C2_软件体系结构建模解析
软件体系结构设计及其实现
软件体系结构设计及其实现随着信息技术的高速发展，软件已经成为现代社会不可或缺的一个组成部分。
在软件的开发过程中，软件的体系结构设计非常关键。
软件体系结构设计是软件开发过程中的第一步，也是最重要的一步。
好的软件体系结构设计可以为整个软件开发过程奠定良好的基础，也可以为软件的后期维护和升级提供更多的便利。
但是，软件体系结构设计并不是一件简单的事情，需要考虑多方面的因素，并且需要综合各种专业知识。
一、软件体系结构设计的定义和特点软件体系结构是指在系统设计中，对软件系统整体组织结构和各个组成部分之间的关系，进行的系统性设计和描述。
软件体系结构不仅是设计软件系统的框架，也是实现软件系统的基础，同时也是对软件系统进行管理、维护和升级的重要基础。
软件体系结构设计的特点包括以下几点。
（一）高度抽象软件体系结构设计是对软件系统的整体组织结构和各个组成部分之间的关系进行的设计和描述。
因此，软件体系结构设计需要具有高度抽象的特点。
软件体系结构设计不涉及具体的编程实现细节，而是从整体的角度考虑问题，对系统进行宏观把握。
因此，软件体系结构设计需要考虑到更多的概念和模型，需要进行更为有意义的抽象。
（二）多样性在软件体系结构设计中，考虑到软件的应用范围和需求，软件体系结构的模型和模式也有很多种不同的选择。
不同的软件体系结构设计模式都有各自的优缺点，因此，软件开发过程中需要进行充分的需求分析和规划，才能够选择合适的设计模式。
（三）可分析性软件体系结构设计是软件开发的基础，需要保证软件系统的稳定和可靠。
因此，在进行软件体系结构设计时，需要考虑到各种约束条件和因素。
设计出来的体系结构需要具有可分析性，这样才能够进行系统化的测试和验证，确保软件的质量。
二、软件体系结构设计的要素软件体系结构设计需要考虑到很多不同的要素，下面我们来看一下主要的几个要素。
（一）模块化设计模块化设计是软件体系结构设计中最基础的一点，也是最重要的一点。
将复杂的软件分为若干个模块，使得各个模块之间相互独立，可以方便地进行设计、开发、测试和维护。
《软件体系结构》名词解释
《软件体系结构》名词解释本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21 year.March名词解释1、软件危机答案：是指爱计算机软件的开发和维护过程中所遇到的一系列严重问题依据页码:P12、软件重用答案：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。
依据页码：P43、构件组装答案：构件组装是指将库中的构件经适当修改后相互连接，或者将它们与当前开发项tl中的软件元素相连接，最终构成新的H标软件。
依据页码：P124、构件答案：是抬语义完整、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、通信接口和实现代码的复合体。
依据页码：P45、构件：答案：构件是具有某种功能的可重用的软件模版单元，表示了系统中主要的计算元素和数据存储。
依据页码：P376、构件答案：构件是一个数据单元或一个计算单元，它山构件的对象的集合、属性的集合、动作的集合和端口的集合组成。
依据页码：P417、场景(scenarios):答：场景可以看做是那些重要系统活动的抽象，它使4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。
依据页码：P378、在软件系统中构件不是独立存在的，构件具有互操作性。
请具体解释构件。
答：构件是一个数据单元或一个计算单元，它山构件的对象的集合、属性的集合，动作的集合和端口集合组成。
并可以抽象为C = (OAX,P),这里，0是组成构件的所有对象的集合，A是构件属性的集合，X是构件动作的集合，P是构件端口的集合依据页码：P419、软件体系结构答案：软件体系结构是一个设计，它包括所建立系统中的各元素(构件和连接件)的描述、元素之间的交互、指导装配的范例和对范例的约束。
根据页码：P4510、软件体系结构风格答案：软件体系结构风格是描述某一特定领域中系统组织方式的惯用模式。
软件体系结构风格研究
软件体系结构风格研究[摘要] 本文对几种经典的软件体系结构风格进行了具体的阐述，分析了各种风格的特点、优缺点，最后重点介绍了三层C/S软件体系结构。
[关键词] 软件体系结构软件体系结构风格三层C/S软件体系结构20世纪60年代中期的软件危机使得人们开始重视软件工程的研究。
起初，人们把软件设计的重点放在数据结构和算法的选择上。
随着软件系统规模越来越大、越来越复杂，整个系统的结构显得越来越重要。
一、软件体系结构风格分析最初的软件体系结构是Mainframe结构客户、数据和程序都被集中在主机上，通常只有少量的GUI界面，对远程数据库的访问比较困难。
随着PC的广泛应用，该结构逐渐被淘汰。
