軟件體系結構

1、軟件體系結構課程報告一、簡答題: （每題10分，共40分）1簡述軟件體系結構建模中“4+1”視圖模型，并舉一示例模型。 答:4+1視圖模型從5個不同視角(邏輯視圖,進程視圖,物理視圖,開發(fā)視圖和場景視圖)來描述軟件體系結構.每一個視圖只關心系統(tǒng)的側面,5個視圖結合在一起才能反映系統(tǒng)的軟件體系結構的全部內容. 最終用戶:功能需求 編程人員:軟件管理開發(fā)視圖邏輯視圖場景視圖物理視圖進程視圖系統(tǒng)集成人員:性能可擴充性,吞吐量等. 系統(tǒng)工程人員:系統(tǒng)拓撲,安裝通信等.舉例:開發(fā)視圖. 開發(fā)視圖也稱為模塊視圖,主要側重于軟件模塊的組織和管理.軟件可通過程序庫或子系統(tǒng)進行組織,這樣,對于一個軟件系統(tǒng),就可

2、以由不同的人進行開發(fā).開發(fā)視圖要考慮軟件內部的需求,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)輸入輸出關系的模型圖和子系統(tǒng)圖來描述.層次結構風格.各種各樣的空中交通管制系統(tǒng)5 人機接口 離線工具 外部系統(tǒng) 測試工具特定的空中交通管理系統(tǒng)構件4 空中交通管制功能區(qū):飛行管理,雷達管理等 空中交通管制系統(tǒng)框架3 航空類,空中交通管理類分布式虛擬機2 支撐機制:通信,時間,存儲,資源管理等基本元素1 公用構件 底層服務2. 簡述層次體系結構風格及其特點，并舉一示例。答:層次系統(tǒng)組織成一個層次結構,每一層為上層服務,并作為下層客戶.連

3、接件通過決定層間如何交互的協(xié)議來定義,拓撲約束包括對相鄰層間交互的約束.這種風格支持基于可增加抽象層的設計.這樣,允許將一個復雜問題分解成一個增量步驟序列的實現(xiàn).由于每一層最多只影響兩層,同時只要給相鄰層提供相同接口,允許每一層用不同的方法實現(xiàn),同樣為軟件重用提供了強大的支持.分層同用協(xié)議.(1) .支持基于抽象程度遞增的系統(tǒng)設計,使設計師可以把一個復雜系統(tǒng)按遞增的步驟進行分解.(2) .支持功能增強,因為每一層至多和相鄰的上下層交互,因此功能的改變最多影響相鄰的上下層.(3) 支持重用,只要提供的服務接口定義不變,同一層的不同實現(xiàn)可以交換使用.不足之處:(1) .并不是每個系統(tǒng)都可以很容易的

4、劃分為分層的模式,甚至即使一個系統(tǒng)的邏輯結構是層次化的,出于對系統(tǒng)性能的考慮,系統(tǒng)設計師不得不把一些低級或高級的功能綜合起來.(2) 很難找到一個合適的,正確的層次抽象方法.過程調用 用戶系統(tǒng) 基本工具核心層各種構件體系結構需求3. 簡述基于體系結構的軟件開發(fā)過程并說明在實際軟件開發(fā)活動中如何實施。答:基于體系結構的軟件開發(fā)模型 體系結構設計(1).體系結構需求:需求是指用戶對目標軟件系統(tǒng)在 功能,行為,性能,設計約束等方面的期望.0:N體系結構文檔化 (1.1)需求獲取:是定義開發(fā)人員必須實現(xiàn)的0:M 軟件功能,使得用戶能完成他們的任體系結構復審 務,從而能滿足業(yè)務上的功能需求. (1.2)

5、標識結構:生成類圖,對類進行分組,體系結構實現(xiàn) 把類大包成構件. (1.3)需求評審:組織一個由不同代表組成的體系結構演化 小組,對體系結構需求及相關構件進行 仔細的審查.(2) .體系結構設計: (2.1)提出軟件體系結構模型. (2.2)把已標識的構件映射到軟件體系結構中. (2.3)分析構件之間的相互作用. (2.4)產(chǎn)生軟件體系結構 (2.5)設計評審.(3) .體系結構文檔化:主要輸出結果是體系結構需求規(guī)格說明和測試體系結構需求的質量設計說明書這兩個文檔.(4) .體系結構復審:目的是標識潛在的風險,及早發(fā)現(xiàn)體系結構設計中的缺陷和錯誤.包括體系結構能否滿足需求,質量需求是否在設計中得

