第四章-软件体系结构描述
软件体系结构设计中的代码架构分析与优化

软件体系结构设计中的代码架构分析与优化第一章:引言软件体系结构在现代软件设计中占据重要地位,它定义了软件系统的整体结构、组成部分和它们之间的相互关系。
代码架构作为体系结构的一个重要组成部分,直接影响到软件系统的可维护性、可复用性、性能和安全性等属性。
因此,深入分析和优化软件代码架构,对于提高软件质量和可靠性具有重要意义。
第二章:软件体系结构概述2.1 软件体系结构的定义和重要性软件体系结构是指对软件系统整体结构的描述,包括软件组件、模块、接口和它们之间的关系。
软件体系结构定义了系统的静态结构和动态行为,并提供了系统各个组件的抽象视图。
良好的软件体系结构可以降低系统的复杂性、提高开发效率、降低维护成本和加快软件更新。
2.2 软件体系结构类型常见的软件体系结构类型包括层次结构、客户端-服务器结构、发布-订阅结构、模块化结构等。
不同类型的软件体系结构适用于不同的应用场景,开发人员需要根据具体需求选择最适合的结构类型。
第三章:代码架构的分析方法3.1 静态代码分析静态代码分析是通过对源代码进行分析来评估其质量和性能的方法。
常用的静态代码分析工具包括Lint、FindBugs、PMD等,它们可以检测出潜在的编程错误、代码冗余、性能瓶颈等问题,并提供相应的优化建议。
3.2 动态代码分析动态代码分析是通过运行时监测程序的行为来评估其性能和可靠性的方法。
常用的动态代码分析工具包括profiler、Valgrind等,它们可以跟踪程序的运行轨迹、检测内存泄漏和性能瓶颈,并提供相应的优化策略。
第四章:代码架构优化的方法4.1 模块化设计模块化设计是将系统分解为多个相互独立、高内聚低耦合的模块,每个模块负责一个特定的功能。
通过模块化设计,可以提高代码的可读性、可维护性和可复用性。
4.2 设计模式的应用设计模式是一种在特定环境下经过验证的解决问题的方法。
常用的设计模式包括单例模式、工厂模式、观察者模式等。
合理应用设计模式可以提高代码的灵活性和可扩展性。
软件设计概要讲义PPT(83张)

三、软件设计的概念和原理
自顶向下,逐步细化将软件的体系结构按自顶向下方式,对各个层次的过程细节和数据细节逐层细化,直到用程序设计语言的语句能够实现为止,从而最后确立整个的体系结构。 软件结构 ①软件结构包括两部分。程序的模块结构和数据的结构。 ②软件的体系结构通过一个划分过程来完成。该划分过程从需求分析确立的目标系统的模型出发,对整个问题进行分割,使其每个部分用一个或几个软件成份加以解决,整个问题就解决了。
项目经理
负责分配设计任务,追踪设计阶段进度,在项目组内协调设计过程中所需资源,参与设计文档的同行评审
系统分析员
完成相关的设计任务,编写设计文档,修改设计评审中发现的问题
项目组开发人员代表
参与设计文档的同行评审
其他项目经理
参与设计文档的同行评审
其他项目系统分析员
参与设计文档的同行评审
质量保证员
检查设计过程及设计阶段产生的文档,跟踪发现的问题的解决情况
一、软件设计的目标和任务
1、目标 系统结构设计定义软件系统各主要成份之间的关系。 过程设计。把结构成份转换成软件的过程性描述。
开发阶段的信息流
把需求翻译成文档
2、软件设计的任务 概要设计(系统设计),将软件需求转化为数据结构和软件的系统结构。概要设计由技术总监,部门经理和项目经理来做的,有可能会加一两个核心程序员。
二维画图又分为以下CASE,案例,任务的集合
(2)数据抽象 在不同层次上描述数据对象的细节,定义与该数据对象相关的操作。 例如,在CAD软件中,定义一个叫做drawing绘图的数据对象。可将drawing规定为一个抽象数据类型,定义它的内部细节为:
02333软件工程简答知识点

第一章绪论简述软件危机与软件工程的概念以及提出软件工程概念的目的。
