软件体系结构
软件体系结构概述
软件体系结构概述软件体系结构是指软件系统的组织方式和结构框架，包括系统的组件、模块、连接方式以及它们之间的关系。
软件体系结构定义了系统的主要构成和交互方式，以及系统的整体特性和行为。
软件体系结构的设计和选择对于系统的可维护性、可扩展性、可靠性和性能等方面都有重要影响。
软件体系结构可以理解为一个软件系统的蓝图或者设计模板，它指导和限制了系统在开发和维护过程中的各个方面，并对系统的演化和重用性提供支持。
常见的软件体系结构包括客户端-服务器体系结构、分层体系结构、面向对象体系结构、面向服务体系结构等。
客户端-服务器体系结构是最常见的软件体系结构之一，它将软件系统划分为客户端和服务器两部分。
客户端负责用户界面和用户交互，服务器负责处理业务逻辑和数据存储。
这种体系结构可以提高系统的可伸缩性和可靠性，同时也增加了系统的复杂性和通信开销。
分层体系结构将软件系统划分为多个层次，每个层次具有特定的功能。
常见的层次包括表示层、业务逻辑层和数据访问层。
表示层负责用户界面的展示和交互，业务逻辑层负责系统的业务逻辑处理，数据访问层负责数据的存储和访问。
分层体系结构可以提高系统的可重用性和可维护性，同时也增加了系统的复杂性和通信开销。
面向对象体系结构利用面向对象的思想和技术进行软件系统的设计和实现。
它将软件系统划分为多个对象，每个对象具有特定的属性和方法，并通过消息传递进行交互。
面向对象体系结构可以提高系统的可重用性和可维护性，同时也增加了系统的复杂性和内存开销。
面向服务体系结构将软件系统划分为多个服务，每个服务具有特定的功能和接口。
这些服务通过网络进行通信和交互，从而实现系统的功能需求。
面向服务体系结构可以提高系统的可扩展性和跨平台性，同时也增加了系统的通信开销和服务管理的复杂性。
除了以上常见的软件体系结构外，还有其他一些特定领域的体系结构，如实时系统体系结构、并行系统体系结构等。
实时系统体系结构适用于对响应时间有严格要求的系统，它需要快速的响应和高可靠性。
软件体系结构 习题答案
软件体系结构习题答案软件体系结构习题答案1. 什么是软件体系结构？软件体系结构是指软件系统的整体结构和组织方式，它描述了软件系统中各个组件之间的关系以及它们的功能和行为。
软件体系结构通常包括多个层次，从整体到细节逐渐展开，以便更好地理解和设计软件系统。
2. 为什么软件体系结构很重要？软件体系结构对于软件系统的开发和维护具有重要意义。
它可以提供一个框架，指导软件开发者进行系统设计和实现。
良好的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，同时降低开发和维护的成本。
3. 软件体系结构有哪些常见的模式？常见的软件体系结构模式包括分层模式、客户端-服务器模式、发布-订阅模式、模型-视图-控制器模式等。
每种模式都有其特定的应用场景和优缺点，开发者可以根据具体需求选择合适的模式。
4. 什么是分层模式？分层模式是一种常见的软件体系结构模式，将软件系统划分为多个层次，每个层次负责不同的功能。
通常包括表示层、业务逻辑层和数据访问层。
这种模式可以提高系统的可维护性和可扩展性，同时降低各个层次之间的耦合度。
5. 客户端-服务器模式是什么？客户端-服务器模式是一种常见的软件体系结构模式，将软件系统划分为客户端和服务器两部分。
客户端负责用户界面和用户交互，而服务器负责处理客户端的请求并提供相应的服务。
这种模式可以实现分布式计算和资源共享，提高系统的可伸缩性和可靠性。
6. 发布-订阅模式是什么？发布-订阅模式是一种常见的软件体系结构模式，用于实现消息传递和事件通知。
发布者将消息发布到一个或多个主题，而订阅者可以选择订阅感兴趣的主题并接收相关的消息。
这种模式可以实现解耦和灵活的通信方式，适用于分布式系统和异步通信。
7. 模型-视图-控制器模式是什么？模型-视图-控制器（MVC）模式是一种常见的软件体系结构模式，用于实现用户界面和业务逻辑的分离。
模型负责处理数据和业务逻辑，视图负责显示用户界面，而控制器负责协调模型和视图之间的交互。
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、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;
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。
精品PPT课件--第9章软件体系结构与设计模式
9.1 软件体系结构的基本概念
• 体系结构的重要作用
体系结构的重要作用体现在以下三个方面 ： （1）体系结构的表示有助于风险承担者（项目干系
层次结构具有以下优点: （1）支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。 （2）支持功能增强，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内外层。
9.2 典型的体系结构风格
（3）支持复用。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，从而允许各种不同的实现方法。
9.1 软件体系结构的基本概念
2．风格
风格是带有一种倾向性的模式。同一个问题可以有不同 的解决问题的方案或模式，但我们根据经验，通常会强烈 倾向于采用特定的模式，这就是风格。
每种风格描述一种系统范畴，该范畴包括： （1）一组构件（如数据库、计算模块）完成系统需要的某
种功能； （2）一组连接件，它们能使构件间实现“通信”、“合作”