在20世纪80年代中期出现了Client/Server分布式计算结构，应用程序的处理在客户机和服务器之间分担。
随着大型软件系统的开发，这种结构在系统的部署和扩展性方面暴漏出不足。
随着Internet的发展，一个更灵活的体系结构“三层/多层计算”体系结构应运而生。
Garlan和Shaw将通用软件体系结构风格总结为以下几类：1.数据流风格：批处理序列；管道/过滤器。
2.调用/返回风格：主程序/子程序；面向对象风格；层次结构。
3.独立构件风格：进程通讯；事件系统。
4.虚拟机风格：解释器；基于规则的系统。
5.仓库风格：数据库系统；超文本系统；黑板系统。
下面将介绍几种主要和经典的体系结构风格和它们的优缺点。
1.C2风格。
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。
图1中构件与连接件之间的连接体现了C2风格中构建系统的规则。
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。
C2 软件体系结构建模
好的体系结构描述的必要元素(1) 好的体系结构描述的必要元素
需求陈述
商业环境、产品的背景、 商业环境、产品的背景、领域
描述环境
必须和什么系统交互、 必须和什么系统交互、外部接口
使用体系结构图
用恰当的线框 简洁的说明
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好的体系结构描述的必要元素(2) 好的体系结构描述的必要元素
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第2章 软件体系结构建模 章 ◇ 软件体系结构建模的种类
◎ 结构模型
2.1 软件体系结构建模概述
这是一个最直观、最普遍的建模方法。 这是一个最直观、最普遍的建模方法。这种方法以 体系结构的构件、连接件和其他概念来刻画结构， 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， 力图通过结构来反映系统的重要语义内容，包括系统 的配置、约束、隐含的假设条件、风格、性质等。 的配置、约束、隐含的假设条件、风格、性质等。 研究结构模型的核心是体系结构描述语言。 研究结构模型的核心是体系结构描述语言。
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第2章 软件体系结构建模 章 ◇ 软件体系结构建模的种类
◎ 动态模型
2.1 软件体系结构建模概述
动态模型是对结构或框架模型的补充，研究系统的 动态模型是对结构或框架模型的补充， 大颗粒”的行为性质。例如， “大颗粒”的行为性质。例如，描述系统的重新配置 或演化。动态可以指系统总体结构的配置、 或演化。动态可以指系统总体结构的配置、建立或拆 除通信通道或计算的过程。 除通信通道或计算的过程。
管理问题
暗含开发团队的组织结构 体系结构评审情况
其他设计问题
代码重用、标准的运用 代码重用、 风险分析 运作、 运作、管理和维护
软件体系结构描述
精选ppt
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第一章 软件体系结构概论 1.4 体系结构的应用现状
◇ 软件体系结构的应用现状
◎ 软件体系结构描述语言
ADL（体系结构描述语言）提供了具体的语法与刻 画体系结构的概念框架。ADL使得系统开发者能够很好 地描述他们设计的体系结构，以便与他人交流，能够用 提供的工具对许多实例进行分析。
对于ADL现在也是无统一认识。书上第四章有介绍。
◎ 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描述
◇ Rational
4.2 软件体系结构描述框架标准
◎ Rational起草了可重用的软件资产规格说明，专门讨论了体系 结构描述的规格说明，提出了一套易于重用的体系结构描述规范。 该建议草案已经提交OMG。
◎ 这种表达和描述方式虽然也是较好的一种以构件为单位的软件 系统描述方法，但是他们所面向和针对的系统元素仍然是一些层 次较低的以程序设计为基础的通信协作软件实体单元，而且这些 语言所描述和表达的系统一般而言都是面向特定应用的特殊系统， 这些特性使得基于软构件的系统描述仍然不是十分适合软件体系 结构的描述和表达。
精选ppt
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第四章 软件体系结构描述
4.3 软件体系结构描述语言
ADL是在底层语义模型的支持下，为软件系统的概念体系结构 建模提供了具体语法和概念框架。基于底层语义的工具为体系结构 的表示、分析、演化、细化、设计过程等提供支持。其三个基本元 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。
