軟件體系結(jié)構(gòu)描述方法軟件體系結(jié)構(gòu)課程組目錄軟件體系結(jié)構(gòu)描述1軟件體系結(jié)構(gòu)建模22軟件體系結(jié)構(gòu)描述-概念3軟件體系結(jié)構(gòu)不僅是系統(tǒng)的藍(lán)圖，也是開發(fā)改系統(tǒng)項(xiàng)目的藍(lán)圖。它定義了工作分配。它是質(zhì)量屬性的主要載體。它是早期分析的最佳工具。它是部署后維護(hù)和挖掘的關(guān)鍵。描述軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是創(chuàng)建體系結(jié)構(gòu)的最重要步驟。無論目前還是20年后，軟件體系結(jié)構(gòu)文檔都能代表軟件體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路。

軟件體系結(jié)構(gòu)由一定形式的結(jié)構(gòu)化元素組成，即是構(gòu)件的集合。包括處理構(gòu)件、數(shù)據(jù)構(gòu)件和連接構(gòu)件。處理構(gòu)件負(fù)責(zé)加工數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)構(gòu)件代表被加工的信息，連接構(gòu)件則負(fù)責(zé)組合連接不同的構(gòu)件。概念軟件體系結(jié)構(gòu)描述-作用4作用描述軟件體系結(jié)構(gòu)是理解體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想、交流如何使用體系結(jié)構(gòu)指導(dǎo)系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ)。如果不能理解，如何使用體系結(jié)構(gòu)？如果不能溝通，如何理解？軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理解與交流軟件體系結(jié)構(gòu)描述文檔軟件體系結(jié)構(gòu)描述-時(shí)機(jī)5瀏覽網(wǎng)站與客戶互動體系結(jié)構(gòu)評估什么時(shí)候需要描述當(dāng)我們?yōu)g覽自己公司的網(wǎng)站、與客戶互動、或進(jìn)行軟件體系結(jié)構(gòu)評估，都需要獲得一份關(guān)于軟件體系結(jié)構(gòu)的描述文檔，作為交流的憑借。軟件體系結(jié)構(gòu)描述-方式6在工業(yè)界，采用的描述方式或問題一般是“使用UML?！薄爱嬁蚝途€。”“除了我的Rose類圖中，我還需要什么？”“自然語言不是很好?！薄霸趺从涗涀兓男畔?？”傳統(tǒng)描述方式工業(yè)界采用的傳統(tǒng)描述方式存在一定的局限性，而專業(yè)的軟件體系結(jié)構(gòu)描述文檔則可解決這一問題。軟件體系結(jié)構(gòu)描述-原則(1/11)71.從讀者的角度寫。2.避免不必要的重復(fù)。3.避免歧義。4.使用標(biāo)準(zhǔn)組織結(jié)構(gòu)。5.記錄理由。6.保持文檔時(shí)效性但不是頻繁更新

