，学生将培养抽象思维的能力，并为后续的算法设计与分析课程打下基础。
大二课程大二阶段的课程注重软件工程的专业性和实践能力的培养，主要包括以下几门课程：1. 数据结构与算法：该课程介绍了常见的数据结构和算法，如树、图、排序算法等。
通过学习数据结构与算法，学生将掌握常见问题的解决方法和优化技巧，培养解决实际问题的能力。
2. 面向对象程序设计：面向对象程序设计是软件工程中的重要范式，该课程将重点介绍面向对象的基本概念、原则和设计模式，培养学生的面向对象思维与开发能力。
3. 软件工程导论：软件工程导论课程将介绍软件工程的基本原理、开发流程和方法。
学生将了解软件工程的全局观，并初步接触到软件项目的组织与管理。
大三课程大三阶段的课程将进一步拓宽软件工程专业学生的知识面和技能，包括以下几门课程：1. 数据库系统：数据库系统是软件工程中存储和管理数据的关键技术，该课程将介绍数据库的设计原理、查询语言和管理技术，学生将学习如何利用数据库进行数据存储与检索。
2. 软件测试与质量保证：软件测试与质量保证是确保软件质量的重要环节。
软件体系结构与软件架构
软件体系结构与软件架构作为一名软件工程师，无论是在学术界还是工业界，软件体系结构和软件架构都是我们必须要熟悉并掌握的重要知识点。
不仅如此，软件体系结构和软件架构还被视为软件开发生命周期中最关键的决策点。
本文将从什么是软件体系结构和软件架构、软件体系结构和软件架构之间的关系、软件架构对软件开发生命周期的影响以及当前流行的软件架构模式等多方面对软件体系结构和软件架构进行详细探讨。
一、什么是软件体系结构和软件架构软件体系结构和软件架构是软件开发过程中最重要的两个概念，它们建立了软件设计的基础，可以理解为软件的设计蓝图。
软件体系结构是指软件系统中组件、模块、接口和它们之间的关系，而软件架构则是指软件系统的高层结构和组成方式，即系统在结构上的解决方案。
可以看出，软件体系结构和软件架构是密不可分的概念，一个好的软件架构必须基于一个合理的软件体系结构，二者相互影响、相互依存。
二、软件体系结构和软件架构之间的关系软件体系结构和软件架构之间的关系是紧密相连的。
软件架构是由软件体系结构派生而来的，软件架构决定了软件体系结构的多个方面，例如组件、模块、接口和应用程序的架构模式等。
在软件开发过程中，软件架构起到了至关重要的作用。
它决定了软件系统的性能、可维护性、可重用性、可扩展性等方面，因此，软件架构的设计应该尽早开始，这也是我们说软件架构是软件开发过程中的决策点的原因。
三、软件架构对软件开发生命周期的影响软件架构不仅仅是为软件系统提供了一个高层次的结构，它还影响到了整个软件开发生命周期，从需求分析和设计到实现和维护都有重要的作用。
首先，软件架构有助于对需求进行分析和界定。
在软件开发过程中，软件架构定义了软件系统的范围和需求。
因此，软件架构可以帮助我们定义功能需求，以及在交付的软件系统中哪些功能将被包括。
其次，软件架构为系统设计提供了一个框架。
设计应当被视为软件架构上的一个节点，它是在软件开发的初期阶段最重要的部分。
软件架构指定了系统的大部分建设策略和规则，因此，它对系统的设计产生了深远的影响。
软件工程中的软件体系结构
软件工程中的软件体系结构在数字化时代，软件应用的范围越来越广泛，软件开发的规模和复杂度也在不断增加。
为了应对这些挑战，软件工程师们不断探索各种技术，其中之一就是软件体系结构。
软件体系结构是一个抽象的框架，描述了一个软件系统的组成部分，它们之间的关系和通信方式，以及系统的行为。
在本文中，我们将深入探讨软件体系结构的概念、类型、优缺点和设计原则等重要内容。
软件体系结构的概念软件体系结构是软件系统的架构，它是一个抽象的、高级别的视角，描述了系统的组成部分、相互关系和行为模式。
一般来说，软件体系结构由以下元素组成：1. 模块：代码的意义单位，通常包含一组相关的操作和数据结构。
2. 组件：带有接口的模块，可以与其他组件进行交互和通讯。
3. 连接器：支持组件之间通讯和合作的构建块。
4. 数据：系统中的各种信息，包括文本、图像、声音等。
5. 环境：软件系统运行所依赖的硬件、操作系统和其他外部条件等。
软件体系结构需要注意的重点包括：1. 模块细分：将系统拆分成若干个小模块，每个模块都有自己的职责和功能。
2. 接口设计：设计良好的接口可以提供高效、可靠的组件通讯。
3. 模块复用：通过复用现有组件和模块，可以降低开发成本和时间。
软件体系结构的类型软件体系结构可以分为多种类型，下面将介绍几种常见的。
