軟件體系結(jié)構(gòu)

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1、課 程 內(nèi) 容 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 概 論 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 風(fēng) 格 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 描 述 動(dòng) 態(tài) 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) Web服 務(wù) 體 系 結(jié) 構(gòu) 基 于 體 系 結(jié) 構(gòu) 的 軟 件 開 發(fā) 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 的 分 析 與 測(cè) 試 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 評(píng) 估 軟 件 產(chǎn) 品 線 體 系 結(jié) 構(gòu) 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 的 種 類 第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.1 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 概 述 結(jié) 構(gòu) 模 型 框 架 模 型 動(dòng) 態(tài) 模 型 過 程 模 型 功 能 模 型 軟 件 體 系 結(jié)

2、構(gòu) 建 模 的 種 類 第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.1 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 概 述 結(jié) 構(gòu) 模 型 這 是 一 個(gè) 最 直 觀 、 最 普 遍 的 建 模 方 法 。 這 種 方 法以 體 系 結(jié) 構(gòu) 的 構(gòu) 件 、 連 接 件 和 其 他 概 念 來 刻 畫 結(jié) 構(gòu) ，并 力 圖 通 過 結(jié) 構(gòu) 來 反 映 系 統(tǒng) 的 重 要 語 義 內(nèi) 容 ， 包 括 系統(tǒng) 的 配 置 、 約 束 、 隱 含 的 假 設(shè) 條 件 、 風(fēng) 格 、 性 質(zhì) 等 。 研 究 結(jié) 構(gòu) 模 型 的 核 心 是 體 系 結(jié) 構(gòu) 描 述 語 言 。 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 的 種

3、類 第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.1 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 概 述 框 架 模 型 框 架 模 型 與 結(jié) 構(gòu) 模 型 類 似 ， 但 它 不 太 側(cè) 重 描 述 結(jié) 構(gòu)的 細(xì) 節(jié) 而 更 側(cè) 重 于 整 體 的 結(jié) 構(gòu) 。 框 架 模 型 主 要 以 一 些 特 殊 的 問 題 為 目 標(biāo) 建 立 只 針 對(duì)和 適 應(yīng) 該 問 題 的 結(jié) 構(gòu) 。 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 的 種 類 第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.1 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 概 述 動(dòng) 態(tài) 模 型 動(dòng) 態(tài) 模 型 是 對(duì) 結(jié) 構(gòu) 或 框 架 模 型 的 補(bǔ) 充 ， 研

4、究 系 統(tǒng) 的“ 大 顆 粒 ” 的 行 為 性 質(zhì) 。 例 如 ， 描 述 系 統(tǒng) 的 重 新 配 置或 演 化 。 動(dòng) 態(tài) 可 以 指 系 統(tǒng) 總 體 結(jié) 構(gòu) 的 配 置 、 建 立 或 拆除 通 信 通 道 或 計(jì) 算 的 過 程 。 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 的 種 類 第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.1 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 概 述 過 程 模 型 過 程 模 型 研 究 構(gòu) 造 系 統(tǒng) 的 步 驟 和 過 程 。 結(jié) 構(gòu) 是 遵 循 某 些 過 程 腳 本 的 結(jié) 果 。 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 的 種 類 第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建

5、 模 2.1 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 概 述 功 能 模 型 功 能 模 型 認(rèn) 為 體 系 結(jié) 構(gòu) 是 由 一 組 功 能 構(gòu) 件 按 層 次 組成 ， 下 層 向 上 層 提 供 服 務(wù) 。 功 能 模 型 可 以 看 作 是 一 種 特 殊 的 框 架 模 型 。 “ 4+1” 模 型 概 述 第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 Kruchten在 1995年 提 出 了 “ 4+1” 的 視 圖 模 型 。 “ 4+1” 視 圖 模 型 從 5個(gè) 不 同 的 視 角 包 括 邏 輯 視 圖 、進(jìn) 程 視 圖 、 物 理 視 圖 、 開