201804 201810(1)软件生产率、软件质量远远满足社会发展的需求,成为社会、经济发展的制约因素,把这一现象称为软件危机;(2)软件工程是应用计算机科学理论和技术以及工程管理原则和方法,按预算和进度实现满足用户要求的软件产品的工程,或以此为研究对象的学科;(3)软件工程概念的提出是倡导以工程的原理、原则和方法进行软件开发,以期解决出现的软件危机。
简述软件工程的概念与发展201404发展:60年代末—80年代初,主要围绕系统实现技术、软件质量和软件工程管理;80年代以来,主要表现为软件复用技术、软件生产管理的研究和实践。
简述计算机软件的概念,以及提出软件工程概念的目的。
201704 2016101.计算机软件一般是指计算机系统中的程序及其文档。
2.其中,程序是计算机任务的处理对象和处理规则的描述;3.文档是为了理解程序所需的阐述性资料。
4.软件工程概念的提出是倡导以工程的原理、原则和方法进行软件开发,以期解决出现的软件危机。
简述软件开发的本质及其涉及到的问题。
201904 201504本质:不同抽象层术语之间的“映射”,以及不同抽象层处理逻辑之间的“映射”。
问题:(1)如何实现这样的映射,这是技术层面上的问题;(2)如何管理这样的映射,以保障映射的有效性和正确性。
这是管理层面上的问题。
简述软件开发的本质及其基本途径。
201710 201510本质:实现问题空间的概念;处理逻辑到解空间的概念;处理逻辑之间的映射。
途径:系统建模。
简述何谓系统模型以及软件开发中所涉及的系统模型分类。
模型是待建系统的任意抽象。
该抽象是在特定意图下所确定的角度和抽象层次对物理系统的一个描述,描述其中的成分和成分之间所具有的特定语义的关系,还包括对该系统边界的描述;系统模型分为两类:概念模型和软件模型。
软件模型又可进步分为设计模型、实现模型和部署模型等。
系统设计-第4章软件概要设计

标记耦合举例
住户情况
计算水电费 水费
电费
住户情况
计算水费
计算电费
“住户情况”是一个数据结构,图中模块都与此数 据结构有关. “计算水费”和“计算电费”本无关,由于引用了 此数据结构产生依赖关系,它们之间也是标记偶合.
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将标记耦合修改为数据 耦合举例
计算水电费
本月 用水量
水费 电费
本月 用电量
内聚是模块功能强度的度量,它标志一个模块内 部各个元素彼此结合的紧密程度。
46
2.耦合性(coupling) 耦合性是软件结构内不同模块之间相互关联程
度的度量。耦合的强弱取决于模块之间接口的复 杂程度、模块的调用方式以及通过接口的数据。
47
试判断下列叙述是哪一种内聚?
1)一组语句在程序中多处出现,为了节
50
4.3 软件模块化的优化原则
1.改进软件的结构,提高模块独立性 2.模块大小应该适中 3.软件的层次结构要合理 4.模块的作用领域应该在控制领域之内 5.力争降低模块接口的复杂程度 6.设计单入单出的模块 7.模块的内部功能应该可以预测
返回51 节目录
设计出软件的初步结构以后,应该审查分 析这个结构,通过对模块的分解或合并,力求 降低耦合提高内聚。
一组模块引用同一个公用数据区(也 称全局数据区、公共数据环境)。 公共数据区指:
全局数据结构 共享通讯区 内存公共覆盖区等
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公共耦合举例
A
B
C
公共数据区 模块A、B、C间存在错综复杂的联系
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公共耦合存在的问题
(1)软件可理解性降低 (2)诊断错误困难 (3)软件可维护性差, (4)软件可靠性差 (公共数据区及全程变量无保护措施) 慎用公共数据区和全程变量!!!
