wkd軟件體系結(jié)構(gòu)課件

1、wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)Software Architecture教師：王凱東副教授，碩士導(dǎo)師(歡迎同學(xué)報(bào)考或報(bào)送研究生)Email：wkd軟件體系結(jié)構(gòu)Core Material(教材及參考書)軟件體系結(jié)構(gòu)（第二版），張友生，北京：清華大學(xué)出版社，軟件體系結(jié)構(gòu)（第二版），張友生，北京：清華大學(xué)出版社，2006.軟件體系結(jié)構(gòu)原理、方法與實(shí)踐，張友生，北京：清華大學(xué)出軟件體系結(jié)構(gòu)原理、方法與實(shí)踐，張友生，北京：清華大學(xué)出版社，版社，2009.Mary Shaw, David Garlan 著軟件體系結(jié)構(gòu)，北京著軟件體系結(jié)構(gòu)，北京 : 清華大學(xué)清華大學(xué)出版社，出版社，2007.wk

2、d軟件體系結(jié)構(gòu)Core Material(教材及參考書)Bass L, Clements P, Kazman R, Software Architecture in Practice, 2nd Edition, Addison Wesley, 2003.(軟件構(gòu)架實(shí)踐，第二版，清華大學(xué)出版社軟件構(gòu)架實(shí)踐，第二版，清華大學(xué)出版社)Shaw M, Garlan D, Software Architecture Perspectives on an emerging discipline, Prentice Hall, 1996.（軟件體系結(jié)構(gòu)（軟件體系結(jié)構(gòu)一門初露端倪學(xué)科的展望，清華大學(xué)出版社）一

3、門初露端倪學(xué)科的展望，清華大學(xué)出版社）Stephen T.Albin, The Art of Software Architecture Design Methods and Techniques,2003. （軟件體系結(jié)構(gòu)的藝術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社）（軟件體系結(jié)構(gòu)的藝術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社）Eckel, B, Thinking in Patterns, MindView, wkd軟件體系結(jié)構(gòu)說明初步確定本課程的考核方法如下初步確定本課程的考核方法如下 平時(shí)平時(shí)+ +作業(yè)作業(yè) 10%20% % 考試考試 90%80% TA 輔導(dǎo)時(shí)間輔導(dǎo)時(shí)間 ：每周五第：每周五第5、6節(jié)課，在節(jié)課，在B608附近教師休

4、息室。附近教師休息室。wkd軟件體系結(jié)構(gòu)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)wkd軟件體系結(jié)構(gòu) 產(chǎn)生背景產(chǎn)生背景 -軟件的產(chǎn)生和發(fā)展的歷史軟件的產(chǎn)生和發(fā)展的歷史wkd軟件體系結(jié)構(gòu)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生機(jī)器指令編程機(jī)器指令編程（0和和1組成）組成）wkd軟件體系結(jié)構(gòu)回到過去！回到過去！wkd軟件體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)語言的產(chǎn)生計(jì)算機(jī)語言的產(chǎn)生1952年年MIT開始使用開始使用匯編語言匯編語言1954年年IBM公司開發(fā)了公

5、司開發(fā)了Fortran語言語言1960年，計(jì)算機(jī)權(quán)威刊物年，計(jì)算機(jī)權(quán)威刊物CACM上發(fā)表了上發(fā)表了“關(guān)于算法關(guān)于算法語言語言Algol60的報(bào)告的報(bào)告”1971，瑞士的，瑞士的Njklaus Wirth 在在 Algol的基的基礎(chǔ)上開始開發(fā)礎(chǔ)上開始開發(fā)Pascal語言語言同年，美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)同年，美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室的室的Dennis Ritche開發(fā)出開發(fā)出 C 語言語言各種面向?qū)ο蟮母呒?jí)語言各種面向?qū)ο蟮母呒?jí)語言各種高級(jí)語言的誕生各種高級(jí)語言的誕生使得人們有可能編制出使得人們有可能編制出越來越復(fù)雜的軟件系統(tǒng)越來越復(fù)雜的軟件系統(tǒng)wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件危機(jī)軟件危機(jī) 軟件的規(guī)模越來越龐大軟件的規(guī)模越

6、來越龐大 復(fù)雜度越來越高復(fù)雜度越來越高 交付時(shí)間相對(duì)短交付時(shí)間相對(duì)短產(chǎn)生軟件危機(jī)產(chǎn)生軟件危機(jī)wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件危機(jī)軟件危機(jī) 美國(guó)美國(guó)IBM公司在公司在1963年至年至1966年開發(fā)的年開發(fā)的IBM360機(jī)的操作系統(tǒng)。機(jī)的操作系統(tǒng)。這一項(xiàng)目花了這一項(xiàng)目花了5000人一年的工作量，最多時(shí)有人一年的工作量，最多時(shí)有1000人投入開發(fā)工人投入開發(fā)工作，寫出了近作，寫出了近100萬行源程序。萬行源程序。.據(jù)統(tǒng)計(jì)，這個(gè)操作系統(tǒng)每據(jù)統(tǒng)計(jì)，這個(gè)操作系統(tǒng)每次發(fā)行的新版本都是從前一版本中找出次發(fā)行的新版本都是從前一版本中找出1000個(gè)程序錯(cuò)誤而修正的個(gè)程序錯(cuò)誤而修正的結(jié)果。結(jié)果。.這個(gè)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人這個(gè)項(xiàng)目的負(fù)