6、 發(fā) 視 圖 和 場 景 視 圖 來 描 述 軟件 體 系 結(jié) 構(gòu) 。 每 一 個(gè) 視 圖 只 關(guān) 心 系 統(tǒng) 的 一 個(gè) 側(cè) 面 ， 5個(gè) 視 圖 結(jié) 合 在一 起 才 能 反 映 系 統(tǒng) 的 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 的 全 部 內(nèi) 容 。 “ 4+1” 模 型 概 述 第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 邏 輯 視 圖進(jìn) 程 視 圖 開 發(fā) 視 圖物 理 視 圖最 終 用 戶 ： 功 能 需 求 場 景 編 程 人 員 ： 軟 件 管 理系 統(tǒng) 集 成 人 員 ： 性 能可 擴(kuò) 充 性 、 吞 吐 量 等 系 統(tǒng) 工 程 人 員 ： 系 統(tǒng)拓 撲

7、 、 安 裝 、 通 信 等 邏 輯 視 圖第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 邏 輯 視 圖 主 要 支 持 系 統(tǒng) 的 功 能 需 求 ， 即 系 統(tǒng) 提 供 給最 終 用 戶 的 服 務(wù) 。 在 邏 輯 視 圖 中 ， 系 統(tǒng) 分 解 成 一 系 列的 功 能 抽 象 ， 這 些 抽 象 主 要 來 自 問 題 領(lǐng) 域 。 這 種 分 解不 但 可 以 用 來 進(jìn) 行 功 能 分 析 ， 而 且 可 用 作 標(biāo) 識(shí) 在 整 個(gè)系 統(tǒng) 的 各 個(gè) 不 同 部 分 的 通 用 機(jī) 制 和 設(shè) 計(jì) 元 素 。 在 面 向 對(duì) 象 技 術(shù) 中 ， 通

8、過 抽 象 、 封 裝 和 繼 承 ， 可 以用 對(duì) 象 模 型 來 代 表 邏 輯 視 圖 ， 用 類 圖 來 描 述 邏 輯 視 圖 。 邏 輯 視 圖第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 可 以 從 Booch標(biāo) 記 法 中 導(dǎo) 出 邏 輯 視 圖 的 標(biāo) 記 法 ， 只 是 從 體 系 結(jié)構(gòu) 級(jí) 的 范 疇 來 考 慮 這 些 符 號(hào) ， 用 Rational Rose進(jìn) 行 體 系 結(jié) 構(gòu) 設(shè)計(jì) 。 構(gòu) 件 實(shí) 例繼 承使 用包 含 ， 聚 集關(guān) 聯(lián)類 層 次參 數(shù) 化 類類 服 務(wù)類 連 接 件 邏 輯 視 圖第 2章 軟 件 體 系 結(jié)

9、構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 邏 輯 視 圖 中 使 用 的 風(fēng) 格 為 面 向 對(duì) 象 的 風(fēng) 格 ， 邏 輯 視 圖 設(shè) 計(jì) 中 要注 意 的 主 要 問 題 是 要 保 持 一 個(gè) 單 一 的 、 內(nèi) 聚 的 對(duì) 象 模 型 貫 穿 整 個(gè)系 統(tǒng) 。 會(huì) 話 終 端 控 制 器 轉(zhuǎn) 換 服 務(wù) 連 接 服 務(wù)編 號(hào) 計(jì) 劃 邏 輯 視 圖第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 對(duì) 于 規(guī) 模 更 大 的 系 統(tǒng) 來 說 ， 體 系 結(jié) 構(gòu) 級(jí) 中 包 含 數(shù) 十 甚 至 數(shù) 百 個(gè)類 。 顯 示 及 用 戶接 口 機(jī) 械 服 務(wù)

10、基 本 元 素航 空 信 息 空 中 交 通 管理飛 行 管 理 外 部 接 口 網(wǎng)關(guān)仿 真 和 培 訓(xùn) 開 發(fā) 視 圖 第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 開 發(fā) 視 圖 也 稱 模 塊 視 圖 ， 主 要 側(cè) 重 于 軟 件 模 塊 的 組織 和 管 理 。 開 發(fā) 視 圖 要 考 慮 軟 件 內(nèi) 部 的 需 求 ， 如 軟 件 開 發(fā) 的 容易 性 、 軟 件 的 重 用 和 軟 件 的 通 用 性 ， 要 充 分 考 慮 由 于具 體 開 發(fā) 工 具 的 不 同 而 帶 來 的 局 限 性 。開 發(fā) 視 圖 通 過 系 統(tǒng) 輸 入 輸 出 關(guān)