1. 分层式结构分层式结构是将系统分为若干层次的结构，每个层次都具有特定的功能和职责。
分层式结构最大的特点是分离了应用程序逻辑和界面，将系统的不同部分独立起来，使得开发更容易和灵活。
2. 客户端/服务器结构客户端/服务器结构是一种典型的分布式系统结构，它将应用逻辑和数据存储划分为服务器端和客户端两个部分。
客户端通过网络连接到服务器获取或存储数据，并在本地计算机上运行应用逻辑。
3. MVC结构MVC（模型-视图-控制器）是一种用于用户界面设计的软件体系结构。
在MVC结构中，模型是应用程序的核心组成部分，处理数据和业务逻辑，视图负责渲染用户界面，控制器负责协调视图和模型之间的通讯。
软件体系结构在软件开发过程中的作用
软件体系结构在软件开发过程中的作用在软件开发的过程中，软件体系结构是非常重要的一个概念。
它可以理解为对软件系统整体的一个架构设计，包括软件系统各个模块之间的关系、各模块功能的划分和组合、数据流向等等。
软件体系结构是一个高层次的设计，可以帮助开发者降低系统的复杂度，提高软件质量，减少维护成本。
为什么需要软件体系结构？软件开发是一项复杂的工程，其中涉及到很多不同的模块和子系统，设计每一个模块需要考虑很多方面，包括需求、功能、性能、可维护性、可扩展性等等，需要为这些不同的需求进行权衡和取舍。
软件体系结构作为一个高层次的设计，可以帮助开发者在整体上对系统进行规划和设计，帮助开发人员确定各个模块的职责和功能，从而能够更加高效地协同工作，保证系统的质量和可维护性。
另外，软件的生命周期是很长的，不断的迭代、维护和升级。
如果系统的体系结构不够清晰和合理，将会对未来的维护和升级带来很大的困难和成本。
合理的软件体系结构可以避免系统架构上的限制，使得新的功能和模块的修改能够更加容易地加入到系统中。
软件体系结构的作用软件体系结构的主要作用有以下几个方面：1. 原型设计在软件开发的早期阶段，软件体系结构可以作为原型设计的基础。
设计好的软件体系结构可以为后续的需求分析和软件开发提供一个很好的初始状态。
在一些敏捷开发中，软件体系结构也能够作为工作范围和进度的描述，从而可以更好地规划开发流程和时间。
2. 规划开发流程软件体系结构可以帮助开发人员把软件系统划分为一些相对独立的模块。
为每一个模块制定明确的职责和功能，以及相应的接口和交互关系。
从而能够更好的协同开发，使得不同的模块开发、测试、代码集成等工作可以相对独立，减少协同开发的问题和风险。
3. 可维护性和可扩展性软件体系结构可以确保软件系统具有良好的可维护性和可扩展性。
首先，系统的模块化设计可以让不同的模块进行独立的修改和维护，避免了系统的整体修改。
在软件升级时，可以只对需要升级的模块进行修改，降低了维护的成本。
软件工程师软件体系结构与架构设计
软件工程师软件体系结构与架构设计软件工程师：软件体系结构与架构设计软件工程师是现代社会中不可或缺的职业之一。
在软件开发的过程中，体系结构与架构设计是一个至关重要的环节。
本文将针对软件工程师在软件体系结构与架构设计方面的任务和技能进行探讨，以及如何有效地应对挑战。
一、什么是软件体系结构与架构设计软件体系结构是软件系统的基础框架，它决定了软件系统的组织结构、关键组件之间的关系以及系统的行为特征。
架构设计则是指在软件体系结构中确定具体组件和模块的设计方案和结构。
软件体系结构与架构设计是软件工程师在软件开发过程中的重要任务。
二、软件体系结构与架构设计的任务1. 定义系统需求：软件工程师在软件体系结构与架构设计的初期，需要明确系统的需求，包括功能需求、性能需求、可靠性需求等。
这对于后续的设计和实施工作非常重要，也是确保软件系统能够满足用户需求的关键。
2. 选择适当的架构风格：根据系统需求和特点，软件工程师需要选择合适的架构风格。
常见的架构风格包括分层架构、客户端-服务器架构、面向服务的架构等。
选择合适的架构风格能够提高系统的可维护性、可重用性和可扩展性。
3. 划分模块和组件：软件工程师需要将系统划分为模块和组件，并定义它们之间的接口和交互方式。
模块和组件的划分应该考虑到功能的独立性和耦合性，以及实现的可行性和效率。
4. 确定关键技术选型：在软件体系结构与架构设计过程中，软件工程师需要评估和选择关键技术和工具。
例如，选择合适的数据库管理系统、开发框架和编程语言等，以支持系统的实现和运行。
5. 进行系统性能分析：软件工程师需要对系统进行性能分析，评估系统的性能瓶颈和瓶颈原因，并提出优化方案。