软件体系结构课后习题参考答案

软件体系结构第四章作业题1.请把基于体系结构的软件开发模型与其他软件开发模型进行比较。
答:一、基于体系结构为基础的基于构件组装的软件开发模型,如基于构件的开发模型和基于体系结构的开发模型等。
基于体系结构的开发模型是以软件体系结构为核心,以基于构件的开发方法为基础。
然后采用迭代增量方式进行分析和设计,将功能设计空间映射到结构设计空间,再由结构设计空间映射到系统设计空间的过程。
该开发模型把软件生命周期分为软件定义、需求分析和定义、体系结构设计、软件系统设计和软件实现5个阶段.特点:是利用需求分析结果设计出软件的总体结构,通过基于构件的组装方法来构造软件系统。
优点:基于构件的开发方法使得软件开发不再一切从头开发,开发的过程就是构件组装的过程,维护的过程就是构件升级、替换和扩充的过程。
构件组装模型导致了软件的复用,提高了软件开发的效率。
软件体系结构的出现使得软件的结构框架更清晰,有利于系统的设计、开发和维护。
并且软件复用从代码级的复用提升到构件和体系结构级的复用。
缺点:由于采用自定义的组装结构标准,缺乏通用的组装结构标准,因而引入了较大的风险。
可重用性和软件高效性不易协调,需要精干的有经验的分析和开发人员,一般开发人员插不上手。
客户的满意度低,并且由于过分依赖于构件,所以构件库的质量影响着产品质量。
二、以软件需求完全确定为前提软件开发模型,如瀑布模型等。
特点:软件需求在开发阶段已经被完全确定,将生命周期的各项活动依顺序固定,强调开发的阶段性;优点:开发流程简单。
缺点:是开发后期要改正早期存在的问题需要付出很高的代价,用户需要等待较长时间才能够看到软件产品,增加了风险系数。
并且如果在开发过程存在阻塞问题,则影响开发效率。
三、在开始阶段只能提供基本需求的渐进式开发模型,如螺旋模型和原型实现软件开发模型等。
特点:软件开发开始阶段只有基本的需求,软件开发过程的各个活动是迭代的。
通过迭代过程实现软件的逐步演化,最终得到软件产品。
【软件体系结构】 复习

第一章1. 体系结构发现、演化、重用体系结构发现解决如何从已经存在的系统中提取软件的体系结构,属于逆向工程范畴。
由于系统需求、技术、环境、分布等因素的变化而最终导致软件体系结构的变动,称之为软件体系结构演化。
体系结构重用属于设计重用,比代码重用更抽象。
由于软件体系结构是系统的高层抽象,反映了系统的主要组成元素及其交互关系,因而较算法更稳定,更适合于重用。
2.基于软件体系结构的软件开发方法:问题定义—>软件需求—>软件体系结构—>软件设计—>软件实现3.评价软件体系结构的方法权衡分析方法(ATAM方法),软件体系结构分析方法(SAAM方法),中间设计的积极评审(ARID方法)第二章1. 建模结构模型:研究结构模型的核心是体系结构描述语言。
以体系结构的构件,连接件和其他概念来刻画结构。
并力图通过结构来反映系统的重要语义内容。
框架模型:与结构模型类似,但不太侧重细节,而侧重于整体结构。
动态模型:是对结构和框架模型的补充,研究系统大颗粒的行为性质。
过程模型:研究构造系统的步骤和过程,结构是遵循某些过程脚本的结果。
功能模型:认为体系结构是由一组功能构件按层次组成,下层向上层提供服务。
功能模型可以看作是一种特殊的框架模型。
4+1视图模型:逻辑视图、进程视图、物理视图、开发视图和场景视图逻辑视图主要支持系统的功能需求,即系统提供给最终用户的服务。
在逻辑视图中,系统分解成一系列的功能抽象,这些抽象主要来自问题领域。
这种分解不但可以用来进行功能分析,而且可用作标识在整个系统的各个不同部分的通用机制和设计元素。
在面向对象技术中,通过抽象、封装和继承,可以用对象模型来代表逻辑视图,用类图来描述逻辑视图开发视图通过系统输入输出关系的模型图和子系统图来描述。
进程视图侧重于系统的运行特性,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。
逻辑视图和开发视图描述系统的静态结构,而进程视图和物理视图描述系统的动态结构。
软件设计与体系结构-第四章-面向对象的软件设计方法课件

l 概念模型与顶层架构设计:
l 在用户需求和相关的业务领域中,概念及概念关系的抽取
l 用户界面设计:
l 设计每个界面中的所有界面元素,确定初步的界面布局,定义用户界面动作对软件系统中设计元
素的要求
l 数据模型的设计:
l 确定设计模型中需要持久保存的类的对象及其属性,定义持久持久存储数据之间的组织方式,并
.
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概念模型和顶层架构设计
l 边界类: 其职责包括: l 边界控制: l 包括定义数据的格式及内容转换,输出结果的呈现,软件运行过程中界
面的变化与切换等。 l 外部接口: l 实现目标软件系统与外部系统或外部设备之间的信息交流和互操作,主
要关注跨越目标软件系统边界的通信协议 l 环境隔离: l 对目标软件系统与操作系统、数据库管理系统、中间件等环境软件进行
事件流中步骤(1)
l (3)如果账户余额小于取款金额,则显示信息“账户余额不足,请重新输入”,并返回主事件流
中步骤(1)
l (4)顾客在确认取款金额前右以选择取消交易。
l 后置条件: 如果取款成功,系统从账户余额中减去相应数额,并返回等待状态;如果顾客取消交易,
则返回等待状态
.
