软件体系结构描述方法
可重用的软件体系结构描述方法
%引言软件重用能提高软件质量，降低软件开发成本，因而越来越普及。
软件重用是指用已经存在的软件构造块（或者说组件）来实现和更新软件系统&%’。
软件重用涉及开发可重用的组件和利用这些组件组成新的软件，而后者吸引了更多的研究者。
尽管软件重用曾有各种定义和方法，但未来的软件重用和两个趋势密切相关&!’：更多的用户成功地利用面向对象设计技术（如()*、模式）和面向对象语言（如+,,、-./.和+0）进行软件开发；组件和中间件技术（如+1234、-!55、$657）成为主流。
面向对象语言从三方面支持软件重用：应用层重用、工具层重用和结构层重用。
应用层重用指的是一个应用中的代码、对象或组件可以在另一个应用中使用；工具层重用指的是加强语言兼容工具（如-./.38.9）的能力，使它们能够修改、组合或重写用另一种语言兼容工具创建的组件；结构层重用指的是能够将应用模块或事务逻辑从应用的一个层面移到另一个层面。
有效的重用不仅依赖于发现和重用组件，还依赖于这些组件的组合方式。
面向对象设计技术（如()*、模式）有助于用户理解组件的组合方式，然而用()*和模式设计出来的软件不能够直接在面向对象的语言平台上运行。
该文提出一种描述基于组件的分布式软件体系结构的+3:;1<方法，它试图达到分布式软件设计和实现之间的无缝连接。
中间件技术侧重于不同环境中的异质分布式对象的互操作性，以+1234为例，它把组件的实现从其=>*（=9?****** >8CB@DE?DF9*.9GH.G8，接口描述语言）接口中分离出来，对象之间通过123进行交互，这样可以完成现有组件的集成。
然而，即使对象的实现和接口分离并通过123与其它对象交互，无论在=>*层还是123层，+1234都不能指明对象间的相互关系，+1234等组件技术也缺乏有效的方法来描述应用内部的动态行为变化，因此对描述软件体系结构的支持不够。
有效的重用则不仅依赖于重用组件，还依赖于这些组件的组合方式。
体系结构设计模型的表示方法
体系结构设计模型的表示方法体系结构设计模型的表示介绍体系结构设计模型是建立软件系统架构的关键步骤之一。
在设计过程中，如何准确地表示和展示系统的架构是十分重要的。
本文将介绍几种常用的体系结构设计模型的表示方法。
1. UMLUML（统一建模语言）是一种常用的软件工程建模语言，用于表示和描述系统的架构。
UML提供了多种图表，如用例图、类图、组件图、部署图等，能够很好地表示系统的结构和关系。
•用例图：用于描述系统功能和用户之间的交互。
•类图：用于描述系统中的类和它们之间的关系。
•组件图：用于描述系统中的模块和它们的依赖关系。
•部署图：用于描述系统的物理架构和部署方案。
2. 架构图架构图是一种更高层次的表示方法，它能够直观地展示系统的组成部分和它们之间的关系。
常见的架构图包括：•静态结构图：用于表示系统的静态组成，如层次结构图、模块图、包图等。
•动态行为图：用于表示系统的动态行为，如时序图、活动图等。
•部署图：用于描述系统的物理架构和部署方案。
3. 代码注释代码注释是一种简单而直接的体系结构表示方法。
通过在代码中添加注释，可以解释和说明代码的结构和设计思路。
代码注释可以采用各种规范和工具，如Javadoc、XML注释等。
4. 文档文档是另一种常用的体系结构表示方法。
通过编写详细的文档，可以描述系统的组成部分、接口细节、设计原理等，从而帮助人们理解和使用系统。
5. 绘图工具绘图工具是一种辅助工具，可以帮助开发人员创建和编辑各种类型的图表。
常见的绘图工具有Visio、Draw.io、Lucidchart等，它们提供了丰富的图形库和编辑功能，能够高效地创建和修改系统架构图。
总结在体系结构设计过程中，合适的表示方法能够更好地帮助开发人员理解和描述系统的架构。
本文介绍了几种常用的体系结构设计模型的表示方法，包括UML、架构图、代码注释、文档和绘图工具。
开发人员可以根据实际需求选择合适的表示方法，从而更好地设计和开发软件系统。
软件体系结构描述 (1)可编辑全文
第4章 软件体系结构描述
4.2 软件体系结构描述框架标准