7、責(zé)人F. D. BrooksF. D. Brooks事后總結(jié)了他在組織開發(fā)過程中的沉痛教訓(xùn)事后總結(jié)了他在組織開發(fā)過程中的沉痛教訓(xùn)時(shí)說：時(shí)說：“.正像一只逃亡的野獸落到泥潭中做垂死的掙扎，越是掙扎，正像一只逃亡的野獸落到泥潭中做垂死的掙扎，越是掙扎，陷得越深，最后無法逃脫滅頂?shù)臑?zāi)難。陷得越深，最后無法逃脫滅頂?shù)臑?zāi)難。.程序設(shè)計(jì)工作正像這樣一個(gè)泥程序設(shè)計(jì)工作正像這樣一個(gè)泥潭，潭，.一批批程序員被迫在泥潭中拼命掙扎，一批批程序員被迫在泥潭中拼命掙扎，.誰也沒有料到問題誰也沒有料到問題竟會(huì)陷入這樣的困境竟會(huì)陷入這樣的困境.”。IBM360IBM360操作系統(tǒng)的歷史教訓(xùn)成為軟件開發(fā)項(xiàng)目操作系統(tǒng)的歷史教訓(xùn)

8、成為軟件開發(fā)項(xiàng)目的典型事例為人們所記取。的典型事例為人們所記取。wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件危機(jī)軟件危機(jī) 軟件危機(jī)的表現(xiàn)：軟件危機(jī)的表現(xiàn)： 軟件成本日益增長(zhǎng)軟件成本日益增長(zhǎng) 開發(fā)進(jìn)度難以控制開發(fā)進(jìn)度難以控制 軟件質(zhì)量差軟件質(zhì)量差 軟件維護(hù)困難軟件維護(hù)困難wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件危機(jī)的主要表現(xiàn)軟件危機(jī)的主要表現(xiàn)wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件危機(jī)的主要表現(xiàn)軟件危機(jī)的主要表現(xiàn) 軟件成本日益增長(zhǎng)軟件成本日益增長(zhǎng) 2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代，軟件成本在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)成本中所占年代，軟件成本在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)成本中所占的比例為的比例為10%-20%10%-20%。到。到2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代中期，軟件成本在年代中期

9、，軟件成本在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所占的比例已經(jīng)增長(zhǎng)到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所占的比例已經(jīng)增長(zhǎng)到50%50%左右。左右。 而且，該數(shù)字還在不斷的遞增，下面是一組來自而且，該數(shù)字還在不斷的遞增，下面是一組來自美國(guó)空軍計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)：美國(guó)空軍計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)：19551955年，軟件費(fèi)用約占總年，軟件費(fèi)用約占總費(fèi)用的費(fèi)用的18%18%，19701970年達(dá)到年達(dá)到60%60%，19751975年達(dá)到年達(dá)到72%72%，19801980年年達(dá)到達(dá)到80%80%，19851985年達(dá)到年達(dá)到85%85%左右。左右。wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件危機(jī)的主要表現(xiàn)軟件危機(jī)的主要表現(xiàn)開發(fā)進(jìn)度難以控制開發(fā)進(jìn)度難以控制 在軟件開發(fā)過程中，

10、用戶需求變化等各種意想不到的情在軟件開發(fā)過程中，用戶需求變化等各種意想不到的情況層出不窮，令軟件開發(fā)過程很難保證按預(yù)定的計(jì)劃實(shí)況層出不窮，令軟件開發(fā)過程很難保證按預(yù)定的計(jì)劃實(shí)現(xiàn)，給項(xiàng)目計(jì)劃和論證工作帶來了很大的困難?，F(xiàn)，給項(xiàng)目計(jì)劃和論證工作帶來了很大的困難。 盲目增加軟件開發(fā)人員并不能成比例的提高軟件開發(fā)能盲目增加軟件開發(fā)人員并不能成比例的提高軟件開發(fā)能力。相反，隨著人員數(shù)量的增加，人員的組織、協(xié)調(diào)、力。相反，隨著人員數(shù)量的增加，人員的組織、協(xié)調(diào)、通信、培訓(xùn)和管理等方面的問題將更為嚴(yán)重。通信、培訓(xùn)和管理等方面的問題將更為嚴(yán)重。wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件危機(jī)的主要表現(xiàn)軟件危機(jī)的主要表現(xiàn)軟件質(zhì)量差軟件

