软件体系结构
软件体系结构课件_软件体系结构总复习
第一章 序论
软件体系结构的定义 Software Architecture is the structure or structures of
the system, Which comprise software elements, the externally visible properties of these Elements, and the relations among them
模块结构 组件-连接器结构 分配结构
分解结构 使用结构 分层结构 类或泛化
模块结构
分解结构 使用结构 分层结构 类或泛化
组件-连接器结构
组件 连接 连接的本质 连接器 组件间的联系
分配结构
什么是分配结构
硬件、团队结构、文件系统都会与软件构 架进行交互，所以必须考虑这一类结构。
第八章 构架编档
什么是架构编档，简要表达软件构架编档 要包含的主要内容。
第七章 软件产品线
产品线的概念 一个软件产品线是满足以下性质的
一组软件产品： -共享一组相同的、可管理的特性
的集合 -满足一类特定的市场需求
公共核心资产库(core assets base) COTS〔Commercial Off-the-Shelf〕 核心资产开发活动的输入和目标 产品开发活动中输入/输出关系 使用产品线的好处和代价
元进行操作 连接件：控制 根据控制策略的不同，分为： 数据库〔知识库〕：系统由输入数据流中的事务
信息来驱动，即输入数据流中的事务指令可以触 发系统相应进程的执行， 黑板：如果系统由中央数据结构的当前状态来驱 动，那么黑板模型。
黑板风格
Com它一些事物 元素外部可见的属性是指元素对其它元素来说 提供的效劳 需要的效劳 共享资源的使用等 各元素间的交互关系也可能有多种 例如：细划分，同步，调用，包含…
软件体系结构的定义
软件体系结构是指软件系统中各个组件之间的组织方式和相互关系的抽象表示。
它描述了一个软件系统的整体结构、组成部分及其相互之间的交互关系、通信方式和约束规则。
软件体系结构定义了系统的基本框架，规定了各个模块之间的功能划分、接口设计和数据流动等，是软件系统设计的基础。
软件体系结构通常包括以下几个方面的内容：
组件：软件系统的组成部分，可以是模块、类、对象等。
每个组件负责实现特定的功能，并通过接口与其他组件进行交互。
接口：定义了组件之间的通信规则和交互方式，包括输入和输出的数据格式、方法调用方式等。
结构：描述了组件之间的组织方式和关系，如层次结构、模块化结构、客户端-服务器结构等。
链接：描述了组件之间的连接方式和数据流动路径，如同步或异步通信、数据传输的方式等。
约束：定义了系统中的规范和限制条件，包括性能要求、安全性要求、可扩展性要求等。
通过定义和设计软件体系结构，可以提高软件系统的可维护性、可扩展性和可重用性，同时降低系统开发和维护的复杂性。
软件体系结构还可以帮助开发团队进行模块化的工作分配，提高开发效率和协作能力。
软件体系结构
1.2软件体系结构研究的内容和范畴
• 体系结构风格、设计模式和应用框架的概念是从不同的目的和出发点讨论
软件体系结构，它们之间的概念经常互相借鉴和引用。
1.3体系结构设计原则
• 抽象
• 分而治之
• 封装和信息隐藏
• 模块化
• 高内聚和低耦合
• 关注点分离
• 策略和实现的分离
• 接口和实现的分离
1.3体系结构设计原则
Filter将文件分离为音频流和视频流，AVI解码Filter对视频流进行解码并送往Video表现Filter，
由后者将各帧在显示器上显示，默认的DirectSound设备用DirectSound将音频流输
出。。
1.1what is SA ？
• 其次，体系结构的描述的作用好像一个框架，系
统属性在这个框架下进行扩充，并且，它在考察
设计出合适的体系结构。经验不丰富的设计师往往把注意力集中在“功能性
需求”而疏忽了“非功能性需求”，殊不知后者恰恰是最能体现设计水平的
地方。
高水平的设计师高就高在“设计出恰好满足客户需求的软件，并且使开
发方和客户方获取最大的利益，而不是不惜代价设计出最先进的软件。（以