这将直接影响系统的性能和用户体验。
三、软件体系结构与架构设计的技能要求1. 系统思维能力：软件工程师需要具备良好的系统思维能力，能够从宏观角度看待系统，理解系统的整体结构和各个组件之间的关系。
2. 抽象与建模能力：软件工程师需要有抽象和建模的能力，能够将系统需求和架构设计抽象成合适的模型，以便于理解和沟通。
软件工程体系结构
软件工程体系结构软件工程体系结构是指对于软件系统的整体结构进行设计和组织的过程。
它是软件工程中非常重要的一部分，用于定义软件系统的组织结构、模块划分和软件组件之间的关系。
本文将探讨软件工程体系结构的定义、设计原则以及一些常见的体系结构模式。
一、定义软件工程体系结构是指在软件系统设计过程中，对系统的整体结构、组成部分以及各个部分之间的关系进行描述、设计和组织的过程。
它能够帮助开发人员在开发过程中更好地理解系统的结构，将系统分解为更小的、可管理的模块，并且定义了这些模块之间的接口和交互方式。
设计一个好的软件工程体系结构可以提高系统的可维护性、可扩展性和可重用性。
它能够降低系统的复杂性，使得不同的部分可以独立开发和测试，从而提高开发的效率和质量。
二、设计原则在进行软件工程体系结构设计时，有一些设计原则是需要遵循的，下面是几条常见的原则：1. 模块化原则：将系统划分为若干个相互关联的模块，每个模块具有独立的功能，并且能够通过定义的接口与其他模块进行通信。
模块化可以提高系统的可维护性和可重用性。
2. 松耦合原则：模块之间应该尽量减少彼此之间的依赖关系，即模块之间的耦合度应该尽量低。
松耦合可以提高系统的灵活性和可扩展性。
3. 高内聚原则：每个模块内部的元素应该高度相关，即模块内部的元素之间的耦合度应该尽量高。
高内聚可以提高模块的独立性和可维护性。
4. 分层原则：将系统分解为多个层次，每个层次具有不同的功能和职责。
分层可以提高系统的可扩展性和可维护性。
5. 单一职责原则：每个模块应该具有独立的职责，即每个模块只负责一项功能或任务。
单一职责可以提高模块的可重用性和可测试性。
三、常见的体系结构模式除了上述的设计原则外，软件工程体系结构还可以采用一些常见的模式来进行设计，下面介绍几种常见的模式：1. 分层体系结构：将系统分解为多个层次，每个层次具有不同的功能和职责。
常见的层次有表示层、业务逻辑层和数据访问层。
分层体系结构可以提高系统的可扩展性和可维护性。
软件工程中的软件体系结构与设计模式
软件工程中的软件体系结构与设计模式软件工程是一门涉及软件开发、维护、测试和管理的学科。
在软件工程的实践中，软件体系结构和设计模式是两个重要的概念。
本文将探讨软件体系结构与设计模式在软件工程中的应用和重要性。
一、软件体系结构软件体系结构是指软件系统的整体结构和组成部分之间的关系。
它描述了软件系统的组织方式、模块划分和模块之间的通信方式。
软件体系结构的设计对于软件系统的可维护性、可扩展性和可重用性具有重要影响。
在软件体系结构的设计中，常用的模式包括层次结构、客户端-服务器模式和发布-订阅模式等。
层次结构将软件系统划分为多个层次，每个层次都有特定的功能。
客户端-服务器模式将软件系统划分为客户端和服务器两个部分，客户端发送请求，服务器处理请求并返回结果。
发布-订阅模式中，发布者发布消息，订阅者接收消息。
软件体系结构的设计需要考虑多个因素，如系统的可靠性、性能、安全性和可维护性等。
一个好的软件体系结构应该能够满足系统的需求，并且易于理解和维护。
二、设计模式设计模式是在软件设计中常见问题的解决方案。
它们是经过验证的、可重用的设计思想，可以提高软件的可维护性和可扩展性。
设计模式可以分为三类：创建型模式、结构型模式和行为型模式。
创建型模式用于对象的创建，包括工厂模式、单例模式和原型模式等。
结构型模式用于对象之间的组合，包括适配器模式、装饰器模式和代理模式等。
行为型模式用于对象之间的通信，包括观察者模式、策略模式和命令模式等。
设计模式的应用可以提高软件系统的灵活性和可维护性。
通过使用设计模式，开发人员可以将系统的不同部分解耦，使其更易于修改和扩展。
此外，设计模式还可以提高代码的可读性，减少重复代码的编写。
三、软件体系结构与设计模式的关系软件体系结构和设计模式是紧密相关的概念。
软件体系结构提供了软件系统的整体框架，而设计模式提供了解决具体问题的方法。
在软件体系结构的设计中，设计模式可以用于解决不同层次和模块之间的通信问题。
软件工程设计概念与体系结构设计