11、質(zhì)量差 由于缺乏工程化思想的指導(dǎo)，程序員幾乎總是習(xí)慣由于缺乏工程化思想的指導(dǎo)，程序員幾乎總是習(xí)慣性的以自己的想法去代替用戶對(duì)軟件的需求，軟件設(shè)性的以自己的想法去代替用戶對(duì)軟件的需求，軟件設(shè)計(jì)帶有隨意性，很多功能只是程序員的一廂情愿而已，計(jì)帶有隨意性，很多功能只是程序員的一廂情愿而已，這是造成軟件令人不滿意的重要因素。這是造成軟件令人不滿意的重要因素。 軟件項(xiàng)目即使能按預(yù)定日期完成，結(jié)果卻不盡人軟件項(xiàng)目即使能按預(yù)定日期完成，結(jié)果卻不盡人意。意。1965年至年至1970年，美國(guó)范登堡基地發(fā)射火箭多年，美國(guó)范登堡基地發(fā)射火箭多次失敗，絕大部分故障是由應(yīng)用程序錯(cuò)誤造成的。次失敗，絕大部分故障是由應(yīng)用程

12、序錯(cuò)誤造成的。wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件危機(jī)的主要表現(xiàn)軟件危機(jī)的主要表現(xiàn)軟件維護(hù)困難軟件維護(hù)困難 由于在軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中，沒有嚴(yán)格遵循軟件開發(fā)由于在軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中，沒有嚴(yán)格遵循軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，各種隨意性很大，沒有完整的真實(shí)反映系統(tǒng)狀況標(biāo)準(zhǔn)，各種隨意性很大，沒有完整的真實(shí)反映系統(tǒng)狀況的記錄文檔，給軟件維護(hù)造成了巨大的困難。的記錄文檔，給軟件維護(hù)造成了巨大的困難。 特別是在軟件使用過程中，原來的開發(fā)人員可能因各種特別是在軟件使用過程中，原來的開發(fā)人員可能因各種原因已經(jīng)離開原來的開發(fā)組織，使得軟件幾乎不可維護(hù)。原因已經(jīng)離開原來的開發(fā)組織，使得軟件幾乎不可維護(hù)。 有資料表明，工業(yè)界為維護(hù)軟件支付的

13、費(fèi)用占全部硬件有資料表明，工業(yè)界為維護(hù)軟件支付的費(fèi)用占全部硬件和軟件費(fèi)用的和軟件費(fèi)用的40-75%40-75%wkd軟件體系結(jié)構(gòu)人員構(gòu)成人員構(gòu)成: 微軟產(chǎn)品組實(shí)例微軟產(chǎn)品組實(shí)例 Windows 2000 Team 開發(fā)人員900 測(cè)試人員1800 程序經(jīng)理450 文檔人員100 本地化人員110 內(nèi)部IT50 市場(chǎng)人員100 培訓(xùn)人員115 技術(shù)支持人員 600 技術(shù)傳播人員 1120 合計(jì)5345 wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件危機(jī)軟件危機(jī)軟件危機(jī)的原因 ? 用戶需求不明確 缺乏正確的理論指導(dǎo) 軟件規(guī)模越來越大 軟件復(fù)雜度越來越高wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件危機(jī)的原因軟件危機(jī)的原因 用戶需求不明確 在軟件

14、開發(fā)完成之前，用戶不清楚軟件的具體需求； 用戶對(duì)軟件需求的描述不精確，可能有遺漏、有二義性、甚至有錯(cuò)誤； 在軟件開發(fā)過程中，用戶還提出修改軟件功能、界面、支撐環(huán)境等方面的要求； 開發(fā)人員對(duì)用戶需求的理解與用戶本來愿望有差異。 wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件危機(jī)的原因軟件危機(jī)的原因 缺乏正確的理論指導(dǎo) 缺乏有力的方法學(xué)和工具方面的支持。由于軟件不同于大多數(shù)其他工業(yè)產(chǎn)品，其開發(fā)過程是復(fù)雜的邏輯思維過程，其產(chǎn)品極大程度地依賴于開發(fā)人員高度的智力投入。由于過分地依靠程序設(shè)計(jì)人員在軟件開發(fā)過程中的技巧和創(chuàng)造性，加劇軟件產(chǎn)品的個(gè)性化，也是發(fā)生軟件危機(jī)的一個(gè)重要原因。 wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件危機(jī)的原因軟件危機(jī)的原因