11、 系 的 模 型 圖 和 子 系 統(tǒng) 圖來 描 述 。 開 發(fā) 視 圖 第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 與 邏 輯 視 圖 一 樣 ， 可 以 使 用 Booch標(biāo) 記 法 中 某 些 符 號(hào) 來表 示 開 發(fā) 視 圖 。 構(gòu) 件 參 照 相 關(guān) 性模 塊 連 接 件 子 系 統(tǒng)層 開 發(fā) 視 圖 第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 在 開 發(fā) 視 圖 中 ， 最 好 采 用 4-6層 子 系 統(tǒng) ， 而 且 每 個(gè) 子系 統(tǒng) 僅 僅 能 與 同 層 或 更 低 層 的 子 系 統(tǒng) 通 訊 ， 這 樣

12、可 以使 每 個(gè) 層 次 的 接 口 既 完 備 又 精 練 ， 避 免 了 各 個(gè) 模 塊 之間 很 復(fù) 雜 的 依 賴 關(guān) 系 。 設(shè) 計(jì) 時(shí) 要 充 分 考 慮 ， 對(duì) 于 各 個(gè) 層 次 ， 層 次 越 低 ， 通用 性 越 強(qiáng) ， 這 樣 ， 可 以 保 證 應(yīng) 用 程 序 的 需 求 發(fā) 生 改 變時(shí) ， 所 做 的 改 動(dòng) 最 小 。 開 發(fā) 視 圖 所 用 的 風(fēng) 格 通 常 是 層次 結(jié) 構(gòu) 風(fēng) 格 。 開 發(fā) 視 圖 第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 公 用 構(gòu) 件1 低 層 服 務(wù)支 撐 機(jī) 制 ： 通 信 、 時(shí) 間 、 儲(chǔ)

13、 存 、 資 源 管 理 等2 航 空 類 、 空 中 交 通 管 制 類3空 中 交 通 管 制 功 能 區(qū) ： 飛 行 管 理 、 雷 達(dá) 管 理 等4 人 機(jī) 接 口外 部 系 統(tǒng)5 離 線 工 具測(cè) 試 工 具各 種 各 樣 的 空 中交 通 管 制 系 統(tǒng)特 定 的 空 中 交 通管 制 系 統(tǒng) 構(gòu) 件 空 中 交 通 管 制系 統(tǒng) 框 架分 布 式 虛 擬 機(jī) 基 本 元 素硬 件 、 操 作 系統(tǒng) 、 數(shù) 據(jù) 庫 領(lǐng)域特定 領(lǐng)域無關(guān) 通用空中交通管 制代碼客戶 定制 進(jìn) 程 視 圖第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 進(jìn) 程 視 圖 側(cè)

14、重 于 系 統(tǒng) 的 運(yùn) 行 特 性 ， 主 要 關(guān) 注 一 些 非功 能 性 的 需 求 。 進(jìn) 程 視 圖 強(qiáng) 調(diào) 并 發(fā) 性 、 分 布 性 、 系 統(tǒng) 集 成 性 和 容 錯(cuò)能 力 ， 以 及 從 邏 輯 視 圖 中 的 主 要 抽 象 如 何 適 合 進(jìn) 程 結(jié)構(gòu) 。 它 也 定 義 邏 輯 視 圖 中 的 各 個(gè) 類 的 操 作 具 體 是 在 哪一 個(gè) 線 程 中 被 執(zhí) 行 的 。 進(jìn) 程 視 圖 可 以 描 述 成 多 層 抽 象 ， 每 個(gè) 級(jí) 別 分 別 關(guān) 注不 同 的 方 面 。 在 最 高 層 抽 象 中 ， 進(jìn) 程 結(jié) 構(gòu) 可 以 看 作 是構(gòu) 成 一 個(gè) 執(zhí) 行