个对象的表示，而不影响其他对象。 （2）设计者可将一些数据存取操作的问题分解成一些交互
的代理程序的集合。
9.2 典型的体系结构风格
其缺点如下: （1）为了使一个对象和另一个对象通过过程调用等进行
交互，必须知道对象的标识。只要一个对象的标识 改变了，就必须修改所有其他明确调用它的对象。 （2）必须修改所有显式调用它的其他对象，并消除由此 带来的一些副作用。例如，如果A使用了对象B，C 也使用了对象B，那么，C对B的使用所造成的对A 的影响可能是料想不到的。
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。
软件体系结构范文
软件体系结构范文1.分层结构：将软件系统分成多个层次，每个层次都有自己的功能和责任。
每一层都建立在下一层的基础上，并提供给上一层一种简单的接口。
这种分层结构使软件系统的各个模块之间的依赖关系变得清晰明了，易于管理和维护。
2.模块化设计：将软件系统划分为多个独立的模块，每个模块有明确的功能和职责。
每个模块可以独立开发和测试，可以通过定义清晰的接口实现模块之间的通信和协作。
3.数据流控制：确定数据在软件系统中的流向和控制方式。
通过合理地组织数据流，可以提高系统的效率和响应速度。
4.容错处理：考虑系统可能出现的各种错误和异常情况，设计相应的容错机制。
例如，通过添加冗余系统来提高系统的可靠性和可用性。
5.并发控制：考虑软件系统中可能存在的并发操作，设计相应的并发控制机制。
例如，通过加锁和事务处理来保证数据的一致性和正确性。
6.性能优化：通过合理地组织软件系统的组件和模块，优化系统的性能和资源利用率。
例如，通过缓存、异步处理和并行计算来提高系统的运行速度和吞吐量。
7.可扩展性设计：考虑软件系统在未来可能的扩展需求，设计具有良好的扩展性。
例如，通过使用插件式架构和松耦合设计来支持系统的功能扩展和组件替换。
8.可重用性设计：将软件系统的一些组件设计成可重用的模块，方便在其他系统中进行复用。
例如，通过使用设计模式和软件工程方法来提高组件的可重用性。
软件体系结构设计的目标是提供一个模块化、可维护、可扩展、高性能和可重用的软件系统。
它在软件系统的开发过程中起着重要的作用，决定了软件系统的质量和成功与否。
一个好的软件体系结构可以使软件系统更加容易理解、开发、测试和维护，提高软件开发的效率和质量。
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应用 服务器
系统管理 (执行码)
通用应用 (执行码)
数据库服务器 DB:数据库
项目管理
桌面 客户
活动图
构件图 配置图
项目管理 (执行码)
打印机
项目与资源管理的配置图(C/S三层结构)
21
1.2、UML的应用
(1)可以描述非软件系统：如机械系统、企业结构等；
(2)支持软件系统开发的各个阶段： a）需求：Use Case捕获用户需求； b）分析：领域相关的类、对象及其关系； c）设计：与技术实现相关的类，如UI、DB、通讯等； d）编码：将设计的类转化为具体OO语言的代码。 e）测试： 单元测试：依据类图和规格说明； 集成测试：构件图和协作图； 系统测试： Use Case来验证系统行为。
项目管理 (执行码)
运行期
系统管理 (源码) 系统管理 (对象) 系统管理 (执行码)
活动图
构件图 配置图
不同开发过程的软件产物的构件图
20
1.1、UML的内容与组成(续)
对象图 类图 Use Case图
资源管理
桌面 客户
打印机
驻留构件
通讯联系
资源管理 (执行码)
UML 图 形
顺序图
协作图 状态图
[timer=timeOut/GoDown(firstFloor)]
对象图 类图 Use Case图
GoUp(floor)
向上运行 Dest_floor Entry:dest_floor=floor Do:上行到dest_floor
GoUp(floor) [CurrentFloor= dest_floor]
35
◇ 开发视图
空中交通管制系统开发视图
各种各样的空中 交通管制系统 特定的空中交通 管制系统构件 空中交通管制 系统框架 分布式虚拟机 基本元素 硬件、操作系 统、数据库
36
4 空中交通管制功能区：飞行管理、雷达管理等 3 2 1 航空类、空中交通管制类
公用构件
低层服务
领域无关
支撑机制：通信、时间、储存、资源管理等
空闲 Timer=0 Do:increase timer
UML 图 形
顺序图
协作图 状态图
停留在一层
GoUp(floor)
服务停靠 Entry:^Queue.delete(head)
活动图
构件图 配置图
向下运行 Dest_floor Entry:dest_floor=floor Do:下行到dest_floor
关联(Association)是一种结 构关系，它描述了一组链， 链是对象之间的连接。 泛化(Generalization)
聚合(Aggregation) 实现(Realization)
10
1.1、UML的内容与组成
4.5 软件体系结构与UML
Use Case Use Case Diagrams Diagrams 序列图 Scenario Scenario Diagrams Diagrams 协作图
26
◇ “4+1”模型概述
Kruchten在1995年提出了“4+1”的视图模型。
“4+1”视图模型从5个不同的视角包括逻辑视图、进 程视图、物理视图、开发视图和场景视图来描述软件 体系结构。 每一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。
27
◇ “4+1”模型概述
22