15、 軟件規(guī)模越來越大 隨著軟件應(yīng)用范圍的增廣，軟件規(guī)模愈來愈大。大型軟件項(xiàng)目需要組織一定的人力共同完成，而多數(shù)管理人員缺乏開發(fā)大型軟件系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，而多數(shù)軟件開發(fā)人員又缺乏管理方面的經(jīng)驗(yàn)。各類人員的信息交流不及時(shí)、不準(zhǔn)確、有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生誤解。 軟件項(xiàng)目開發(fā)人員不能有效地、獨(dú)立自主地處理大型軟件的全部關(guān)系和各個(gè)分支，因此容易產(chǎn)生疏漏和錯(cuò)誤。 wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件危機(jī)的原因軟件危機(jī)的原因 軟件復(fù)雜度越來越高 軟件不僅僅是在規(guī)模上快速地發(fā)展擴(kuò)大，而且其復(fù)雜性也急劇地增加。軟件產(chǎn)品的特殊性和人類智力的局限性，導(dǎo)致人們無力處理“復(fù)雜問題”。 所謂“復(fù)雜問題”的概念是相對(duì)的，一旦人們采用先進(jìn)的組織形式、開發(fā)方

16、法和工具提高了軟件開發(fā)效率和能力，新的、更大的、更復(fù)雜的問題又?jǐn)[在人們的面前。 wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件危機(jī)軟件危機(jī)如何克服軟件危機(jī)？wkd軟件體系結(jié)構(gòu)wkd軟件體系結(jié)構(gòu)What is Software Engineering?Software engineering is the activities and tasks that creates a software product. There are five main areas, these are: Analysis Design Development (To most engineers, this is the most im

17、portant) Testing Maintenancewkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件工程（教材定義） 軟件工程是用工程、科學(xué)和數(shù)學(xué)的原則與方軟件工程是用工程、科學(xué)和數(shù)學(xué)的原則與方法來研制、維護(hù)計(jì)算機(jī)軟件的有關(guān)技術(shù)和管理方法來研制、維護(hù)計(jì)算機(jī)軟件的有關(guān)技術(shù)和管理方法。法。軟件工程包括三個(gè)要素：軟件工程包括三個(gè)要素： 軟件工程方法軟件工程方法 軟件工程工具軟件工程工具 軟件工程的過程軟件工程的過程wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件工程軟件工程 軟件開發(fā)模型：軟件開發(fā)模型： 瀑布模型瀑布模型 演化模型演化模型 螺旋模型螺旋模型 增量模型增量模型 噴泉模型噴泉模型 智能模型智能模型wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生和

18、發(fā)展軟件體系結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生和發(fā)展wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生和發(fā)展軟件體系結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生和發(fā)展 起初，人們把軟件設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法上。起初，人們把軟件設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法上。 隨著軟件系統(tǒng)規(guī)模越來越大、越來越復(fù)雜，整個(gè)系統(tǒng)隨著軟件系統(tǒng)規(guī)模越來越大、越來越復(fù)雜，整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和規(guī)格說明顯得越來越重要。的結(jié)構(gòu)和規(guī)格說明顯得越來越重要。 對(duì)于大規(guī)模的復(fù)雜軟件系統(tǒng)來說，對(duì)總體的系統(tǒng)結(jié)對(duì)于大規(guī)模的復(fù)雜軟件系統(tǒng)來說，對(duì)總體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和規(guī)格說明比起對(duì)計(jì)算的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選構(gòu)設(shè)計(jì)和規(guī)格說明比起對(duì)計(jì)算的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇已經(jīng)變得明顯重要的多。擇已經(jīng)變得明顯重要的多。 對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)地

19、、深入地研究將會(huì)成為提高對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)地、深入地研究將會(huì)成為提高軟件生產(chǎn)率和解決軟件維護(hù)問題的新的最有希望的途軟件生產(chǎn)率和解決軟件維護(hù)問題的新的最有希望的途徑。徑。wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生、興起和發(fā)展軟件體系結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生、興起和發(fā)展 事實(shí)上，軟件總是有體系結(jié)構(gòu)的，不存在沒有事實(shí)上，軟件總是有體系結(jié)構(gòu)的，不存在沒有體系結(jié)構(gòu)的軟件。體系結(jié)構(gòu)的軟件。 軟件體系結(jié)構(gòu)雖脫胎于軟件工程，但其形成同軟件體系結(jié)構(gòu)雖脫胎于軟件工程，但其形成同時(shí)借鑒了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中很時(shí)借鑒了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中很多寶貴的思想和方法，最近幾年軟件體系結(jié)構(gòu)多寶貴的思想和方法，最近幾年軟件體系

20、結(jié)構(gòu)研究已完全獨(dú)立于軟件工程的研究，成為計(jì)算研究已完全獨(dú)立于軟件工程的研究，成為計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)最新的研究方向和獨(dú)立學(xué)科分支。機(jī)科學(xué)的一個(gè)最新的研究方向和獨(dú)立學(xué)科分支。wkd軟件體系結(jié)構(gòu)What is Software Architecturewkd軟件體系結(jié)構(gòu)對(duì)房子進(jìn)行建模wkd軟件體系結(jié)構(gòu)What is Software Architecture 目前關(guān)于軟件體系結(jié)構(gòu)的定義有六十多種，目前關(guān)于軟件體系結(jié)構(gòu)的定義有六十多種，有的定義從構(gòu)造的角度來審視軟件體系結(jié)構(gòu)，有有的定義從構(gòu)造的角度來審視軟件體系結(jié)構(gòu)，有的側(cè)重于從體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格、模式和規(guī)則角度來考的側(cè)重于從體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格、模式和規(guī)則角度來考慮