15、單 元 的 一 組 任 務(wù) 。 它 可 看 成 一 系 列 獨(dú) 立的 ， 通 過 邏 輯 網(wǎng) 絡(luò) 相 互 通 信 的 程 序 。 它 們 是 分 布 的 ，通 過 總 線 或 局 域 網(wǎng) 、 廣 域 網(wǎng) 等 硬 件 資 源 連 接 起 來 。 進(jìn) 程 視 圖第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 通 過 擴(kuò) 展 Booch對(duì) Ada任 務(wù) 的 表 示 法 ， 來 表 示 進(jìn) 程 視圖 。 構(gòu) 件 事 件 廣 播雙 向 消 息遠(yuǎn) 程 過 程 調(diào) 用 消 息未 指 定連 接 件 循 環(huán) 進(jìn) 程簡 化 進(jìn) 程 進(jìn) 程 進(jìn) 程 視 圖第 2章 軟 件 體 系 結(jié)

16、 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 控 制 器 進(jìn) 程 慢 周 期 控制 器 任 務(wù) 快 周 期 控制 器 任 務(wù) 主 控 制器 任 務(wù) 終 端 進(jìn) 程 物 理 視 圖第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 物 理 視 圖 主 要 考 慮 如 何 把 軟 件 映 射 到 硬 件 上 ， 它 通常 要 考 慮 到 系 統(tǒng) 性 能 、 規(guī) 模 、 可 靠 性 等 。 解 決 系 統(tǒng) 拓?fù)?結(jié) 構(gòu) 、 系 統(tǒng) 安 裝 、 通 訊 等 問 題 。 當(dāng) 軟 件 運(yùn) 行 于 不 同 的 節(jié) 點(diǎn) 上 時(shí) ， 各 視 圖 中 的 構(gòu) 件 都直 接 或 間

17、 接 地 對(duì) 應(yīng) 于 系 統(tǒng) 的 不 同 節(jié) 點(diǎn) 上 。 因 此 ， 從 軟件 到 節(jié) 點(diǎn) 的 映 射 要 有 較 高 的 靈 活 性 ， 當(dāng) 環(huán) 境 改 變 時(shí) ，對(duì) 系 統(tǒng) 其 他 視 圖 的 影 響 最 小 。 物 理 視 圖第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 大 型 系 統(tǒng) 的 物 理 視 圖 可 能 會(huì) 變 得 十 分 混 亂 ， 因 此 可以 與 進(jìn) 程 視 圖 的 映 射 一 道 ， 以 多 種 形 式 出 現(xiàn) ， 也 可 單獨(dú) 出 現(xiàn) 。 構(gòu) 件 寬 帶 或 總 線雙 向 通 信 單 向 通 信臨 時(shí) 通 信 通 信 其 他 設(shè) 備

18、處 理 器 連 接 件 物 理 視 圖第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 ACS系 統(tǒng) 的 物 理 視 圖 C主 KKKKKKKK F備 份F主F備 份F主 C備 份 物 理 視 圖第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 具 有 進(jìn) 程 分 配的 小 型 ACS系 統(tǒng)的 物 理 視 圖 K 會(huì) 話 進(jìn) 程F 終 端 進(jìn) 程 控 制 器 進(jìn) 程 物 理 視 圖第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 具 有 進(jìn) 程 分配 的 大 型ACS系 統(tǒng) 的物 理 視 圖 C 中 心

19、進(jìn) 程 備 份 節(jié) 點(diǎn) 偽 中 心 進(jìn) 程F 會(huì) 話 進(jìn) 程 終 端 進(jìn) 程 偽 中 心 進(jìn) 程F 會(huì) 話 進(jìn) 程 終 端 進(jìn) 程K 控 制 器 進(jìn) 程 K 控 制 器 進(jìn) 程 K 控 制 器 進(jìn) 程 更 多 的 K類處 理 器 線 路 接 口 卡 線 路 接 口 卡線 路 接 口 卡 場 景第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 場 景 可 以 看 作 是 那 些 重 要 系 統(tǒng) 活 動(dòng) 的 抽 象 ， 它 使 四個(gè) 視 圖 有 機(jī) 聯(lián) 系 起 來 ， 從 某 種 意 義 上 說 場 景 是 最 重 要 的需 求 抽 象 。 在 開 發(fā) 體 系 結(jié) 構(gòu)