（有限的穩(wěn)定性）。7.審查文檔是否符合需求建立描述文檔的基本原則8讀者在閱讀文檔時(shí)希望知道什么？使信息易于查找！您的讀者將感謝您的努力，并且更有可能閱讀您的文檔。為方便作者而寫的文件標(biāo)志：意識流：是作者腦海中發(fā)生事情的順序執(zhí)行流：是計(jì)算機(jī)中事物發(fā)生的順序軟件體系結(jié)構(gòu)描述-原則(2/11)1.從讀者的角度撰寫每種信息都應(yīng)準(zhǔn)確記錄在一個(gè)地方。（必要時(shí)使用參考）。這使文檔更易于使用和更改。重復(fù)經(jīng)常會造成混淆，因?yàn)橹貜?fù)信息的方式略有不同，不知道哪個(gè)是正確的？9軟件體系結(jié)構(gòu)描述-原則(3/11)2.避免不必要的重復(fù)10文檔用于交流信息和想法，如果造成誤會則說明文檔失效精確定義的符號/語言有助于避免歧義。建立字典有助于避免歧義。如果文檔使用了圖形語言需要建立一個(gè)圖例圖例需要正式定義或給出每個(gè)符號的含義。軟件體系結(jié)構(gòu)描述-原則(4/11)3.避免歧義(1/2)11軟件體系結(jié)構(gòu)描述-原則(5/11)3.避免歧義(2/2)線框圖是建筑符號的一種非常常見的形式。但是它們是什么意思？沒有明確的解釋，就不能被稱為是一種體系結(jié)構(gòu)描述。如果我們使用這種方式描述體系結(jié)構(gòu)，則始終要精確定義方框和線條的含義。如果我們看到一個(gè)沒有定義的框圖，也需要詢問所有者這是什么意思，或許能獲得比較有趣的結(jié)果。12軟件體系結(jié)構(gòu)描述-原則(6/11)4.使用標(biāo)準(zhǔn)組織結(jié)構(gòu)組織結(jié)構(gòu)建立標(biāo)準(zhǔn)組織結(jié)構(gòu)，確保文檔遵循它，并確保讀者知道它是什么管理一個(gè)成功的文檔將被引用數(shù)百或數(shù)千次使信息易于查找作用幫助讀者瀏覽和查找信息幫助作者衡量尚待完成工作體現(xiàn)完整性規(guī)則，并幫助檢查驗(yàn)證不要留下不完整的部分空白標(biāo)記它們“待定”13為什么要像以前那樣做出某些設(shè)計(jì)決策？下周，明年或未來十年，將如何記住當(dāng)時(shí)的決策？下一位設(shè)計(jì)師怎么知道？記錄基本原理，從長遠(yuǎn)來看可以節(jié)省大量時(shí)間。記錄駁回的替選方案。軟件體系結(jié)構(gòu)描述-原則(7/11)5.記錄理由14保持文檔的時(shí)效性:不完整的、過時(shí)的、不反映事實(shí)的文檔以及不遵守其自身組織結(jié)構(gòu)要求的文檔不應(yīng)當(dāng)被使用要使用最新的文檔。在當(dāng)前文檔中，通過內(nèi)容可以最有效地回答問題。如果文檔無法回答問題，請修復(fù)文檔軟件體系結(jié)構(gòu)描述-原則(8/11)6.保持文檔時(shí)效性(1/2)15不要太及時(shí)更新文檔在設(shè)計(jì)過程中，決策被頻繁考慮和重新考慮。每五分鐘修訂一次文檔將導(dǎo)致不必要的費(fèi)用。更新文檔時(shí)選擇開發(fā)計(jì)劃中的要點(diǎn)遵循對項(xiàng)目有意義的發(fā)布策略。軟件體系結(jié)構(gòu)描述-原則(9/11)6.保持文檔時(shí)效性(2/2)161.誰將使用本文檔？其用途是什么？2.我們應(yīng)記錄有關(guān)架構(gòu)的哪些信息？3.我們將使用什么語言和符號來記錄該信息？4.我們?nèi)绾问褂盟x的語言/符號記錄和組織

所選的信息，以最好地滿足我們確定的目標(biāo)？7.審查文檔是否符合需求(1/2)軟件體系結(jié)構(gòu)描述-原則(10/11)177.審查文檔是否符合需求(2/2)誰是架構(gòu)文檔的讀者？他們使用文檔的目的是什么？溝通與理解對系統(tǒng)新手的引導(dǎo)分析軟件體系結(jié)構(gòu)描述-原則(11/11)目錄軟件體系結(jié)構(gòu)描述1軟件體系結(jié)構(gòu)建模21819“視圖”的概念為我們提供了描述體系結(jié)構(gòu)的原則：記錄相關(guān)的意見然后添加適用于多個(gè)視圖的信息從而將觀點(diǎn)聯(lián)系在一起架構(gòu)元素–軟件或硬件中存在的一組實(shí)際元素視圖–由系統(tǒng)相關(guān)者編寫和讀取的一組連貫的

架構(gòu)元素的表示視圖的概念(1/3)軟件體系結(jié)構(gòu)建模-視圖(1/10)20視圖的概念(2/3)軟件體系結(jié)構(gòu)建模-視圖(2/10)視圖是一組架構(gòu)元素及其關(guān)聯(lián)關(guān)系的表示。但并非涵蓋所有架構(gòu)元素。視圖綁定了體系結(jié)構(gòu)描述時(shí)感興趣的元素類型和關(guān)系類型，并顯示了它們。21視圖是一種復(fù)雜的管理方法。每個(gè)視圖都可以回答有關(guān)體系結(jié)構(gòu)的不同問題主要執(zhí)行單元和數(shù)據(jù)存儲是什么？其他軟件如何使用該軟件？數(shù)據(jù)是如何在系統(tǒng)中流動的？如何將軟件部署到硬件上？視圖的概念(3/3)軟件體系結(jié)構(gòu)建模-視圖(3/10)22視圖的類型(1/3)軟件體系結(jié)構(gòu)建模-視圖(4/10)分解視圖–顯示與“關(guān)聯(lián)的子模塊”關(guān)系相關(guān)聯(lián)的模塊使用視圖–顯示與“使用”關(guān)系相關(guān)聯(lián)的模塊