21、。慮。wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)的定義 Dewayne Perry和和A1exander Wo1f 軟件體系結(jié)構(gòu)是具有一定形式的結(jié)構(gòu)化元素，即構(gòu)件軟件體系結(jié)構(gòu)是具有一定形式的結(jié)構(gòu)化元素，即構(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。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)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，數(shù)據(jù)構(gòu)件是被加工的處理構(gòu)件負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，數(shù)據(jù)構(gòu)件是被加工的信息，連接構(gòu)件把體系結(jié)構(gòu)的不同部分組合連接起來信息，連接構(gòu)件把體系結(jié)構(gòu)的不同部分組合連接起來。 這一定義注重區(qū)分處理構(gòu)件、數(shù)據(jù)構(gòu)件和連接構(gòu)件，這一定義注重區(qū)分處理構(gòu)件、數(shù)據(jù)構(gòu)件和連接構(gòu)件，這一方法在其他的定義和方法中基本上得到

22、保持。這一方法在其他的定義和方法中基本上得到保持。 wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)的定義 Mary Shaw和和David Garlan 軟件體系結(jié)構(gòu)是軟件設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)層次，這一層次超越軟件體系結(jié)構(gòu)是軟件設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)層次，這一層次超越計(jì)算過程中的算法設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。計(jì)算過程中的算法設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 體系結(jié)構(gòu)問題包括總體組織和全局控制、通訊協(xié)議、同步、體系結(jié)構(gòu)問題包括總體組織和全局控制、通訊協(xié)議、同步、數(shù)據(jù)存取，給設(shè)計(jì)元素分配特定功能，設(shè)計(jì)元素的組織，規(guī)模數(shù)據(jù)存取，給設(shè)計(jì)元素分配特定功能，設(shè)計(jì)元素的組織，規(guī)模和性能，在各設(shè)計(jì)方案間進(jìn)行選擇等。和性能，在各設(shè)計(jì)方案間進(jìn)行選擇等。 軟

23、件體系結(jié)構(gòu)處理算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之上關(guān)于整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)軟件體系結(jié)構(gòu)處理算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之上關(guān)于整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和描述方面的一些問題，如全局組織和全局控制結(jié)構(gòu)、關(guān)于計(jì)和描述方面的一些問題，如全局組織和全局控制結(jié)構(gòu)、關(guān)于通訊、同步與數(shù)據(jù)存取的協(xié)議，設(shè)計(jì)構(gòu)件功能定義，物理分布通訊、同步與數(shù)據(jù)存取的協(xié)議，設(shè)計(jì)構(gòu)件功能定義，物理分布與合成，設(shè)計(jì)方案的選擇、評(píng)估與實(shí)現(xiàn)等。與合成，設(shè)計(jì)方案的選擇、評(píng)估與實(shí)現(xiàn)等。wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)的定義 Kruchten 軟件體系結(jié)構(gòu)有四個(gè)角度，它們從不同方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行描述軟件體系結(jié)構(gòu)有四個(gè)角度，它們從不同方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行描述：概念角度描述系統(tǒng)的主要構(gòu)件及它們之間的關(guān)系；

24、模塊角度：概念角度描述系統(tǒng)的主要構(gòu)件及它們之間的關(guān)系；模塊角度包含功能分解與層次結(jié)構(gòu)；運(yùn)行角度描述了一個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)包含功能分解與層次結(jié)構(gòu)；運(yùn)行角度描述了一個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)；代碼角度描述了各種代碼和庫函數(shù)在開發(fā)環(huán)境中的組織。構(gòu)；代碼角度描述了各種代碼和庫函數(shù)在開發(fā)環(huán)境中的組織。 Hayes Roth 軟件體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)抽象的系統(tǒng)規(guī)范，主要包括用其行為軟件體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)抽象的系統(tǒng)規(guī)范，主要包括用其行為來描述的功能構(gòu)件和構(gòu)件之間的相互連接、接口和關(guān)系。來描述的功能構(gòu)件和構(gòu)件之間的相互連接、接口和關(guān)系。 wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)的定義 David Garlan 和和 Dewne Perry 軟

25、件體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)程序系統(tǒng)各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、它們之間的軟件體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)程序系統(tǒng)各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、它們之間的相互關(guān)系以及進(jìn)行設(shè)計(jì)的原則和隨時(shí)間演化的指導(dǎo)方針。相互關(guān)系以及進(jìn)行設(shè)計(jì)的原則和隨時(shí)間演化的指導(dǎo)方針。 Barry Boehm 軟件體系結(jié)構(gòu)包括一個(gè)軟件和系統(tǒng)構(gòu)件，互聯(lián)及約束的集軟件體系結(jié)構(gòu)包括一個(gè)軟件和系統(tǒng)構(gòu)件，互聯(lián)及約束的集合；一個(gè)系統(tǒng)需求說明的集合；一個(gè)基本原理用以說明這一構(gòu)合；一個(gè)系統(tǒng)需求說明的集合；一個(gè)基本原理用以說明這一構(gòu)件，互聯(lián)和約束能夠滿足系統(tǒng)需求。件，互聯(lián)和約束能夠滿足系統(tǒng)需求。 ？wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)的定義 Bass，Ctements 和和 Kazman 軟件體系結(jié)構(gòu)包