20、 時(shí) ， 它 可 以 幫 助 設(shè) 計(jì) 者 找 到體 系 結(jié) 構(gòu) 的 構(gòu) 件 和 它 們 之 間 的 作 用 關(guān) 系 。 同 時(shí) ， 也 可 以用 場 景 來 分 析 一 個(gè) 特 定 的 視 圖 ， 或 描 述 不 同 視 圖 構(gòu) 件 間是 如 何 相 互 作 用 的 。 場 景 可 以 用 文 本 表 示 ， 也 可 以 用 圖 形 表 示 。 場 景第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 本 地 呼 叫 場 景 的 一 個(gè) 原 型 （ 1） 摘 機(jī)小 王 :控 制 器 編 號(hào) 計(jì) 劃小 王 :終 端 小 王 :會(huì) 話 （ 2） 撥 號(hào) 音（ 3） 號(hào)

21、碼 （ 4） 號(hào) 碼（ 5） 打開 會(huì) 話 小 結(jié)第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.2 “ 4+1” 視 圖 模 型 邏 輯 視 圖 和 開 發(fā) 視 圖 描 述 系 統(tǒng) 的 靜 態(tài) 結(jié) 構(gòu) ， 而 進(jìn) 程視 圖 和 物 理 視 圖 描 述 系 統(tǒng) 的 動(dòng) 態(tài) 結(jié) 構(gòu) 。 對(duì) 于 不 同 的 軟 件 系 統(tǒng) 來 說 ， 側(cè) 重 的 角 度 也 有 所 不 同 。例 如 ， 對(duì) 于 管 理 信 息 系 統(tǒng) 來 說 ， 比 較 側(cè) 重 于 從 邏 輯 視 圖和 開 發(fā) 視 圖 來 描 述 系 統(tǒng) ， 而 對(duì) 于 實(shí) 時(shí) 控 制 系 統(tǒng) 來 說 ， 則比 較 注 重 于 從 進(jìn) 程 視 圖

22、 和 物 理 視 圖 來 描 述 系 統(tǒng) 。 第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.3 體 系 結(jié) 構(gòu) 的 核 心 模 型 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 配 置 連 接 件構(gòu) 件 端 口 角 色 1:N 1:N 1:N 軟 件 過 程第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.4 體 系 結(jié) 構(gòu) 的 生 命 周 期 模 型 需 求 分 析 建 立 體 系 結(jié) 構(gòu) 測(cè) 試 實(shí) 現(xiàn) 設(shè) 計(jì) 生 命 周 期 模 型第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.4 體 系 結(jié) 構(gòu) 的 生 命 周 期 模 型 體 系 結(jié) 構(gòu) 的 非形 式 化 描 述 體 系 結(jié) 構(gòu) 的 形 式 化基 礎(chǔ) （ 數(shù) 學(xué)

23、 模 型 ） 體 系 結(jié) 構(gòu) 的規(guī) 范 描 述 體 系 結(jié) 構(gòu) 演 化 體 系 結(jié) 構(gòu) 提 供 、評(píng) 價(jià) 和 度 量體 系 結(jié) 構(gòu) 的 終 結(jié) 體 系 結(jié) 構(gòu) 實(shí) 施 體 系 結(jié) 構(gòu) 求 精 的 驗(yàn) 證 體 系 結(jié) 構(gòu) 求 精 體 系 結(jié) 構(gòu) 的性 質(zhì) 分 析 需 要 演 化或 擴(kuò) 展 否否是 需 要 求 精否是否 第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 2.5 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 抽 象 模 型 選 讀 第 2章 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 建 模 本 章 作 業(yè) 與 思 考 題 1、 選 擇 一 個(gè) 規(guī) 模 合 適 的 系 統(tǒng) ， 為 其 建 立 “ 4+1” 模 型 。2、 引 入 了 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 以 后 ， 傳 統(tǒng) 軟 件 過 程 發(fā) 生 了 哪些 變 化 ？ 這 種 變 化 有 什 么 好 處 ？3、 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu) 的 生 命 周 期 模 型 與 軟 件 生 命 周 期 模 型有 什 么 關(guān) 系 ？