6、到體現(xiàn),層次是否清晰,構件的劃分是否合理,文檔表達是否明確,構件的設計是否滿足功能與性能的要求等.(5) 體系結構實現(xiàn):用實體顯示出一個軟件體系結構,既要符合體系結構所描述的結構性設計決策,分割成規(guī)定的構件,按規(guī)定方式相互交互.(6) .體系結構演化:是使用系統(tǒng)演化步驟去修改應用,以滿足新的需求.(6.1)需求變動歸類.(6.2)制定體系結構演化計劃(6.3)修改,增加或刪除構件(6.4)更新構件相互作用6.5)構件組裝與測試6.6)技術評審(6.7)產(chǎn)生演化后的體系結構4. 簡述軟件體系結構ATAM評估過程，并設計一個軟件項目的評估日程安排。答:4.1。描述ATAM方法：1*ATAM方法步驟

7、簡介。2*獲取和分析技術。3*評估結果。4.2。描述業(yè)務動機：1*系統(tǒng)最重要的功能需求。2*技術，管理，經(jīng)濟或政治方面的約束條件。3*業(yè)務目標和環(huán)境。4*主要的風險承擔者，5*體系結構驅動因素。4.3。描述體系結構：1*技術約束。2*要與本系統(tǒng)交互的其他系統(tǒng)。3*用以滿足質量屬性要求的體系結構方法。4.4。確定體系結構方法：由設計師確定，有分析小組捕獲，但不進行分析。4.5。生產(chǎn)質量屬性效用樹：確定系統(tǒng)最重要的質量屬性目標，并對這些質量目標設置優(yōu)先級和細化。4.6。分析體系結構方法：1*理解體系結構方法。2*找出該方法的缺陷，3*找出該方法的敏感點。4*發(fā)現(xiàn)與其它方法的交互和權衡點。把最高優(yōu)先

8、級的質量屬性需求與實現(xiàn)他們的體系結構方法關聯(lián)起來。4.7。討論和分級場景：1*集體討論用例場景（描述風險承擔者期望使用信用的方式）和改變場景（描述風險承擔者所期望的系統(tǒng)在將來變更的方式）2*成長場景描述的是體系結構在中短期的改變，包括期望的修改，性能或可用性的變更，移植性，與其他軟件系統(tǒng)的集成等。3*一旦投票結果確定，所有的場景就可設置優(yōu)先級。4.8。分析體系結構方法：重復第六步工作，把新得到的最高優(yōu)先級場景與尚未得到的體系結構工作產(chǎn)品對應起來。4.9。描述評估結果：1*已文檔化了的體系結構方法，風格。2*場景及優(yōu)先級。3*基于屬性問題。4*效用樹。5*所發(fā)現(xiàn)的風險決策。6*已文檔化了的無風險

9、決策。7*所發(fā)現(xiàn)的敏感點和權衡點。開始時間所作工作第一天8:30介紹描述ATAM方法(第1步)第一階段10:00客戶描述業(yè)務動機(第2步)10:45休息11:00客戶描述體系結構(第3步)12:00確定體系結構方法(第4步)12:30中餐13:45生成質量屬性效用樹(第5步)14:45分析體系結構方法(第6步)15:45休息16:00分析體系結構方法(第6步)17:00休會中斷幾個星期第二天第二階段8:30介紹描述ATAM方法(第1步)9:15客戶描述業(yè)務環(huán)境/動機(第2步)10:00休息10:15客戶描述體系結構(第3步)11:15確定體系結構方法(第4步)12:00中餐13:00生成質量屬

10、性效用樹(第5步)14:00分析體系結構方法(第6步)15:30休息15:45分析體系結構方法(第6步)17:00休會第三天8:30介紹/扼要重述ATAM方法8:45分析體系結構方法(第6步)9:30討論場景（第7步）10:30休息10:45設置場景優(yōu)先級（第7步）11:15分析體系結構方法(第8步)12:30中餐13:30分析體系結構方法(第8步)14:45準備匯報結果/休息15:30描述結果（第9步）16:00進一步的分析/角色的分配17:00休會二、論述題：（30分）選取目前構件模型中OMG的CORBA、Sun的EJB、Microsoft的DCOM之一，論述模型的結構、特點以及使用該技術