19
用例的分析与设计
体技术没有关系 l 顶层架构的设计 l 目的: 为后续的分析和设计活动建立一种结构和划分
.
24
概念模型和顶层架构设计
l 关键概念来源: l 为建立以UML类图表示的领域概念模型,首先必须标识关键概念。关键
概念的来源包括: l (1)业务需求描述、用例说明; l (2)业务领域中的相关规范、标准、术语定义。 l (3)反映业务领域知识的既往经验。 l 业务需求描述 l 业务领域中的相关规范、标准、述评呼定义 l 反映业务领域知识的既往经验
软件工程导论第四章 概要设计

模式4:共享数据模式
共享数据系统以一个或多个数据库 / 数据仓库为中心进行 组织,其它部件可以从中读写存储的数据。共享数据系统还 提供并发访问、容错处理、访问权限控制等功能。 典型的共享数据系统包括: a. 数据库 b. 知识库 c. 源代码控制程序
模式5:信息系统模式
现代信息系统平台模式,主要考虑B/S模式。 B/S模式的三层:表示层(presentation),业务 层(business),和数据存储层(data access) 。 B/S模式的优点: a. 架构简化了客户端。它无需象C/S模式那样在 不同的客户机上安装不同的客户应用程序,而只需安 装通用的浏览器软件。 b. 简化了系统的开发和维护。 c. 使用户的操作变得更简单。 d. 特别适用于网上信息发布 。
第四章 概要设计
•4.1软件体系结构 •4.2概要设计任务与步骤 •4.3软件设计的基本概念 •4.4面向数据流的设计方法 •4.5面向数据结构的分析设计方法 •4.6概要设计文档评审
概要设计
一是要覆盖《需求规格说明书》的全部内容, 二是要作为指导详细设计的依据。
概要设计注重于宏观上和框架上的设计,它是软 件系统的总体结构设计、全局数据库(包括数据结 构)设计、外部接口设计、功能部件分配设计、部 件之间的接口设计。 概要设计又称为架构设计。 • 用于描述系统最顶的结构和组织形式,标识出软 件的各个组成部分。
2.子系统和模块的区别 (1)一个子系统独立一个构成系统,不依赖 于其他子系统提供的服务。 (2)一个模块通常是一个能提供一个或多个 服务的系统组件。 3.体系结构设计的结果 体系结构设计过程的结果是一个体系结构 的设计文档。
4.1软件体系结构 4.1.1概述
4.体系结构模型 (1)静态结构模型 将子系统或组件作为一个个独立的单元来开发 (2)动态过程模型 给出系统在运行时的过程组成。它与静态模型不 同。 (3)接口模型 定义每个子系统从他们的公共接口能得到的服务。 (4)关系模型 关系模型给出子系统间的数据流的关系。
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comUser
收到comUI的信息 userRequest(user,pw),进行判断,之 后将结果result()发回给UI
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comUser描述
component comUser is interface bottom_domain is out result() in userRequest(user,pw) [behavior]//此处省略 end comUser
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C2
C2是一种常见(有图形化用户界面)的软 件体系结构风格 C2SADL(Software Architecture Description Language)是用于描述C2 风格的体系结构的ADL。 常常用C2这一简称来指代C2风格和C2 SADL的结合 C2语言可以用Argo设计环境编写
end interface component_type:Module|Computation| SharedData|SeqFile|Filter|Process|Sch edProcess|General
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UniCon语法-描述构件
描述构件实施-语法: implementation is
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ADL
ADL的三个基本元素是:
构件 连接件 体系结构配置
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典型的软件体系结构描述语言
ADL Unicon Wright C2 Rapide SADL Aesop ACME 研发组织 Carnegie Mellon大学 Carnegie Mellon大学 Southern California大学 Stanford大学 SRI Carnegie Mellon 大学 Carnegie Mellon 大学
end <identifier>
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UniCon语法-描述连接件
描述协议-语法: protocol is
type <connetor_type> <property_list> <role_list>(角色)
end protocol <connector_type>:DataAccess|FileIO| Pipe|PLBundler|PocedureCall|RemoteP rocCall|RTScheduler
<property_list> <variant_list>
end implementation
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UniCon语法-描述连接件
描述连接件-语法: connector <identifier>(连接件名字)
<protocol>(协议) <implementation>(连接件的实现)
connector comInput conections top_ports comUser bottom_ports comUI
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C2对体系结构的描述
语法: system 系统名_1 is architecture 系统名 with instance (实例) instance end 系统名_1
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软件体系结构描述语言
软件开发的重点已从程序代码转移到了可重用 颗粒(构件和连接件)的体系结构元素,以及它 们整体的互连结构 为了支持体系结构开发,需要建立应用于体系 结构规格说明的形式化建模符号和分析开发工 具 ADL (Architecture Description Language) 和对应的工具包就能够解决这一问题。