26、括一個(gè)或一組軟件構(gòu)件、軟件構(gòu)件的外部軟件體系結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或一組軟件構(gòu)件、軟件構(gòu)件的外部的可見特性及其相互關(guān)系。其中，的可見特性及其相互關(guān)系。其中，“軟件外部的可見特性軟件外部的可見特性”是是指軟件構(gòu)件提供的服務(wù)、性能、特性、錯(cuò)誤處理、共享資源使指軟件構(gòu)件提供的服務(wù)、性能、特性、錯(cuò)誤處理、共享資源使用等。用等。 wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)的定義 我們的定義我們的定義 軟件體系結(jié)構(gòu)為軟件系統(tǒng)提供了一個(gè)結(jié)構(gòu)、行為和軟件體系結(jié)構(gòu)為軟件系統(tǒng)提供了一個(gè)結(jié)構(gòu)、行為和屬性的高級(jí)抽象，由構(gòu)成系統(tǒng)的元素的描述、這些元屬性的高級(jí)抽象，由構(gòu)成系統(tǒng)的元素的描述、這些元素的相互作用、指導(dǎo)元素集成的模式以及這些模式的素

27、的相互作用、指導(dǎo)元素集成的模式以及這些模式的約束組成。約束組成。 軟件體系結(jié)構(gòu)不僅指定了系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)和拓?fù)浣Y(jié)軟件體系結(jié)構(gòu)不僅指定了系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且顯示了系統(tǒng)需求和構(gòu)成系統(tǒng)的元素之間的對(duì)構(gòu)，并且顯示了系統(tǒng)需求和構(gòu)成系統(tǒng)的元素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，提供了一些設(shè)計(jì)決策的基本原理。應(yīng)關(guān)系，提供了一些設(shè)計(jì)決策的基本原理。wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)的意義 體系結(jié)構(gòu)是風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)者進(jìn)行交流的手段體系結(jié)構(gòu)是風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)者進(jìn)行交流的手段 軟件體系結(jié)構(gòu)代表了系統(tǒng)的公共的高層次的抽象。軟件體系結(jié)構(gòu)代表了系統(tǒng)的公共的高層次的抽象。這樣，系統(tǒng)的大部分有關(guān)人員（即使不是全部）能把這樣，系統(tǒng)的大部分有關(guān)人員（即使不是

28、全部）能把它作為建立一個(gè)互相理解的基礎(chǔ)，形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，互它作為建立一個(gè)互相理解的基礎(chǔ)，形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，互相交流。相交流。 體系結(jié)構(gòu)提供了一種共同語言來表達(dá)各種關(guān)注和協(xié)體系結(jié)構(gòu)提供了一種共同語言來表達(dá)各種關(guān)注和協(xié)商，進(jìn)而對(duì)大型復(fù)雜系統(tǒng)能進(jìn)行理智的管理。這對(duì)項(xiàng)商，進(jìn)而對(duì)大型復(fù)雜系統(tǒng)能進(jìn)行理智的管理。這對(duì)項(xiàng)目最終的質(zhì)量和使用有極大的影響目最終的質(zhì)量和使用有極大的影響。 wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)的意義 體系結(jié)構(gòu)是早期設(shè)計(jì)決策的體現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)是早期設(shè)計(jì)決策的體現(xiàn) （1）軟件體系結(jié)構(gòu)明確了對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的約束條件）軟件體系結(jié)構(gòu)明確了對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的約束條件（2）軟件體系結(jié)構(gòu)決定了開發(fā)和維護(hù)組織的組織結(jié)構(gòu)）軟件體

29、系結(jié)構(gòu)決定了開發(fā)和維護(hù)組織的組織結(jié)構(gòu)（3）軟件體系結(jié)構(gòu)制約著系統(tǒng)的質(zhì)量屬性）軟件體系結(jié)構(gòu)制約著系統(tǒng)的質(zhì)量屬性（4）通過研究軟件體系結(jié)構(gòu)可能預(yù)測(cè)軟件的質(zhì)量）通過研究軟件體系結(jié)構(gòu)可能預(yù)測(cè)軟件的質(zhì)量（5）軟件體系結(jié)構(gòu)使推理和控制更改更簡(jiǎn)單）軟件體系結(jié)構(gòu)使推理和控制更改更簡(jiǎn)單（6）軟件體系結(jié)構(gòu)有助于循序漸進(jìn)的原型設(shè)計(jì)）軟件體系結(jié)構(gòu)有助于循序漸進(jìn)的原型設(shè)計(jì)（7）軟件體系結(jié)構(gòu)可以作為培訓(xùn)的基礎(chǔ)）軟件體系結(jié)構(gòu)可以作為培訓(xùn)的基礎(chǔ)wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)的意義 軟件體系結(jié)構(gòu)是可傳遞和可重用的模型軟件體系結(jié)構(gòu)是可傳遞和可重用的模型 軟件體系結(jié)構(gòu)級(jí)的重用意味著體系結(jié)構(gòu)的決策能在軟件體系結(jié)構(gòu)級(jí)的重用意味著體系結(jié)