设计住宅为例）…
对于软件系统而言，能够满足需求的设计方案可能有很多种，究竟该选
能力，新的、更大的、更复杂的问题又摆在人们的面前。
1.1what is SA ？
• 这种全局结构的设计和规划问题包括 全局组织
结构；全局控制结构；通信和同步以及数据存取
协议；规定设计元素的功能；设计元素的组合；
物理分布；规模和性能；演化的维度；设计方案
的选择等。
• 1随着软件系统的规模和复杂性不断增加，系统
软件体系结构
1、MVC（模型-视图-控制）：针对用户界面 模型：核心数据封装、逻辑和功能的计算，它独立于具体的界面表达和输入/输出操作。 视图：把模型数据等信息以特定形式展示给用户。 控制：处理用户与软件的交互操作。它接受用户的输入，将输入反馈给模型，进而实现对模 型的计算控制，是使模型和视图协调工作的部件。
2、软件重用的定义 软件重用是指在两次或多次不同的软件开发过程中重复使用相同或相近软件元素的过程。 可重用软件元素越大，重用粒度越大。
7、基于事件的隐式调用的定义 基于事件的隐式调用风格的思想是构件不直接调用一个过程，而是触发或广播一个或多个事 件。系统中的其它构件中的过程在一个或多个事件中注册，当一个事件被触发，系统自动调 用在这个事件中注册的所有过程，这样，一个事件的触发就导致了另一个模块中过程的调用。
8、基于事件的隐式调用的优缺点 优点： （1）为软件重用提供了强大的支持。 （2）为系统带来了方便。
end Attendห้องสมุดไป่ตู้e;
16、C2 对体系结构的描述 architecture MeetingScheduler is
conceptual_components Attendee;ImportantAttendee;MeetingInitiator;
connector connector MainConn is message_filter no_filtering; connector AttConn is message_filter no filtering; connector ImportantAttConn is message_filter no filtering;
软件体系结构
软件体系结构◇软件体系结构概论◇软件体系结构建模◇软件体系结构风格◇软件体系结构描述◇动态软件体系结构◇Web服务体系结构◇基于体系结构的软件开发◇软件体系结构的分析与测试◇软件体系结构评估◇软件产品线体系结构软件危机的表现◎软件成本日益增长◎开发进度难以控制◎软件质量差◎软件维护困难软件危机的原因◎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◎构件的定义构件是指语义完整、语法正确和有可重用价值的单位软件，是软件重用过程中可以明确辨识的系统；结构上，它是语义描述、通讯接口和实现代码的复合体。
构件模型的三个主要流派OMG（Object Management Group，对象管理集团）的CORBA（Common Object Request Broker Architecture，通用对象请求代理结构）Sun的EJB（Enterprise Java Bean）Microsoft的DCOM（Distributed Component Object Model，分布式构件对象模型）。
构件获取1.从现有构件中获得符合要求的构件，直接使用或作适应性修改，得到可重用的构件；2. 通过遗留工程，将具有潜在重用价值的构件提取出来，得到可重用的构件；3. 从市场上购买现成的商业构件，即COTS（Commercial Off-The-Shell）构件；4. 开发新的符合要求的构件。
构件管理◎构件描述◎构件分类与组织◎人员及权限管理构件描述构件模型是对构件本质的抽象描述，主要是为构件的制作与构件的重用提供依据；构件分类与组织◇关键字分类法◇刻面分类法◇超文本组织方法人员及权限管理一般来讲，构件库系统可包括五类用户，即注册用户、公共用户、构件提交者、一般系统管理员和超级系统管理员。