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Wright-进程符号的说明
连接件的角色说明了交互方每一方的行 为,粘剂说明了这些行为是如何结合在 一起的。 但是,如何描述行为特点以及可能发生 的行为范围? 进程代数的方法来描述
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Wright
符号的含义 对号表示成功 方框表示确定性选择 箭头表示事件变迁 。。。 优先级问题等 不做重点
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IEEE P1471
IEEE P1471适用于软件密集的系统, 其目标在于:
便于体系结构的表达与交流 奠定质量与成本的基础
IEEE P1471介绍了如何大概的描述体 系结构,对详细还有所欠缺
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Rational
Rational根据P1471提出了自己的标准 相比之下,该建议标准涉及面较窄,所注重的 层次比较低,因而更具体。 该建议标准结合了4+1模型提出了7个体系结 构视图 将体系结构基于RUP,用UML来描述,具有 一定的局限性,但该建议标准结合了业界已经 广泛采用的建模语言和开发过程,因而易于推 广。
end < identifier >
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UniCon语法-描述构件
描述接口-语法: interface is
type <component_type> <property_list>(属性,用于更进一步的说明) <player_list>(参与者,用于更进一步的说明)
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ADLs和其他语言的比较
构造能力:ADL能够使用较小的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 述可以只关注抽象特征,而不管具体实现。 复用能力: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复用部 件; 组合能力:ADL使得其描述每一个系统元素都有自己的 局部结构,这种特点使得ADL支持软件系统的动态变化 组合; 异构能力:ADL允许不同的体系结构描述有关联; 分析和推理能力:ADL允许对体系结构进行多种不同的 性能和功能上的推理分析。
输入 显示结果
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C2描述
comUI向comUser发出验证请求 userRequest(user,pw),获取验证结果 getVerity()后,显示信息.
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C2描述
根据以上,comUI的out事件和in事件 分别为: Out:
userRequest(user,pw)
软件体系结构
软件体系结构描述
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1
主要内容
软件体系结构描述方法 框架标准 描述语言 典型的软件体系结构描述语言 软件体系结构与UML 可扩展标记语言 基于XML的描述语言
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这是什么?
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3
上图的问题
很多事情没有说:
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C2描述语法
component <identifier> is (构件名) interface top_domain is(面向top的接口) bottom_domain is(面向bottom的接口) out …//请求、输出方法体 in …//内部、输入方法体 [behavior] [context component_context] end <identifier>
In:
getVerity()
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comUI描述
component comUI is interface top_domain is out userRequest(user,pw) in getVerity() [behavior]//此处省略 end comUI
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C2风格
C2底层向上层索取数据,递交请求 C2上层为下层提供数据、反馈结果,不 能递交请求 2个构件:
comUI ,comUser comInput
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1个连接件:
C2风格实例-用户验证
comUser
验证
comInput comUILeabharlann 郑州大学软件学院 赵哲 43
C2对体系结构的描述
比如有2个用户信息的验证,分别是user1和 user2,两个验证结果,分别是R1和R2
system 用户验证_1 is architecture 用户验证 with comUI instance user1,user2; comUser instance R1,R2; end 用户验证_1
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Wright
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Wright
上图介绍了一个简单的客户服务器系统的体系 结构 分为3个部分 第一部分定义构件和连接件类型。一个构件类 型用端口(ports)和构件规格(componentspec)来说明 连接件类型用所定义的角色和粘剂(glue)的集 合来说明。 粘剂用来说明客户服务和服务器角色是怎样协 作的。比如,客户端请求,服务器响应
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ADL的构成要素-连接件
连接件用来连接构件,它们可以是消息 器、共享变量、缓冲区、协议、管道、 数据库、应用程序中的SQL语句等。 连接件同样有接口,接口由一组角色组 成。有2角色,也有多角色。