软件工程设计概念与体系结构设计软件工程设计是软件开发过程中非常重要的一个环节。
设计阶段旨在将需求转化为可执行的软件系统，具体包括软件的结构设计和详细设计两个方面。
其中，体系结构设计是软件工程设计的一个重要子过程，它定义了软件系统的整体结构和组织方式。
在软件工程设计过程中，需要考虑到诸多因素，如软件的需求、功能、性能、可用性、安全性等。
同时，设计过程还需要满足各种约束条件，如时间、成本、资源等。
软件体系结构设计的概念软件体系结构设计是软件工程设计的一个重要子过程，它定义了软件系统的整体结构和组织方式。
体系结构设计是将软件系统划分为若干个模块和组件，确定它们之间的关系和交互方式。
软件体系结构设计主要包括以下几个方面：模块划分、接口设计、数据流设计、控制流设计和数据库设计。
模块划分是指将软件系统划分为一个个相对独立的模块，每个模块负责一个或多个功能。
模块划分的基本原则是高内聚、低耦合，既要保持模块内部的一致性和完整性，又要减少模块之间的依赖关系。
接口设计是指定义模块之间的接口和协议，规定它们之间的数据格式和传输方式。
好的接口设计能够提高模块之间的可互操作性和可扩展性。
控制流设计是指定义软件系统中的控制流程，包括程序的执行顺序和控制结构。
控制流设计需要考虑功能的划分和模块之间的协作。
数据库设计是指设计软件系统中的数据库结构和数据模型。
数据库设计需要考虑数据的组织方式、关系和约束。
软件体系结构设计的目标是建立一个灵活、可扩展、易于维护和高效的软件系统。
一个好的体系结构设计能够提高软件的可靠性、可维护性、可重用性和扩展性。
总结软件工程设计概念与体系结构设计是软件开发过程中非常重要的环节。
软件工程设计旨在将需求转化为可执行的软件系统，它需要考虑到诸多因素和约束条件。
软件体系结构设计是软件工程设计的一个重要子过程，它定义了软件系统的整体结构和组织方式，包括模块划分、接口设计、数据流设计、控制流设计和数据库设计等方面。
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捕获需求
通过对相似系统的总结、吸收，更利于理 解新的相似系统的需求 用户在旧系统基础上提出新需求
2018/10/5
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设计方案的选择
有众多已有体系结构供参考 通过对体系结构的度量，可知哪种体系结 构最有效
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Robustness/Availability 鲁棒性、可信性、健壮性
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没有绝对的健壮
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Robustness/Availability 鲁棒性、可信性、健壮性
定义：最终用户容易使用和学习
Don’t pretend you know the user; you don’t. Architect的手段：
仿照现有的工具和环境 统一的界面外观和工具 统一风格的帮助 定制？
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Modifiability 适应性
分而制之 监测与调节 简单的资源申请与释放机制
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Security 安全
定义：在对合法用户提供服务的同时，阻止未授 权用户的使用企图。
Architect的手段：
入侵监测 防火墙
加密与解密
提供最少的入口 安全核心和外壳
定义：系统很容易被修改从而适应新的需 求或采用新的算法、数据结构的能力 改一个组件比改多个组件要容易 组件由体系结构定义，所以体系结构对此 影响很大
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Modifiability 适应性
Architect的手段：
稳定的功能分解与分配 少量使用模式 信息隐藏和抽象 分层
退耦
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© sun@
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Portability 移植性