构件重用◎检索与提取构件◎理解与评价构件◎修改构件◎构件组装构件重用理解与评价构件◇构件的功能与行为◇相关的领域知识◇可适应性约束条件与例外情形◇可以预见的修改部分及修改方法构件组装◇基于功能的组装技术◇基于数据的组装技术◇面向对象的组装技术软件体系结构的定义软件体系结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。
软件体系结构
软件体系结构软件体系结构是指软件系统中各个组件之间的关系和结构的抽象描述。
它是构建软件系统的基础，对软件系统的设计和开发起着重要的指导作用。
本文将从软件体系结构的定义、目标和应用领域等方面对其进行详细的介绍。
一、软件体系结构的定义软件体系结构是指软件系统中各个组件之间的关系和结构的抽象描述，它包括软件系统的静态结构和动态行为。
静态结构是指软件系统中组件的组织方式和相互之间的关系，动态行为是指软件系统中组件的交互方式和相互之间的通信方式。
二、软件体系结构的目标软件体系结构的目标是实现软件系统的可重用性、可维护性、可扩展性和可伸缩性。
可重用性是指软件系统中的组件能够被多次使用，可维护性是指软件系统中的组件能够被轻松地修改和维护，可扩展性是指软件系统能够根据需求进行功能的扩展，可伸缩性是指软件系统能够根据需求进行性能的扩展。
三、软件体系结构的应用领域软件体系结构广泛应用于各个领域的软件系统开发，特别是大型跨平台和分布式系统的开发。
在金融领域，软件体系结构被应用于交易系统和风险管理系统的开发；在电子商务领域，软件体系结构被应用于在线购物系统和支付系统的开发；在物流领域，软件体系结构被应用于供应链管理系统和运输管理系统的开发。
四、软件体系结构的基本原则软件体系结构的设计应遵循以下基本原则：1. 模块化：将软件系统分为独立的模块，每个模块只负责特定的功能，通过接口进行通信和交互。
2. 松耦合：各个模块之间的依赖应尽量降低，避免模块之间的紧密耦合，以提高系统的灵活性和可维护性。
3. 高内聚：模块内部的各个元素之间应紧密关联，功能相关的元素应放在同一个模块中，以提高系统的内聚性。
4. 分层：将软件系统分为多个层次，每个层次负责不同的功能，上层层次通过接口调用下层层次的功能。
5. 可伸缩性：系统的设计应考虑未来的扩展需求，能够根据需求进行功能和性能的扩展。
六、软件体系结构的设计方法软件体系结构的设计方法有很多种，常用的有面向对象的体系结构设计方法、服务导向的体系结构设计方法和领域驱动设计方法。
软件体系结构研究报告
软件体系结构研究报告软件体系结构是指软件系统中各个组件之间的关系和交互方式，它是软件开发过程中的重要环节。
本文将对软件体系结构的研究进行分析和总结。
软件体系结构的研究旨在设计一个符合系统需求的结构框架，以便于软件系统的开发和维护。
软件体系结构研究的主要内容包括：系统需求分析、软件架构设计、模块划分和数据流程等。
首先，系统需求分析是软件体系结构研究的基础。
通过对系统需求的分析，可以确定系统的功能、性能、安全等要求，从而为软件架构设计提供指导。
其次，软件架构设计是软件体系结构研究的核心。
软件架构设计是指在系统需求的基础上，根据系统性能、可靠性等因素，设计出系统的组件、接口和关系。
常见的软件架构设计模式有层次结构、管道-过滤器、客户端-服务器等。
接着，模块划分是软件体系结构研究的关键。
模块划分是将系统拆解成多个模块，每个模块负责特定的功能。
模块划分可以按照功能划分、数据划分等多种方式进行。
合理的模块划分可以提高系统的可维护性和可复用性。
最后，数据流程是软件体系结构研究的重要内容。
数据流程是指系统中数据的流动方式和路径。
合理的数据流程可以提高系统的效率和响应速度。
在软件体系结构的研究中，还需要考虑系统的可扩展性、可移植性和安全性等因素。
可扩展性是指系统的容量和性能可以随着需求的增加而增加。
可移植性是指系统可以在不同的平台和环境下运行。
安全性是指系统能够保护用户的隐私信息，防止数据泄露和攻击。
综上所述，软件体系结构研究是软件开发过程中的重要环节，它可以帮助系统设计者设计出符合需求的软件系统。