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(3)：软件体系结构模型
Terminal
Connection Services
Terminal
Connection Services
Controller
Numbering Plan
Controller
Numbering Plan
华南农业大学信息学院
第2章 软件体系结构建模 ◇ 逻辑视图
2.2 “4+1”视图模型
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 。
华南农业大学信息学院
第2章 软件体系结构建模 ◇ “4+1”模型概述
2.2 “4+1”视图模型
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。
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。在开发体系结构时，它可以帮助设计者找到 体系结构的构件和它们之间的作用关系。同时，也可以 用场景来分析一个特定的视图，或描述不同视图构件间 是如何相互作用的。 场景可以用文本表示，也可以用图形表示。
华南农业大学信息学院
网 络 七 层 协 议 体 系 结 构 图
第2章 软件体系结构建模
2.1 软件体系结构建模概述
◇ 软件体系结构建模的种类
◎ 动态模型
动态模型是对结构或框架模型的补充，研究系统的 “大颗粒”的行为性质。 例如，描述系统的重新配置或演化。动态可以指系统 总体结构的配置、建立或拆除通信通道或计算的过程。
C2风格软件构架的演化研究
C2风格软件构架的演化研究
薛云皎;余枝强;钱乐秋;汪洋
【期刊名称】《计算机工程与应用》
【年(卷),期】2002(038)011
【摘要】软件演化是软件生命周期中始终存在的变化活动,软件维护只是软件演化的特定阶段的活动和组成部分.由于软件复用思想的兴起,基于构件和构架的软件开发方法得到越来越广泛的应用,而相应的软件演化就成为组成软件系统的构件的演化和构架的演化.该文探讨了软件演化和构架演化的概念,研究了构架动态演化所涉及到的问题,并在分析软件构架风格的基础上重点研究了C2构架风格对构架动态演化的支持能力.该文提出的构架动态演化模型及其与C2风格的结合能够支持实际的构架演化.
【总页数】4页(P83-86)
【作者】薛云皎;余枝强;钱乐秋;汪洋
【作者单位】复旦大学计算机科学与工程系软件工程实验室,上海,200433;复旦大学计算机科学与工程系软件工程实验室,上海,200433;复旦大学计算机科学与工程系软件工程实验室,上海,200433;复旦大学计算机科学与工程系软件工程实验室,上海,200433
【正文语种】中文
【中图分类】TP31
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2.图象档案管理系统的C2风格构架的研究 [J], 李丽燕;钱乐秋;汪洋
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5.基于多维属性演化树的软件演化风格匹配方法研究 [J], 钟林辉;齐杰;叶海涛;莫俊杰
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这是一个最直观、最普遍的建模方法。这种方法以 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，包括系统 的配置、约束、隐含的假设条件、风格、性质等。 研究结构模型的核心是体系结构描述语言。
2018/10/15
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第3章 软件体系结构建模 ◇ 软件体系结构建模的种类
2018/10/15
编程人员：软件管理 开发视图
物理视图 系统工程人员：系统 拓扑、安装、通信等
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第3章 软件体系结构建模 ◇ 软件架构视图
3.2 “4+1”视图模型
Kruchten在其著作《Rational统一过程引论》中写道： 一个架构视图是对于从某一视角或某一点上看到的系 统所做的简化描述，描述中涵盖了系统的某一特定方面， 而省略了与此方面无关的实体。 软件架构的每个视图分别关注不同的方面，针对不同 的目标和用途。
最终用户：功能需求 逻辑视图 场景
编程人员：软件管理 开发视图
进程视图 系统集成人员：性能 可扩充性、吞吐量等
物理视图 系统工程人员：系统 拓扑、安装、通信等
u逻辑视图 当采用面向对象的设计方法时，逻辑视图即 是对象模型。
u进程视图 描述系统的并发和同步方面的设计。 u物理视图 描述软件到硬件之间的映射关系，反映系统 在分布方面的设计。
◎ 框架模型