定义：软件可以很简单地在平台间移植
Architect的手段：
为平台/网络独立分层 建立接口标准
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© sun@
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软件体系结构 2. SA与SE
孙志岗 sun@
SA对SE的贡献
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开发团队的组织结构
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© sun@
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Correctness/Functionality 功能正确
定义：做该做的事情，并且作得对
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© sun@
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分析和描述复杂系统的高层属性 方便人员交流
知道了采用的体系结构，也就知道了此系 统有何优缺点 对体系结构的命名，使交流变得简单
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技术进步
每个新的体系结构的诞生，都给技术的进 步带来深远影响
Architect的手段：
广泛适用的错误恢复策略 提防不可靠的传送 冗余关键部件和通讯线路 现场切换能力 监测活跃状态和错误报告 错误产生、捕获和传播的模板 快速恢复或启动策略
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Usability/Ease of use 易用性
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软件质量
了解了一个方面的质量，并不能对你了解其他方 面的质量有多大帮助 但是，如果改变结构从而提高一个质量，经常会 影响其它质量 体系结构的选择极大地影响软件质量，但并不能 影响所有的质量 体系结构只为获得某个质量创造条件，但并不能 保证肯定获得
Architect的手段：
规则和小型的模式 建立应用框架 建立产品线体系结构
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WWW 三层结构 CORBA
J2EE
.NET
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SE的目标是什么？
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软件质量
运行时质量 非运行时质量 商业质量 体系结构质量
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影响软件质量的因素
Correctness Functionality Performance Security Robustness Availability Usability Ease of use
是该做的 软件只能被证明有错，不能被证明无错 正确性与体系结构无关
两个同样功能的软件体系结构必须相同吗？
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Performance 性能
定义：系统的响应时间，硬件资源的占用率
“Make it right before you make it fast” Architect的手段：
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通过观察可以得知的质量
它是否在做你所期望的事情？ 它用起来方便吗？ 计算结果正确吗？ 算了多久？ 非法用户能侵入它吗？ 它多久崩溃或者停止工作一次？
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这个系统开发了多久？ 被测试了多久？ 被集成了多久？ 它的成本是多少？ 很容易修改吗？