30、構(gòu)的決策能在具有相似需求的多個(gè)系統(tǒng)中發(fā)生影響，這比代碼級(jí)的具有相似需求的多個(gè)系統(tǒng)中發(fā)生影響，這比代碼級(jí)的重用要有更大的好處。重用要有更大的好處。 通過體系結(jié)構(gòu)的抽象可以使設(shè)計(jì)者能夠?qū)σ恍┙?jīng)過通過體系結(jié)構(gòu)的抽象可以使設(shè)計(jì)者能夠?qū)σ恍┙?jīng)過實(shí)踐證明是非常有效的體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行重用，從而實(shí)踐證明是非常有效的體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行重用，從而提高設(shè)計(jì)效率和可靠性，大大降低設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。提高設(shè)計(jì)效率和可靠性，大大降低設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。 wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展史 Perry和和Wolf認(rèn)為認(rèn)為未來的年代是研究軟件體系結(jié)構(gòu)的時(shí)代未來的年代是研究軟件體系結(jié)構(gòu)的時(shí)代 wkd軟件體系結(jié)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)狀 軟

31、件體系結(jié)構(gòu)描述語言軟件體系結(jié)構(gòu)描述語言 體系結(jié)構(gòu)描述構(gòu)造與表示體系結(jié)構(gòu)描述構(gòu)造與表示 體系結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)與驗(yàn)證體系結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)與驗(yàn)證 體系結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)、演化與重用體系結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)、演化與重用 基于體系結(jié)構(gòu)的軟件開發(fā)方法基于體系結(jié)構(gòu)的軟件開發(fā)方法 特定領(lǐng)域的體系結(jié)構(gòu)框架特定領(lǐng)域的體系結(jié)構(gòu)框架 軟件體系結(jié)構(gòu)支持工具軟件體系結(jié)構(gòu)支持工具 軟件產(chǎn)品線體系結(jié)構(gòu)軟件產(chǎn)品線體系結(jié)構(gòu) 建立評(píng)價(jià)軟件體系結(jié)構(gòu)的方法建立評(píng)價(jià)軟件體系結(jié)構(gòu)的方法wkd軟件體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件與軟件重用 構(gòu)件模型及實(shí)現(xiàn)構(gòu)件模型及實(shí)現(xiàn) 軟件重用是指兩次或多次不同軟件開發(fā)過程中重復(fù)使用相同軟件重用是指兩次或多次不同軟件開發(fā)過程中重復(fù)使用相同或相近軟件元素

32、的過程。軟件元素包括程序代碼、測(cè)試用例、或相近軟件元素的過程。軟件元素包括程序代碼、測(cè)試用例、設(shè)計(jì)文檔、設(shè)計(jì)過程、需求分析文檔和領(lǐng)域分析知識(shí)。設(shè)計(jì)文檔、設(shè)計(jì)過程、需求分析文檔和領(lǐng)域分析知識(shí)。 把可重用的軟件元素稱為軟件構(gòu)件，簡(jiǎn)稱構(gòu)件?？芍赜玫能洶芽芍赜玫能浖胤Q為軟件構(gòu)件，簡(jiǎn)稱構(gòu)件?？芍赜玫能浖卦酱螅赜玫念w粒度越大。件元素越大，重用的顆粒度越大。 構(gòu)件的定義構(gòu)件的定義 構(gòu)件是指語義完整、語法正確和有可重用價(jià)值的單位軟件，構(gòu)件是指語義完整、語法正確和有可重用價(jià)值的單位軟件，是軟件重用過程中可以明確辨識(shí)的系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)上，它是是軟件重用過程中可以明確辨識(shí)的系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)上，它是語義描語義描述述、通

33、訊接口通訊接口和和實(shí)現(xiàn)代碼實(shí)現(xiàn)代碼的復(fù)合體。構(gòu)件的使用同它的開發(fā)、的復(fù)合體。構(gòu)件的使用同它的開發(fā)、生產(chǎn)無關(guān)。生產(chǎn)無關(guān)。wkd軟件體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件與軟件重用 構(gòu)件模型及實(shí)現(xiàn)構(gòu)件模型及實(shí)現(xiàn) 參考模型，描述模型，實(shí)現(xiàn)模型參考模型，描述模型，實(shí)現(xiàn)模型 構(gòu)件模型的三個(gè)主要流派構(gòu)件模型的三個(gè)主要流派 OMG（Object Management Group，對(duì)象管理集團(tuán)）的，對(duì)象管理集團(tuán)）的CORBA（Common Object Request Broker Architecture，通用對(duì)象請(qǐng)求代理結(jié)構(gòu)）通用對(duì)象請(qǐng)求代理結(jié)構(gòu)） Sun的的EJB（Enterprise Java Bean） Microsoft的