IEEE P1471详细介绍了一套体系 结构描述的概念框架，并给出建立框 架的思路，但如何描述以及具体的描 述技术等方面缺乏更进一步的指导。
第4章 软件体系结构描述 ◇ Rational
4.2 软件体系结构描述框架标准
基于IEEE P1471推荐的体系结构描述的概 念框架，Rational起草了可重用的软件资产规 格说明，提出了一套易于重用的体系结构描述 规范。
第4章 软件体系结构描述
4.2 软件体系结构描述框架标准
◇ IEEE P1471 软件体系结构描述的标准
◎ 体系结构设计的标识、版本、总体信息。
◎ 系统参与者的标识、以及在体系结构中他们所关注 方面的标识。
◎ 组织体系结构表示所选择的视点的规格说明，以及 这种选择的基本原理。 ◎ 一个或多个体系结构视图。 ◎ 体系结构描述所需的成分之间不一致的记录。 ◎ 体系结构选择的基本原理。
本元素是：构件、连接件、体系结构配置。
主 要 的 体 系 结 构 描 述 语 言 有 Aesop 、 MetaH 、 C2 、 Rapide 、 SADL、Unicon和Wright等，尽管它们都描述软件体系结构，却有 不同的特点。
这些ADL强调了体系结构不同的侧面，对体系结构的研究和应 用起到了重要的作用，但也有负面的影响。每一种ADL都以独立的 形式存在，描述语法不同且互不兼容，同时又有许多共同的特征， 这使设计人员很难选择一种合适的ADL，若设计特定领域的软件体 系结构又需要从头开始描述。
4.3 软件体系结构描述语言
◎ 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；
软件体系结构描述语言
ADL实例 — Rapide
• 该层次的非形式化是严重的问题吗？
体系结构描述语言的必要性
• 体系结构是降低开发成本的关键
– 开发焦点转移到粗粒度系统成分
• 形式化的体系结构模型是需要的 • 体系结构描述语言(ADLs)作为一种可能的解决方 案被提出
ACME Aesop ArTek C2 Darwin LILEANNA MetaH Rapide SADL UniCon Weaves Wright
END input
UniCon的语法 (3)
• UniCon配置
USES p1 PROTOCOL Unix-pipe USES sorter INTERFACE Sort-filter CONNECT sorter.output TO p1.source USES p2 PROTOCOL Unix-pipe USES printer INTERFACE Print-filter CONNECT sorter.input TO p2.sink
• 实现 (implementation)
– 连接件类型
• 协议 (protocol)
– 预定义的角色和属性集合 – 为每个角色预定义的属性集合
• 实现 (implementation)
– 构件类型和连接件类型的实例化 (uses) – 实例的配置 (connect)
UniCon的语法 (2)
• UniCon构件演员
对以下成分进行显式规约构件components?接口连接件connectors配置configurations?期望的特性构件连接件和配置的特定方面工具支持区分adls?模型化配置的方法隐式的配置implicitconfiguration内嵌的配置inlineconfiguration显式的配置explicitconfiguration?关联体系结构和实现的方法实现约束implementationconstraining实现无关implementationindependent?相关符号体系高层设计符号体系模块连接语言mil面向对象符号体系编程语言形式化规约语言adl构件?定义构件是计算或数据存储单元构件是计算和状态的场所?所有的adls支持构件建模?不同的术语构件component接口interface进程process构件分类范畴?接口interfaces模型化要求的required和提供的provided服务?类型types相同的功能能被复用和多重实例化multipleinstances?语义semantics方便分析强制约束体系结构不同层次细化的映射?约束constraints确保符合预期的构件使用使用边界和构件之间的依赖?演化evolution作为设计元素的构件演化通过子类型化和细化进行支持?非功能属性nonfunctionalproperties使能运行时行为的模拟分析约束处理器规约和项目管理adls比较