（即，一個(gè)模塊使用另一模塊提供的服務(wù)）分層視圖–顯示被劃分為相關(guān)和連貫功能的模塊組。

每個(gè)組代表整體結(jié)構(gòu)中的一個(gè)層。類/泛化視圖–顯示稱為類的模塊，這些模塊通過關(guān)系的

“繼承”或“實(shí)例”關(guān)聯(lián)23視圖的類型(2/3)軟件體系結(jié)構(gòu)建模-視圖(5/10)進(jìn)程視圖–顯示通過通信、同步和排除操作連接的進(jìn)程或線程并發(fā)視圖–顯示組件和連接器，其中連接器代表“邏輯線程”共享數(shù)據(jù)（存儲庫）視圖–顯示創(chuàng)建、存儲和訪問持久數(shù)據(jù)的組件和連接器客戶端-服務(wù)器視圖–顯示協(xié)作的客戶端和服務(wù)器以及它們之間的連接器（即它們共享的協(xié)議和消息）24視圖的類型(3/3)軟件體系結(jié)構(gòu)建模-視圖(6/10)部署視圖–顯示軟件元素及其對硬件和通信元素的分配實(shí)施視圖–顯示開發(fā)、集成和配置控制環(huán)境中的軟件元素及其到文件結(jié)構(gòu)的映射工作分配視圖–顯示模塊及其如何分配給負(fù)責(zé)實(shí)施和集成它們的開發(fā)團(tuán)隊(duì)25軟件應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)的規(guī)范稱為體系結(jié)構(gòu)描述。在IEEE1471的術(shù)語中，系統(tǒng)具有體系結(jié)構(gòu)，通過體系結(jié)構(gòu)說明書來描述。架構(gòu)描述選擇一個(gè)或多個(gè)視點(diǎn)。每個(gè)視點(diǎn)包含了一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的視圖視圖由一個(gè)或多個(gè)模型組成，并集中一個(gè)視點(diǎn)。架構(gòu)描述由一個(gè)或多個(gè)視圖組成?；谝晥D的體系結(jié)構(gòu)建模規(guī)范(1/3)軟件體系結(jié)構(gòu)建模-視圖(7/10)26邏輯視圖：支持行為要求。關(guān)鍵抽象，是對象或?qū)ο箢悺＿^程視圖：解決并發(fā)和分發(fā)。將線程映射到對象。開發(fā)視圖：組織軟件模塊，庫，子系統(tǒng)，開發(fā)單元。物理視圖：將其他元素映射到處理和通信節(jié)點(diǎn)。用例視圖：將其他視圖映射到重要的用例（這些用例被稱作場景）上對體系結(jié)構(gòu)加以說明，它們構(gòu)成了第5個(gè)視圖。Rational公司的Kruchten在1995年提出了用于體系結(jié)構(gòu)描述的“4+1”模型。該模型建立在由Perry&Wolf和BerryBoehm提出的體系結(jié)構(gòu)定義的基礎(chǔ)上?；谝晥D的體系結(jié)構(gòu)建模規(guī)范(2/3)軟件體系結(jié)構(gòu)建模-視圖(8/10)27Siemens四視圖（Hofmeister，Nord，Soni，2000年）：概念視圖模塊互連視圖執(zhí)行視圖代碼視圖Herzum&Sims(BusinessComponentFactory,1999年):技術(shù)架構(gòu)應(yīng)用架構(gòu)項(xiàng)目管理架構(gòu)功能架構(gòu)降低軟件成本的方法（Parnas等人，1980年代）模塊分解視圖：將模塊顯示為封裝單位；用于隔離變化以及實(shí)現(xiàn)其可修改性流程視圖：顯示流程及其在運(yùn)行時(shí)如何進(jìn)行同步和通信；用于實(shí)現(xiàn)性能使用視圖：顯示程序以及它們之間相互依賴關(guān)系；用于實(shí)現(xiàn)增量開發(fā)和快速部署子集的能力基于視圖的體系結(jié)構(gòu)建模規(guī)范(3/3)軟件體系結(jié)構(gòu)建模-視圖(9/10) 許多作者和方法都規(guī)定了一組標(biāo)準(zhǔn)的視圖，但是每個(gè)視圖都有一定的成本以及相應(yīng)的長處。因此，我們需要一種選擇視圖的方法。1.建立表格行:

列舉利益相關(guān)的系統(tǒng)架構(gòu)列:列舉可應(yīng)用于所記錄架構(gòu)的一組樣式。若利益相關(guān)的系統(tǒng)架構(gòu)x需要視圖y，則選中（x，y）框。2.適當(dāng)組合視圖以減少數(shù)量。3.根據(jù)需求對視圖進(jìn)行優(yōu)先排序（某些利益相關(guān)者可能有額外的權(quán)重）。如何選擇視圖軟件體系結(jié)構(gòu)建模-視圖(10/10)

UML和其他體系結(jié)構(gòu)描述方法相比有什么優(yōu)勢語言和符號UML架構(gòu)描述語言boxandline并非旨在記錄體系結(jié)構(gòu)信息。事實(shí)上標(biāo)準(zhǔn)語言UML2.0更好，它具有“組件”和“連接器”之類的體系結(jié)構(gòu)。始終使用圖例優(yōu)勢：靈活性。缺點(diǎn)：模糊，沒有工具支持1990年代許多研究的主題；在實(shí)踐中使用不多：Rapide，Wright，UniCon，ACME等…架構(gòu)描述語言（ADL）最近成為IEEE標(biāo)準(zhǔn)。軟件體系結(jié)構(gòu)建模-UML(1/18)UML與其他方法比較30“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，只有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。用例視圖(場景)從外部世界的角度描述正在建模的系統(tǒng)的功能。需要使用此視圖來描述系統(tǒng)應(yīng)該執(zhí)行的操作。所有其他視圖都依靠用例視圖（場景）來指導(dǎo)它們，這就是將模型稱為4+1的原因。該視圖通常包含用例圖，描述和概述圖。軟件體系結(jié)構(gòu)建模-UML(2/18)4+1視圖(1/3)31邏輯視圖描述系統(tǒng)各部分的抽象描述。用于建模系統(tǒng)的組成部分以及各組成部分之間的交互方式。通常包括類圖，對象圖，狀態(tài)圖和協(xié)作圖。過程視圖描述系統(tǒng)中的進(jìn)程。當(dāng)可視化系統(tǒng)中一定會發(fā)生的事情時(shí)，此視圖特別有用。該視圖通常包含活動圖。軟件體系結(jié)構(gòu)建模-UML(3/18)4+1視圖(2/3)32物理視圖描述如何將前三個(gè)視圖中所述的系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)為一組現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體。該視圖中的圖表展示了抽象部分如何映射到最終部署的系統(tǒng)中。該視圖通常包含部署圖。開發(fā)視圖描述系統(tǒng)的各部分如何被組織為模塊和組件。管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中的層非常有用。該視圖通常包含包圖和組件圖。軟件體系結(jié)構(gòu)建模-UML(4/18)4+1視圖(3/3)軟件體系結(jié)構(gòu)建模-UML(5/18)用例是幫助理解系統(tǒng)功能需求的寶貴工具，是系統(tǒng)提供的功能的描述。用于顯示若干角色以及這些角色與系統(tǒng)提供的用例之間的連接關(guān)系。重要的是記住用例代表了系統(tǒng)的外部視圖因此，不要期望用例與系統(tǒng)內(nèi)部的類之間存在任何關(guān)聯(lián)。軟件體系結(jié)構(gòu)建模-UML(6/18)用例圖（UseCase）類圖表示系統(tǒng)中的類和類與類之間的關(guān)系，它是對系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)的描述。