3.1 软件体系结构建模概述
框架模型与结构模型类似，但它不太侧重描述结构 的细节而更侧重于整体的结构。 框架模型主要以一些特殊的问题为目标建立只针对 和适应该问题的结构。
2018/10/15
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第3章 软件体系结构建模 ◇ 软件体系结构建模的种类
◎ 动态模型
3.1 软件体系结构建模概述
动态模型是对结构或框架模型的补充，研究系统的 “大颗粒”的行为性质。例如，描述系统的重新配置 或演化。动态可以指系统总体结构的配置、建立或拆 除通信通道或计算的过程。
研究软件体系结构的首要问题是如何表示软件 体系结构，即如何对软件体系结构建模。根据建模 的侧重点不同，可以将软件体系结构的模型分为5种：
◎ 结构模型
◎ 框架模型
◎ 动态模型
◎ 过程模型 ◎ 功能模型
2018/10/15 3
第3章 软件体系结构建模 ◇ 软件体系结构建模的种类
◎ 结构模型
3.1 软件体系结构建模概述
2018年10月15日4时45分 12
最终用户：功能需求
逻辑视图 场景
编程人员：软件管理
开发视图
进程视图 系统集成人员：性能 可扩充性、吞吐量等
物理视图 系统工程人员：系统 拓扑、安装、通信等
2018/10/15
“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够处理富于挑战 性的、大规模的软件系统。 “4+1”视图模型的不同视图之间也存在相互影响 13
2018/10/15
6
第3章 软件体系结构建模 ◇ 软件体系结构建模的种类
◎ 过程模型
3.1 软件体系结构建模概述
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。
2018/10/15
7
第3章 软件体系结构建模 ◇ 软件体系结构建模的种类
◎ 功能模型
3.1 软件体系结构建模概述
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。
2018视图
社会学家关心的 气候学家关心的
引入视图的作用：世界地图的绘制者很难将不同的信息都绘 制到同一幅图中；而看地图的人也希望有一幅地图是专门针 对他的需要的。 同一事物的不同视图之间是有联系的。对比上面两幅图，除 了南美洲之外基本都是降水量足的地方人口较密集。
2018/10/15 14
最终用户：功能需求 逻辑视图 场景
编程人员：软件管理 开发视图
进程视图
物理视图
系统集成人员：性能 可扩充性、吞吐量等
系统工程人员：系统 拓扑、安装、通信等
u开发视图
描述软件在开发环境下的静态组织。
u场景视图 通过选择出一些用例对体系结构加以说明。这些 用例称作场景。
“4+1” 的由来：四个视图反映的是同一个系统，之所以用了 第五个视图，“+1”视图，因为它是由一系列重要的案例组 成。用这些重要的案例将前面的四个视图联系到一起，从而 15 组成第五个视图。
2018/10/15 16
软件体系结构
--第三章软件体系结构建模
内容概要
3.1 软件体系结构建模概述 3.2 “4+1”视图模型 3.3 “4+1”视图模型案例分析 3.4 “4+1”视图模型补充知识 3.5 软件体系结构核心模型 3.6 软件体系结构生命周期模型
2
第3章 软件体系结构建模
3.1 软件体系结构建模概述
第3章 软件体系结构建模 ◇ “4+1”视图模型概述
3.2 “4+1”视图模型
Rational公司的Philippe Kruchten在1995年提出了用于 体系结构描述的“4十l”视图模型。该模型建立在体系结构 的Perry＆Wolf定义和Berry Boehm定义的基础上。
最终用户：功能需求 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
最终用户：功能需求
编程人员：软件管理
逻辑视图 场景
开发视图
进程视图
系统集成人员：性能 可扩充性、吞吐量等
物理视图
系统工程人员：系统 拓扑、安装、通信等
对体系结构进行的描述是围绕着以上 4个视图展开的。 然后，通过选择出的一些用例对体系结构加以说明。这 些用例被称作场景(scenarios)，它们构成了第5个视图。 实际上，体系结构在某种程度上是由场景演化而来的。
2018/10/15
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第3章 软件体系结构建模 ◇ “4+1”模型概述
3.2 “4+1”视图模型
以上五种模型各有所长，将五种模型有机的统一在一起， 形成一个完整的模型来刻画软件体系结构更加合适。
WHY：1、每个视图模型可看成对系统不同方面一个投影，一个
构架的不同视图其实反映的是同一个系统。 2、各个不同的视图是可以融合在一起的，而且也只有将 不同的视图融合在一起才能获得关于一个系统构架的全面信息。 9