有哪些软件体系结描述方法和描述标准
软件体系结构描述方法和描述标准是指在软件体系结构领域中，用于描述和标准化软件体系结构的一些方法和标准。
软件体系结构描述方法和描述标准的出现和应用，对于提高软件体系结构的设计质量、规划和管理质量具有重要作用。
近年来，随着软件技术的发展，对软件体系结构描述方法和描述标准的研究也变得日益重要。
1. 软件体系结构描述方法软件体系结构描述方法是指用于描述和分析软件体系结构的方法论和技术手段。
在实际的软件开发和设计中，软件体系结构描述方法起着至关重要的作用。
常见的软件体系结构描述方法包括但不限于：1）模块化设计方法模块化设计方法是一种将软件系统划分为若干相对独立的模块，并通过模块间的接口和协作来实现软件功能的方法。
模块化设计方法能够帮助软件工程师快速理解和维护软件系统，提高软件系统的可维护性和可扩展性。
2）面向对象设计方法面向对象设计方法是一种以对象为基本单位，通过对象之间的交互来完成软件系统功能的方法。
面向对象设计方法常用的建模语言包括UML（统一建模语言），面向对象设计方法能够帮助软件工程师更好地理解和描述软件系统的结构和行为。
3）架构描述语言和架构描述工具架构描述语言和架构描述工具是用于描述软件体系结构的专用语言和工具。
常见的架构描述语言包括ADL（架构描述语言），架构描述工具包括Rational Rose等。
架构描述语言和工具能够帮助软件工程师更加形象和清晰地描述和分析软件体系结构。
2. 软件体系结构描述标准软件体系结构描述标准是指用于规范和标准化软件体系结构描述的标准和规范。
在软件开发过程中，采用统一的软件体系结构描述标准能够提高软件系统的质量和可维护性。
常见的软件体系结构描述标准包括但不限于：1）ISO/IEC/IEEE 42010ISO/IEC/IEEE 42010是一套国际标准，用于建模和描述系统与软件体系结构的标准。
该标准规定了软件体系结构的描述内容、描述方法和描述格式，能够帮助软件工程师更好地描述和分析软件体系结构。
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。
软件体系结构描述语言 C2
通知消息的传递只对应于构件内部的 操作，而和接收消息的构件的需求无关。
C2连接件
连接件是负责构件之间消息的传 递可以连接任何数量的C2构件和 连接件。
连接件的主要职责是消息的路由 和广播，另一个次要职责是消息 的过滤。 （不过滤消息、通知消息过滤、 优先过滤策略、消息屏蔽）
C2架构风格
C2风格定义了两 种类型的消息：向上 发送的请求消息 (Requests)和向下发送 的通知消息 (Notifications)。 请求 消息只能向上层传送 而通知消息只能向下 层传送。
通知消息的传递 只对应于构件内部的 操作，而和接收消息
C2体系结构风格元素构成
构件： 分别有top和bottom端口 只能和1个连接件相连
定义
C2是一种用于用户界面密集的系统的软件体 系结构风格。
在C2风格的体系结构中，连接件在构件之间 转发消息，构件负责维护状态，进行操作， 通过两个接口（顶端接口和底端接口）和其 他构件交换消息。
构件之间的消息交换不能直接进行，而只能 通过连接件来完成。每个构件接口最多只能 和一个连接件相连，而连接件可以和任意数 目的构件或连接件相连。
对话：负责把接收到的 外部消息映射成内部对 象上的操作。
C2构件的作用
对构件上方的连接件发送过来的 通知消息提供响应；
对构件下方连接件产生的请求消 息执行相应的操作；
维护一些在对话框中定义好的约 束条件。
C2消息
C2风格定义了两种类型的消息：向上 发送的请求消息(Requests)和向下发送的通 知消息(Notifications)。
顶层域规定了该构件所能响应的 通知消息集，以及它能向上产生 的请求消息集
软件体系结构系列文章之五软件体系结构的描述方法