通过对系统需求的分析、软件架构的设计、模块的划分和数据流程的设计，可以提高软件系统的可维护性、可复用性和可靠性。
软件体系结构研究还需要关注系统的可扩展性、可移植性和安全性等因素，以提高软件系统的性能和安全性。
总之，软件体系结构研究对于软件开发和系统维护都具有重要意义。
软件体系结构名词解释
软件体系结构：系统的基本组织结构，包括系统构成要素，这些构成要素相互之间以及运行环境之间的关系，还包括系统设计及演化时应遵循的原则。
优点：软件相关人员之间进行交流的手段；是一种高层次的设计复用手段；是早起关键设计决策的体现。
4+1视图：从5个不同的视角包括包括逻辑视图，进程视图，物理视图，开发视图与场景视图来描述软件体系结构。
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。
开发视图：也称模块视图，主要侧重于软件模块的组织和管理。
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，它通常要考虑到系统性能、规模、可靠性等。
解决系统拓扑结构、系统安装、通讯等问题。
场景视图：场景可以看作是那些重要系统活动的抽象，它使四个视图有机联系起来，从某种意义上说场景是最重要的需求抽象。
软件体系结构风格：是对软件体系结构的分类，，每一种软件体系设计风格都代表一类软件都结构组织模式，是对实践中重复使用的架构设计的总结。
体系结构风格有：。
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课程设计(综合实验)报告( 2015 -- 2016 年度第二学期)名称：课程设计题目：软件体系结构设计与分析院系：计算机系班级：学号：学生姓名：（你的签名）指导教师：王晓辉廖尔崇设计周数：（1周）成绩：日期：2016年6月19 日一、课程设计(综合实验)的目的与要求软件体系结构是软件工程专业的专业必修课。
软件体系结构是软件工程方法学的一个分支，开设本课程的目的是使学生在了解了软件工程基础原理、方法、过程的基础上进一步掌握软件结构设计的基本理论和方法，培养设计软件结构的基本能力。
本课程的基本内容包括软件体系结构的基本概念、发展现状、软件体系结构风格、传统的软件体系结构、现代软件体系结构等。
本课程实验的目标是培养学生的基础编程能力，其培养目标是程序员；软件工程课程使学生上升到软件系统的认识，其培养目标是软件工程师。
本课程教学内容属于软件工程的概要设计阶段的方法学，其培养目标是软件架构师。
要求完成实验指导书的实验一~实验五（验证性实验），实验九~实验十一（设计综合性实验）。
二、设计（实验）正文实验一经典软件体系结构风格(一)1.管道过滤器风格（1）概念：管道-过滤器模式的体系结构是面向数据流的软件体系结构。
它最典型的应用是在编译系统。
一个普通的编译系统包括词法分析器,语法分析器,语义分析与中间代码生成器,优化器,目标代码生成器等一系列对源程序进行处理的过程。
人们可以将编译系统看作一系列过滤器的连接体,按照管道-过滤器的体系结构进行设计。
此外,这种体系结构在其它一些领域也有广泛的应用。
因此它成为软件工程和软件开发中的一个突出的研究领域。
（2管道（3）流程图2.数据抽象和面向对象软件体系结构（体验继承结构）(1)概念：面向对象编程是一种计算机编程架构。
OOP的一条基本原则是计算机程序是由单个能够起到子程序作用的单元或对象组合而成。
OOP 达到了软件工程的三个主要目标：重用性、灵活性和扩展性。
为了实现整体运算，每个对象都能够接收信息、处理数据和向其它对象发送信息。
(2)体系结构模型：(3)流程图本例定义了一个抽象类Graph，并在其中定义了一个抽象的计算面积的函数Area()，通过子类中的具体图像以及数据来计算。
实验二经典软件体系结构风格(二)1.基于事件的隐式调用风格概念：基于事件的隐式调用风格的思想是构件不直接调用一个过程，而是触发或广播一个或多个事件。
系统中的其它构件中的过程在一个或多个事件中注册，当一个事件被触发，系统自动调用在这个事件中注册的所有过程，这样，一个事件的触发就导致了另一模块中的过程的调用。
