[计算机软件及应用]绪论和概述

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1、软件体系结构1.绪论李千目“建筑体系结构”9/18/20212©liqianmu@126.com“计算机体系结构”定义是1964年C.M.Amdahl在介绍IBM360系统时提出的：计算机体系结构是程序员所看到的计算机的属性，即概念性结构与功能特性。“软件体系结构”的概念是20世纪90年代中期DavidGarlan和MaryShaw在《AnIntroductiontoSoftwareArchitecture》中提到的。http://www.cs.utexas.edu/users/EWD/http://www.cs.utexas.edu/users/EWD/ewd01xx/EWD19

2、6.PDF9/18/20213©liqianmu@126.com软件体系结构是一个软件系统的高层结构，它高度抽象，超越了算法和数据结构，基本着眼点是系统结构和需求与实现之间的交互，是一个用于理解系统级目标的框架。MaryShaw和DavidGarlan认为，软件体系结构是软件设计过程中，超越计算中的算法设计和数据结构设计的一个层次。体系结构问题包括各方面的组织和全局控制结构，通信协议同步，数据存取，给设计元素分配特定功能，设计元素的组织，规模和性能，在各设计方案间进行选择等。9/18/20214©liqianmu@126.com软件体系结构对软件生命周期中的各个阶段以及项目的管理有着

3、重要的影响。体系结构设计是基于需求分析的一个迭代的过程，这就不可避免地会与需求分析阶段进行交互。体系结构的设计又是后续阶段详细设计的基础。在开发阶段，开发人员正确地理解系统的体系结构是开发工作顺利进行的前提。在测试阶段，体系结构对测试起指导作用。在维护阶段，维护中的大量时间都花费在对现存代码的理解上，如果原始的设计结构能够得到清楚和明确的表达，特别是高层次的表达，就可以大大减少花在这方面的时间，而如果不知道系统的体系结构则使维护工作很难进行。对于一些已经存在但是不知其体系结构的系统，甚至有必要进行体系结构重构。另外，体系结构对于项目的组织管理也具有重要的意义，合理的体系结构设计还有利

4、于开发任务在开发人员之间的分配，有利于开发人员之间关系的协调。9/18/20215©liqianmu@126.com综上所述，软件体系结构是整个软件设计成功的基础和关键所在：软件体系结构是软件开发中各种角色之间进行交流的手段软件体系结构是早期设计决策的体现软件体系结构制约着软件的质量属性软件体系结构是可重用的模型软件体系结构影响着开发和维护组织的组织结构软件体系结构为软件系统的整个开发过程都提供了有力的支持9/18/20216©liqianmu@126.com1、软件体系结构研究的主要内容软件体系结构描述语言体系结构描述构造与表示体系结构的设计、分析与验证体系结构发现、演化与重用基于

5、体系结构的软件开发方法特定领域的软件体系结构软件体系结构支持工具软件产品线体系结构9/18/20217©liqianmu@126.com（1）软件体系结构描述语言软件体系结构描述语言（ArchitectureDescriptionLanguage，简称为ADL）是一种形式化语言，它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的语法和概念框架。基于底层语义的工具为软件体系结构的表示、分析、演化、细化、设计过程等提供支持，包括构件、连接件和约束三个基本元素。主要的体系结构描述语言有C2，UniCon，MetaH，Aesop，SADL，Rapide，Wright等。ADL

6、的目的就是提供一种规范化的体系结构描述，以便与人交流，并能够用提供的工具对许多实例进行分析。9/18/20218©liqianmu@126.com（2）体系结构描述构造与表示按照一定的描述方法，用体系结构描述语言对体系结构进行说明的结果则称为体系结构的表示，而将描述体系结构的过程称为体系结构构造。在体系结构描述方面，Kruchten提出的“4+1”模型是当今软件体系结构描述的一个经典范例，该模型由逻辑视图、开发视图、过程视图和物理视图组成，并通过场景将这四种视图有机地结合起来，比较细致地描述了需求和体系结构之间的关系。而Booch从UML的角度出发给出了一种由设计视图、过程视图、实现

7、视图和部署视图，再加上一个用例视图构成的体系结构描述模型。IEEE于1995年成立了体系结构工作组，综合了体系结构描述研究的成果，并参考业界的体系结构描述的实践，起草了体系结构描述标准IEEEP1471。9/18/20219©liqianmu@126.com（3）体系结构的设计、分析与验证生成一个满足软件需求的体系结构的过程即为体系结构设计。体系结构设计的本质在于：将系统分解成相应的组成成分，并将这些成分重新组装成一个系统。软件体系结构设计是软件设计中非常