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图 １某 软 件 辅 助 理 解 和 测 试 工 具 部 分
体系结构描述
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维普资讯
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测试结果打印
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表达 与描 述 的 有关 抽 象元 素 ， 因此 ，Ａ ＤＬ是 当前 软件 开 发和 设
计方法学 中一种发展很快 的软件体 系结构描述 方法。 Ａ Ｄ Ｌ是 这 样 一 种 形 式 化 语 言 ， 它在 底 层 语 义 模 型 的 支持
ＷＷＷ． ｄ ． ｅ／ ｇ ｚ ｎ ｃ ｎｎ ｔ ｍａ ａ ｉｅ ｓ
第 二 种描 述 和 表 达 方 法 是 采 用 将 一种 或 几种 传 统 程 序 设 计 语 言的 模块 连 接起 来 的 模块 内 连接 语 言 Ｍ Ｌ。 由于 程 序 设计 语 Ｉ 言和 模 块 内连 接 语 言 具 有 严格 的 语 义基 础 ， 因此 能 支 持 对 较 大 的 软件 单 元 进 行 描 述 ，诸 如定 义 ／使 用和 扇 入 ／扇 出等 操 作 。
３ ．基 于软 构件 的系统描 述语言
第 三 种 方 法 是 采 用 基 于 软 构 件 的 系 统 描 述 语 言 。 基 于 软
一
、
传 统 软件 体 系 结 构 描 述 方；
构 件 的 系 统 描 述 语 言 将 软 件 系统 描 述 成 一 种 由许 多 以 特 定 形 式 相 互 作 用 的 特 殊 软 件 实 体 构 造 组 成 的 组 织 或 系 统 这 种 方 式 较 好 之 处 在 于 以 构 件 为 单 位 ，但 是 其 面 向 和 针
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优点：
具有严格的语义基础，能够支持对较大的软件单 元进行定义/使用、 接口定义和导入导出等操作，一般来讲，MIL与实 际的实现语言无
关，只关注构件的对外表现协议以及构件之间的 通讯关系。
缺点：
这些语言处理和描述的软件开发层次过于依赖程 序设计语言，限制
专用语言：与标准语言相反，它针对系统建模 与设计，保证了语言与模型能够很好地匹配；不 足之处是，需要学习新的语法及其工具。
前端语言：通过选择与模型匹配的语言描述， 它可以转化为概念模型的标准语言，使用时要考 虑转换机制产生的中间制品。
IEEE P1471 Rational
1、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
特点：
寓意丰富 语义极不精确 没有形式化基础
用途： 商业展示 设计草图
它是一个支持模型化和软件系统开发的图形化语 言，为软件开发的所
有阶段提供模型化和可视化支持，包括由需求分析到 规格，到构造和配置。
侧重于面向对象。
优点：采用面向对象方法，更能反应软件体系结构的 本质特征。提供多个
视图直观形象地反映体系结构元素所具有的功能和特 征、可以通过类图、
B/S架构
Browser/Server结构主要是利用了不断成熟的 Web浏览器技术：结合浏览器的多种脚本语言 和ActiveX技术，用通用浏览器实现原来需要复 杂专用软件才能实现的强大功能，同时节约了 开发成本。 优点：
可以在任何地方进行操作而不用安装任 何专门的软件，只要有一台能上网的电脑就能 使用，客户端零安装、零维护。系统的扩展非 常容易。
了他们处理和描述比程序语言元素更为抽象的高 层次软件架构元素
的能力。
借助抽象的方法将软件系统转化为数 学模型。如何抽象取决于关注点。
优点： 严格精确无歧义、可以计算出系统质
量 缺点：
不能直接支持软件的各种概念，因此 难以在实践中 应用。
ADL一种能够建立软件系统概念化体系结构的 语言，能够刻画 体系结构的具体语法和概念框架。
用由矩形框和有向线段组合而成的图形表达工 具。其中，矩形 框代表抽象构件，有向线段代表辅助各构件进行通 讯、控制或关联 的连接件。