11、開發(fā)構件的過程，并舉一示例。答：Sun的EJB構件模型EJB是用于開發(fā)和部署多層結構的、分布式的、面向對象的Java應用系統(tǒng)的跨平臺的構件體系結構。提供了讓客戶端使用的分布式對象的框架。簡化了企業(yè)級軟件的開發(fā)。EJB容器提供了目錄服務，事務管理，安全等。EJB的類型：（1） 。會話Bean：與所在客戶會話的生存周期一樣長，即在客戶交互期間有效。 1*無狀態(tài)會話Bean：一次對一個客戶提供業(yè)務邏輯而不在方法調用之間 保存客戶狀態(tài)，即調用完后，無狀態(tài)會話Bean就被釋放到緩沖池中。 2*狀態(tài)會話Bean：可以維持調用客戶的狀態(tài)并在方法調用之間維護客戶狀態(tài)。（2） 。實體Bean：代表了某個持久對象

12、，用于映射基礎數(shù)據(jù)庫表格，生成數(shù)據(jù)庫的對象視圖。 1*容器管理的持久性：負責同步bean狀態(tài)與基礎數(shù)據(jù)庫。 2*Bean管理的持久性：編程人員要在beande實現(xiàn)類中編碼所有需要的SQL 語句與JDBC調用。（3） 。消息驅動的bean：一些業(yè)務邏輯的消息使用者。EJB的特點：1*清晰的體系結構：支持多層應用體系結構和基于構件開發(fā)。2*簡化的編程模型：只需要關注服務的實現(xiàn)，其余事務有EJB容器完成。3*通用的編程模型。4*易移植性：可以部署到任何兼容的EJB容器中。5*支持事務處理：可以通過代碼外的描述定義事務處理。6*可擴展性：可隨應用的增長而擴展，并提供了負載平衡。7*安全性：由EJB服務

13、器提供資源的訪問權限控制。EJB至少包括四個元素：主接口，組件接口（Remote或Local接口），Bean實現(xiàn)類和部署描述項。開發(fā)EJB組件的設計過程：Online-BookStore1. 目標規(guī)劃： （1）系統(tǒng)的用戶登錄及身份驗證要求。 1*系統(tǒng)用戶注冊。 2*驗證用戶的注冊信息。 3*系統(tǒng)用戶進入系統(tǒng)時的身份驗證。（2）在線圖書銷售系統(tǒng)要求 1*允許用戶瀏覽所有圖書。 2*允許登錄用戶購買自己喜歡的圖書。 3*允許用戶對購物車進行管理。 4*系統(tǒng)實現(xiàn)訂單的處理。 5*系統(tǒng)完成整個的購物流程。2. 系統(tǒng)規(guī)劃 （1）系統(tǒng)結構層次 1*客戶層：使用Web瀏覽器。 2*表示層：使用JSP+Jav

14、aBean。 3*業(yè)務層：使用EJB中的會話Bean。 4*集成層：通過EJB中的實體Bean連接到數(shù)據(jù)庫。 5*資源層：J2EE中提供的各種資源。 （2）數(shù)據(jù)模型：產(chǎn)品（Book）模型，賬戶（Account）模型，訂單（AccountOrder） Category Supplier 模型。ShoppingCart BookAccountOrderAccountOrderItem3. EJB的設計 （1）體系結構分層的設計：Online-BookStore的系統(tǒng)層次結構瀏覽器客戶層：面向用戶小服務表示層：處理客戶層EJB業(yè)務層：封裝業(yè)務邏輯數(shù)據(jù)庫JDBC集成層：連接外部資源層：組件引用的系統(tǒng)4

15、.層次模式的選擇（1）表示層模式： 1*截取過濾器：促進請求的預先處理和后處理。 2*前端控制器：提供請求處理的集中控制器。 （2）商業(yè)層模式： 1*值對象：通過減少網(wǎng)絡對話，以加速層之間的數(shù)據(jù)交換。 2*會話外觀；隱藏業(yè)務對象復雜性，集中化工作處理。 3*服務器定位：封裝業(yè)務服務查找和創(chuàng)建的復雜性，定位業(yè)務服務工場。5. 實體Bean（數(shù)據(jù)）和會話Bean（業(yè)務過程）的合理分配6. 狀態(tài)會話Bean和無狀態(tài)會話Bean的選擇（1） 狀態(tài)會話Bean：在Online-BookStore的購物車中，客戶被分配到一個購物車，整個會話期間，客戶獨占使用這個購物車，購物過程中可能從購物車中拿出一些商品

16、，最后查詢購物車中的所有內容并結帳，然后離開商店。這些不同方法之間的狀態(tài)數(shù)據(jù)都需要保留下來，所以適合使用狀態(tài)會話Bean實現(xiàn)。（2） 無狀態(tài)會話Bean：在Online-BookStore的賬戶模塊中，因生成一個新的注冊用戶和判斷用戶是否登錄，都是一次性的業(yè)務處理，可以使用無狀態(tài)會話Bean7. Bean管理持久性和容器管理持久性的選擇在Online-BookStore的實體中Bean使用的都是CMP管理持久性。8. 遠程接口和本地接口的選擇在Online-BookStore的實體中Bean使用的都是本地接口，讓會話Bean來訪問實體Bean，隱藏了實體Bean的各個細節(jié)。而所有的會話Bean