从体系结构上说，这种风格的构件是一些模块，这些模块既可以是一些过程，又可以是一些事件的集合。
过程可以用通用的方式调用，也可以在系统事件中注册一些过程，当发生这些事件时，过程被调用。
基于事件的隐式调用风格的主要特点是事件的触发者并不知道哪些构件会被这些事件影响。
这样不能假定构件的处理顺序，甚至不知道哪些过程会被调用，因此，许多隐式调用的系统也包含显式调用作为构件交互的补充形式。
优点：（1）为软件重用提供了强大的支持。
当需要将一个构件加入现存系统中时，只需将它注册到系统的事件中。
（2）为改进系统带来了方便。
当用一个构件代替另一个构件时，不会影响到其它构件的接口。
隐式调用系统的主要缺点有：（1）构件放弃了对系统计算的控制。
一个构件触发一个事件时，不能确定其它构件是否会响应它。
而且即使它知道事件注册了哪些构件的构成，它也不能保证这些过程被调用的顺序。
（2）数据交换的问题。
有时数据可被一个事件传递，但另一些情况下，基于事件的系统必须依靠一个共享的仓库进行交互。
在这些情况下，全局性能和资源管理便成了问题。
（3）既然过程的语义必须依赖于被触发事件的上下文约束，关于正确性的推理存在问题。
流程图：按钮与动作事件是常用控制组件的事件，利用btn.addActionListener()函数将监听器注册给了按钮，并通过actionPerformed()函数判断事件是否是点击按钮触发并产生相应的响应，该函数会遍历注册到按钮监听器集中的所有对象并回调方法产生相应的响应。
2.层次软件体系结构（1）概念：层次结构是一种操作系统的组织结构，其提供了一种隔离操作系统各层功能的模型，是根据信息的类型、级别、优先级等划分并按照特定的规则排列的一群硬件或软件项目。
最大特点就是将一个大型复杂的系统分解成若干单向依赖的层次，即每一层都提供一组功能且这些功能只依赖该层以内的的各层。
（2）体系结构：说明：每层之间都是有相应的过程调用，而且每层之中也有对应的构件实验四 MVC 风格（1）概念：MVC 全名是Model View Controller ，是模型(model)－视图(view)－控制器(controller)的缩写，一种软件设计典范，用一种业务逻辑、数据、界面显示分离的方法组织代码，将业务逻辑聚集到一个部件里面，在改进和个性化定制界面及用户交互的同时，不需要重新编写业务逻辑。
MVC 被独特的发展起来用于映射传统的输入、处理和输出功能在一个逻辑的图形化用户界面的结构中。
（2）上机流程：本实验需要自行添加CarFiles 和CarImages 文件夹并向其中添加所需的文件，然后才能运行（用myeclipse ）。
然后是修改了部分代码（流程图下面）( 3 ) 运行流程否 是实验九 C2模式1.概念: C2体系结构风格可以概括为：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。
C2风格中的系统组织规则如下：（1）系统中的构件和连接件都有一个顶部和一个底部；开始输入信息 选择车辆 判断是否有车辆图片 输出汽车图片 Cannot find the file 输如竞拍价格并确认 显示汽车价格（2）构件的顶部应连接到某连接件的底部，构件的底部则应连接到某连接件的顶部，而构件与构件之间的直接连接是不允许的；（3）一个连接件可以和任意数目的其它构件和连接件连接；（4）当两个连接件进行直接连接时，必须由其中一个的底部到另一个的顶部。
2.特点：C2风格是最常用的一种软件体系结构风格。
从C2风格的组织规则和结构图中，我们可以得出，C2风格具有以下特点：（1）系统中的构件可实现应用需求，并能将任意复杂度的功能封装在一起；（2）所有构件之间的通讯是通过以连接件为中介的异步消息交换机制来实现的；（3）构件相对独立，构件之间依赖性较少。
系统中不存在某些构件将在同一地址空间内执行，或某些构件共享特定控制线程之类的相关性假设。
3.C2的体系结构:4.程序类图：5.说明：编写了一个类，能够直接计算表达式，并能够将计算结果直接发送给cal，并显示出来。