优点：直观形象、简单易用。 缺点：由于其术语和表达语义上存在着一些不规范 和不精确，从而 使得以矩形为基础的传统图形表达方式在不同系统 和不同文档之间 存在许多不一致。
软件系统。
2、抽象特性，而不管其具体的实 现细节。
3、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
4、组合能力：ADL使得其描述的每一系统元 素都有其自己的布局
结构，这种描述布局结构的特点使得ADL支 持软件系统的动态变
化组合。
5、异构能力：ADL允许多个不同的体系结构 描述关联存在。
6、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。
B/S架构
B/S结构（Browser/Server，浏览器/服务器模 式），是WEB兴起后的一种网络结构模式， WEB浏览器是客户端最主要的应用软件。这种 模式统一了客户端，将系统功能实现的核心部 分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护 和使用。客户机上只要安装一个浏览器，服务 器安装SQL Server、Oracle、MYSQL等数据 库。浏览器通过Web Server 同数据库进行数据 交互。
功能模块：
（1）用户管理模块：包括注册登陆登出，身份认证， 管理员权限验证，个人信息管理模块； （2）店铺管理模块：包括店铺开通关闭，店铺信息修 改； （3）商品管理模块：商品的展示、搜索、以及增删改 查； （4）购物车模块：将选中商品加入购物车和从购物车 删除商品； （5）订单管理模块：包括增加、查询、删除订单； （6）支付模块：对已订单进行支付，包括收货人信息 的增删改查； （7）商品评价模块：对已收货商品进行评价打分； （8）活动管理模块：增加修改删除活动；
UML建模能力比其它面向对象建模方法更 强。它不仅适合于 一般系统的开发，而且对并行、分布式系统的建 模尤为适宜。
UML是一种建模语言，而不是一个开发过 程。 用途：
需求分析、面向对象类设计、行为设计和 分析、代码自动生成。
MIL是将一种或多种传统程序设计语言 模块连接起来 描述软件体系结构的方法。
它的程序也能在客户端电脑上进行部分 处理，从而大大的减轻了服务器的负担；并增
B/S架构特点
维护和升级方式简单。 成本降低，选择更多。 应用服务器运行数据负荷较重。
系统简介：
运用spring MVC框架，利用MyBatis进行定制化 SQL、存储过程以及高级映射，使用Redis Key-Value 存储系统进行数据缓存处理，利用Security进行密码 加密以及用户安全访问控制，运用maven进行依赖管 理。使用MQ进行站内通信。service处理模型有关操 作，controller负责视图的填充，而jsp页面负责页面 的展示。前端使用bootstrap框架进行jsp页面的编写。 使用github进行版本控制。
根据描述属性分类：
结构ADL：针对处理器及其互联的硬件单元。 行为ADL：主要关注处理器指令集语义功能。 混合ADL：兼有上述两者属性，提供他们之间 的交互描述。
根据ADL和编程语言的关系分类：
标准语言：其优点是可扩展已有的工具以适应 新框架的特性，并且易于掌握；缺点是，不能很 好地支持建模语言结构，损失了语言描述效率。
包图反映体系结构的静态特征、协作图序列图部署图 反映体系结构的动态
特征
缺点：缺少形式化的描述方法，造成设计人员由于对 软件认识的角度方法
不同，生成的体系结构描述也不同，理解上讯在二义 性
特点： UML统一了各种方法对不同类型的系统、
不同开发阶段以及 不同内部概念的不同观点，从而有效的消除了各 种建模语言之间不 必要的差异。
作用：基于底层语义的工具为体系结构的表示、 分析、进化、细化、 设计过程等提供支持。 优点：提供了强有力的分析能力、抽象和与实现 的细节无关性。 为体系结构元素定义了一系列符号，可以应用于 实际的复杂系统的 描述。
基本组成构件：
组件：计算或数据存储单元。 连接件：用于组件间交互建模的体系结构构造块 及其支配这些交互 的规则。 体系结构配置：描述体系结构的组件与连接件的 连接图。