10：基于UML的SA描述
1、UML概述
2、“4+1”模型
2、 “4+1”模型---统一软件开发过程RUP
RUP的4+1视图
类、接口和协作, 主要支持功能需求
类图 (静态) 对象图 顺序图 (动态)
功能描述：(静态) 用况图；
(动态) 顺序图、 协作图、状态图、活动图
构件图 (静态)
逻辑视图
最终用户：功能需求 编程人员：软件管理
逻辑视图
场景 进程视图 系统集成人员：性能 可扩充性、吞吐量等
开发视图
物理视图 系统工程人员：系统 拓扑、安装、通信等
28
◇ 逻辑视图
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。
对象图 类图 Use Case图
：资源
消息内 容标签
1.1:按名找资源 3.1:[资源中无该技能]
UML 图 形
顺序图
协作图 状态图
1:找出资源 2:找出技能
3:把技能加入资源
资源管理窗口： 用户接口
把技能加入到资源
：资源—技能
活动图
构件图 配置图
：技能
2.1:按名找技能
连接和消 息传递
17
1.1、UML的内容与组成(续)
Use Case Use Case Diagrams Diagrams 用例图
State State Diagrams Diagrams 类图
State State Diagrams Diagrams 对象图
UML
Component Component Diagrams Diagrams
State State Diagrams Diagrams 构件图
功能是在终端之间建立连接 , 终端 可以是电话机、通讯线路等 线路控制器对象译码并把所有符号 加入到线路接口卡中。 终端对象是保持终端的状态 会话对象是代表一组参与会话的终 端，使用转换服务和连接服务在终端 之间建立语音路径
31
终端
连接服务
控制器
编号计划
◇ 逻辑视图
对于规模更大的系统来说，体系结构级中包含数十 甚至数百个类 。例：空中交通管制系统类图，包含8 组类。 显示及用户
接口 仿真和培训 外部接口网 关
飞行管理
空中交通管 理
航空信息 机械服务
基本元素
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◇ 开发视图
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。
开发视图要考虑软件内部的需求，如软件开发的容 易性、软件的重用和软件的通用性，要充分考虑由于 具体开发工具的不同而带来的局限性。 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。
领域特定
人机接口 外部系统
离线工具 测试工具
通用空中交通管制代码 客户定制
5
◇ 进程视图
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。 进程视图强调并发性、分布性、系统集成性和容错 能力，以及从逻辑视图中的主要抽象如何适合进程结 构。它也定义逻辑视图中的各个类的操作具体是在哪 一个线程中被执行的。
UML 图 形
顺序图
协作图 状态图
d3:部门
部门名=“国内部”
活动图
构件图
经理
配置图
p1:员工
编号=2 姓名=“张三” 职务=“销售经理”
:联系信息
地址=“师大路3号”
13
1.1、UML的内容与组成(续)
对象图 类图 Use Case图
*
公司
1 1..*
部门
0..1
UML 图 形
顺序图
协作图
部门名:string
《extend》 把技能指定给资源 《Use》 《Use》 《extend》 从资源中清除技能 《Use》 《Use》
查找技能
UML 图 形
顺序图
协作图 状态图
活动图
构件图 配置图
查找资源
15
1.1、UML的内容与组成(续)
对象(对象类角色)
对象图 类图 Use Case图
：资源管理员
资源管理窗口 ：用户接口
软件体系结构
软件体系结构
10.基于UML的SA描述
2
10：基于UML的SA描述
1、UML概述
2、“4+1”模型
Part 10：基于UML的SA描述
1、UML概述
1.1、UML的内容和组成
1.2、UML的应用
1.1、UML的内容与组成
结构性事物 对象类 Use case
事物 模型的概念 和表示法
物理视图
（Deployment view）
顺序图 (动态) 协作图 状态图 活动图
针对系统的性能、 可收缩性和吞吐量
软件系统的物理分布
24
2、 “4+1”模型
◇ 软件体系结构建模
解决如何表示软件体系结构问题
25
◇ 软件体系结构建模的种类
◎ 结构模型 ◎ 框架模型 ◎ 动态模型 ◎ 过程模型
◎ 功能模型 按体系结构的模型分类,最常用的结构模型和 动态模型
联系
语言的 公共机制 图形
关联(Association)
泛化(Generalization)
聚合(Aggregation) 实现(Realization)
状态图 模机制
活动图 构件图 配置图 5
1.1、UML的内容与组成
泛化(Generalization)即继承
6
1.1、UML的内容与组成
关联(Association):是一种结构关 系，它描述了一组链，链是对象 之间的连接。
Scenario Scenario Diagrams Diagrams 状态图
部署图
活动图
11
1.1、UML的内容与组成(续)
说明(Specification)除图形之外的文字部分(具有语法和语义) 装饰(Adornment)：细节特性的说明 语言的 公共机制
通用划分(Common Division)
* * {subset} 成员 1..* 1 经理