实验十黑盒模型1.概念：黑盒模型即仓库风格，在仓库风格中，有两种不同的构件：中央数据结构说明当前状态，独立构件在中央数据存贮上执行，仓库与外构件间的相互作用在系统中会有大的变化。
控制原则的选取产生两个主要的子类。
若输入流中某类时间触发进程执行的选择，则仓库是一传统型数据库；另一方面，若中央数据结构的当前状态触发进程执行的选择，则仓库是一黑板系统。
黑板系统主要由三部分组成：（1）知识源。
知识源中包含独立的、与应用程序相关的知识，知识源之间不直接进行通讯，它们之间的交互只通过黑板来完成。
（2）黑板数据结构。
黑板数据是按照与应用程序相关的层次来组织的解决问题的数据，知识源通过不断地改变黑板数据来解决问题。
（3）控制。
控制完全由黑板的状态驱动，黑板状态的改变决定使用的特定知识。
2.依赖关系图：3.小车行走路线函数代码：public void makeNextWorkItem(){count++;if (count < MAX_STEP){// 控制单独一个汽车前进//wm.AddANewWork(new WorkItem(1,random.Next(10),0/*random.Next(30)*/));if (wm.cars.Count != 0){if (wm.cars[0].x >= 600 - a * 60 && e == 1){wm.AddANewWork(new WorkItem(1, 0, 0.5 *Math.PI));a++;e++;}else if (wm.cars[0].y >= 600 - b * 60 && e == 2){wm.AddANewWork(new WorkItem(1, 0, 0.5 *Math.PI));b++;e++;}else if (wm.cars[0].x <= c * 60 && e == 3){wm.AddANewWork(new WorkItem(1, 0, 0.5 *Math.PI));c++;e++;}else if (wm.cars[0].y <= d * 60 && e == 4){wm.AddANewWork(new WorkItem(1, 0, 0.5 *Math.PI));d++;e = 1;}else{wm.AddANewWork(new WorkItem(1, 0, 0));}4.代码分析：一开始小车的坐标为（0，0），小车的加速度为0，改变小车方向的函数与小车的坐标有关，即wm.cars[0].x >= 600 - a * 60 等，小车的方向变量为e，每次当e变化时他的行走方向就改变0.5*π，即wm.AddANewWork(newWorkItem(1, 0, 0.5 * Math.PI))，并且每次改变方向，他改变方向前所行走距离都会减少60，这样逐渐缩小他探索路线的圈的范围，最终探索全部区域。
实验十一 SOA模式1.概念：面向服务的体系结构（SOA）是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。
接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。
这使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。
它可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用。
服务层是SOA的基础，可以直接被应用调用，从而有效控制系统中与软件代理交互的人为依赖性。
2.优势：对SOA 的需要来源于需要使业务IT 系统变得更加灵活，以适应业务中的改变。
通过允许强定义的关系和依然灵活的特定实现，IT 系统既可以利用现有系统的功能，又可以准备在以后做一些改变来满足它们之间交互的需要。
3.特征：SOA的实施具有几个鲜明的基本特征。
实施SOA的关键目标是实现企业IT 资产的最大化作用。
要实现这一目标，就要在实施SOA的过程中牢记以下特征：可从企业外部访问，随时可用，粗粒度的服务接口分级，松散耦合可重用的服务，服务接口设计管理，标准化的服务接口，支持各种消息模式，精确定义的服务契约。