類圖的麻煩在于它們特別多樣化，這里有一些使用技巧：不要使用所有可用的符號。從簡單的東西開始：類，關(guān)聯(lián)，屬性，泛化和約束。僅在需要時(shí)才引入其他符號。概念類圖在探索業(yè)務(wù)語言時(shí)非常有用。不要為所有事物繪制模型；最好使用一些最新的圖表，而不要使用許多被遺忘的，過時(shí)的模型。軟件體系結(jié)構(gòu)建模-UML(7/18)類圖（ClassDiagram）36對象圖是某個(gè)時(shí)間點(diǎn)系統(tǒng)中對象的快照，因?yàn)樗@示的是實(shí)例而不是類，所以通常稱為實(shí)例圖。對象圖對于顯示連接在一起的對象的示例很有用。在許多情況下，可以使用類圖精確地定義結(jié)構(gòu)，但是該結(jié)構(gòu)仍然難以理解。在這些情況下，幾個(gè)對象圖示例可能會起到很大作用。軟件體系結(jié)構(gòu)建模-UML(8/18)對象圖（ObjectDiagram）狀態(tài)圖（StateDiagram）狀態(tài)圖是描述類的對象所有可能的狀態(tài)以及事件發(fā)生時(shí)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件。通常，狀態(tài)圖是對類圖的補(bǔ)充。37擅長描述對象在多個(gè)用例中的行為，不太擅長描述涉及許多對象協(xié)作的行為。在使用狀態(tài)圖時(shí)，不要嘗試為系統(tǒng)中的每個(gè)對象繪制狀態(tài)圖。僅對明顯有特殊行為的對象使用狀態(tài)圖有助于了解發(fā)生了什么目前UI和控制對象是采用狀態(tài)圖描述最多的對象，因?yàn)樗麄冇卸喾N行為類型。軟件體系結(jié)構(gòu)建模-UML(9/18)協(xié)作（通信）圖（CommunicationDiagram）協(xié)作圖是一種交互圖，強(qiáng)調(diào)的是發(fā)送和接收消息的對象之間的組織結(jié)構(gòu)。一個(gè)協(xié)作圖顯示了一系列的對象及對象之間的聯(lián)系以及對象間發(fā)送和接收的消息。38描述對象間的協(xié)作關(guān)系，協(xié)作圖（通信圖）跟序列圖相似，顯示對象間的動態(tài)合作關(guān)系。主要問題是何時(shí)使用協(xié)作圖（通信圖），而不是更常見的序列圖。這在很大程度上取決于個(gè)人偏好：有些人喜歡一個(gè)而不是另一個(gè)。當(dāng)想強(qiáng)調(diào)呼叫序列時(shí)，選擇序列圖更好；當(dāng)想強(qiáng)調(diào)鏈接時(shí)，選擇協(xié)作圖(通信圖)更好。許多人發(fā)現(xiàn)，協(xié)作圖(通信圖)更容易在白板上更改，因此是探索替代方法的好方法。軟件體系結(jié)構(gòu)建模-UML(10/18)序列圖（SequenceDiagram）在軟件工程中，序列圖是對象交互的一種表現(xiàn)方式。主要用于按照交互發(fā)生的一系列順序，顯示對象之間的這些交互。39用來反映若干個(gè)對象間的動態(tài)協(xié)作關(guān)系，即隨著時(shí)間的推移，對象之間是如何交互的。用來查看單個(gè)用例中多個(gè)對象的行為。更多的是描述對象之間的協(xié)作，而不擅長對其行為的精確定義。在查看多個(gè)用例中單個(gè)對象的行為時(shí)，一般使用狀態(tài)圖。在查看多個(gè)用例或多個(gè)線程中的行為時(shí)，一般考慮使用活動圖。軟件體系結(jié)構(gòu)建模-UML(11/18)活動圖（ActivityDiagram）描述滿足用例要求所要進(jìn)行的活動以及活動間的約束關(guān)系，有利于識別并行活動。40巨大優(yōu)勢在于支持和鼓勵(lì)并行行為。這使得其成為工作流程和流程建模的絕佳工具，而UML2.0中的推動實(shí)際上大部分來自參與工作流的人。原則上，可以利用分叉和聯(lián)接的優(yōu)勢來描述并發(fā)程序的并行算法。軟件體系結(jié)構(gòu)建模-UML(12/18)包圖（PackageDiagram）包是在UML中用類似于文件夾的符號表示的模型元素的組合，允許從UML中獲取任何結(jié)構(gòu)，并將其元素分組到更高級別的單元中。41包可被用于UML的任何部分。系統(tǒng)中的每個(gè)元素都只能為一個(gè)包所有，一個(gè)包可嵌套在另一個(gè)包中使用包圖可以將相關(guān)元素歸入一個(gè)系統(tǒng)一個(gè)包中可包含附屬包、圖表或單個(gè)元素軟件體系結(jié)構(gòu)建模-UML(13/18)組件圖（ComponentDiagram）組件圖描述代碼構(gòu)件的物理結(jié)構(gòu)及各構(gòu)件之間的依賴關(guān)系。將系統(tǒng)劃分為組件并希望通過接口或組件細(xì)分為較低級別的結(jié)構(gòu)來顯示其相互關(guān)系。42主要目的是顯示系統(tǒng)組件間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。在以組件為基礎(chǔ)的開發(fā)（CBD）中，組件圖為架構(gòu)師提供一個(gè)開始為解決方案建模的自然形式。并允許一個(gè)架構(gòu)師驗(yàn)證系統(tǒng)的必需功能是由組件實(shí)現(xiàn)的。對于不同的小組是有用的交流工具。軟件體系結(jié)構(gòu)建模-UML(14/18)部署圖（DeploymentDiagram）部署圖定義系統(tǒng)中軟硬件的物理體系結(jié)構(gòu)。描述了一個(gè)運(yùn)行時(shí)的硬件結(jié)點(diǎn)，以及在這些結(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的軟