17、，采用遠程接口，是客戶可以訪問會話Bean。三、應用題：（30分）選取自己熟悉的領域，根據(jù)客戶提出的功能需求應用MVC模式設計一應用系統(tǒng)的軟件體系結構。要求必須說明清楚每層的接口、服務類。MVC模式能使界面（View）和數(shù)據(jù)（Model）能有效的分開，由控制器（Controller）去控制。電子時鐘的例子1. 首先我們來看一下Model,Model按照我的理解是數(shù)據(jù),就是所有的共用數(shù)據(jù)都是存儲在Model里面的,時鐘里有這樣的數(shù)據(jù),小時,分鐘,秒;現(xiàn)在我們來建立一個Model,ModelLocator.as：packagenet.smilecn.clock.modelimportflash.e

18、vents.EventDispatcher;importflash.events.Event; publicclassModelLocatorextendsEventDispatcher privatevar_hour:String;privatevar_minutes:String; privatevar_second:String;publicfunctionModelLocator():voidpublicfunctiongethour():Stringreturn_hour; publicfunctionsethour(value:String):void_hour=value;dis

19、patchEvent(newEvent(changeHour);publicfunctiongetminutes():Stringreturn_minutes;publicfunctionsetminutes(value:String):void _minutes=value; dispatchEvent(newEvent(changeMinutes); publicfunctiongetsecond():String return_second; publicfunctionsetsecond(value:String):void _ second=value; dispatchEvent(

20、newEvent(changeSecond); 這個代碼應該會好懂,這里ModelLocator繼承了EventDispatcher這個類,繼承這個類的原因是ModelLocator需要用dispatchEvent發(fā)消息出去。再來看一下Controller.as這個類：packagenet.smilecn.clock.controlimportflash.utils.Timer;importflash.events.TimerEvent;importnet.smilecn.clock.model.ModelLocator; publicclassController privatevar_mo

21、del:ModelLocator; privatevar_timer:Timer; publicfunctionController(model:ModelLocator):void_model=model; publicfunctionstartTime():void _timer=newTimer(1000,0); _timer.addEventListener(TimerEvent.TIMER,timerHandler); _timer.start(); privatefunctiontimerHandler(event:TimerEvent):voidvarnowDate:Date=n

22、ewDate();_model.hour=nowDate.getHours()9?String(nowDate.getHours():0+nowDate. getHours();_model.minutes=nowDate.getMinutes()9?String(nowDate.getMinutes():0+nowDate.getMinutes();_model.second=nowDate.getSeconds()9?String(nowDate.getSeconds():0+nowDate.getSeconds(); 這個類中我們用到了Timer類，因為我們用的是時鐘，所以需要一個定時器

23、，Timer是一個很好的定時器，Timer(1000,0)，這里 1000是指1000毫秒，就是1秒鐘觸發(fā)一次定時鐘，0表示次數(shù)，這里0是無限次，如果是大于0的數(shù)就是這個數(shù)的次數(shù)。偵聽 TimerEvent.TIMER事件就是1秒鐘去執(zhí)行一次timerHandler方法，timerHandler方法的功能是得到當前的時間然后去改變_model里面的值，再看一下ModelLocator.as里面的代碼，當hour,minutes,second的值改變的時候就會去發(fā)消息出去，那么誰來偵聽這些消息呢，當然是View,現(xiàn)在來看下View.as：packagenet.smilecn.clock.view

24、importflash.display.Sprite;importflash.events.Event;importflash.text.TextField;importnet.smilecn.clock.model.ModelLocator;importnet.smilecn.clock.control.Controller;publicclassViewextendsSpriteprivatevar_model:ModelLocator;privatevar_controller:Controller;privatevartime_txt:TextField; publicfunction

25、View(model:ModelLocator,controller:Controller):void _model=model; _controller=controller; time_txt=newTextField(); addChild(time_txt); _model.addEventListener(changeHour,changeTimeHandler); _model.addEventListener(changeMinutes,changeTimeHandler); _model.addEventListener(changeSecond,changeTimeHandler); _controller.startTime(); privatefunctionchangeTimeHandler(event:Event):voidtime_txt.text=_model.hour+:+_model.minutes+:+_model.second; 在View里面，偵聽了_model的事件，所以當收到