34、的DCOM（Distributed Component Object Model，分布式構(gòu)件對(duì)象模型）。，分布式構(gòu)件對(duì)象模型）。 wkd軟件體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件與軟件重用構(gòu)件獲取構(gòu)件獲取 （重用）（重用） 領(lǐng)域具有內(nèi)聚性和穩(wěn)定性特征，具有可重用性。領(lǐng)域具有內(nèi)聚性和穩(wěn)定性特征，具有可重用性。 從現(xiàn)有構(gòu)件中獲得符合要求的構(gòu)件，直接使用或作適應(yīng)性修從現(xiàn)有構(gòu)件中獲得符合要求的構(gòu)件，直接使用或作適應(yīng)性修改，得到可重用的構(gòu)件；改，得到可重用的構(gòu)件； 通過遺留工程，將具有潛在重用價(jià)值的構(gòu)件提取出來，得到通過遺留工程，將具有潛在重用價(jià)值的構(gòu)件提取出來，得到可重用的構(gòu)件；可重用的構(gòu)件； 從市場(chǎng)上購(gòu)買現(xiàn)成的商業(yè)構(gòu)件，即從

35、市場(chǎng)上購(gòu)買現(xiàn)成的商業(yè)構(gòu)件，即COTS（Commercial Off-The-Shell）構(gòu)件；）構(gòu)件； 開發(fā)新的符合要求的構(gòu)件。開發(fā)新的符合要求的構(gòu)件。wkd軟件體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件與軟件重用構(gòu)件管理構(gòu)件管理 構(gòu)件描述構(gòu)件描述 構(gòu)件分類與組織構(gòu)件分類與組織 人員及權(quán)限管理人員及權(quán)限管理wkd軟件體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件與軟件重用構(gòu)件管理構(gòu)件管理 構(gòu)件描述構(gòu)件描述 構(gòu)件模型是對(duì)構(gòu)件本質(zhì)的抽象描述，主要是為構(gòu)件的制作與構(gòu)件模型是對(duì)構(gòu)件本質(zhì)的抽象描述，主要是為構(gòu)件的制作與構(gòu)件的重用提供依據(jù)；構(gòu)件的重用提供依據(jù)； 從管理角度出發(fā)，也需要對(duì)構(gòu)件進(jìn)行描述，例如：實(shí)現(xiàn)方式、從管理角度出發(fā)，也需要對(duì)構(gòu)件進(jìn)行描述，例如：實(shí)現(xiàn)方式、

36、實(shí)現(xiàn)體、注釋、生產(chǎn)者、生產(chǎn)日期、大小、價(jià)格、版本和關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)體、注釋、生產(chǎn)者、生產(chǎn)日期、大小、價(jià)格、版本和關(guān)聯(lián)構(gòu)件等信息，它們與構(gòu)件模型共同組成了對(duì)構(gòu)件的完整描述。構(gòu)件等信息，它們與構(gòu)件模型共同組成了對(duì)構(gòu)件的完整描述。wkd軟件體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件與軟件重用構(gòu)件管理構(gòu)件管理 構(gòu)件分類與組織構(gòu)件分類與組織 關(guān)鍵字分類法關(guān)鍵字分類法 刻面分類法刻面分類法 超文本組織方法超文本組織方法 wkd軟件體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件與軟件重用 關(guān)鍵字分類法關(guān)鍵字分類法圖形用戶界面鍵盤事件處理拖放處理數(shù)據(jù)錄入對(duì)話框信息對(duì)話框文字窗口圖形窗口對(duì)話框菜單事件處理窗口點(diǎn)擊處理彈出式菜單主菜單wkd軟件體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件與軟件重用 刻面分類法刻面分

37、類法 思想來源于圖書館學(xué)思想來源于圖書館學(xué)舉例：舉例： 使用環(huán)境使用環(huán)境 應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域 功能功能 層次層次 表示方法表示方法wkd軟件體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件與軟件重用 超文本組織方法超文本組織方法 wkd軟件體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件與軟件重用構(gòu)件管理構(gòu)件管理 人員及權(quán)限管理人員及權(quán)限管理 一般來講，構(gòu)件庫系統(tǒng)可包括五類用戶，即注冊(cè)用戶、公共一般來講，構(gòu)件庫系統(tǒng)可包括五類用戶，即注冊(cè)用戶、公共用戶、構(gòu)件提交者、一般系統(tǒng)管理員和超級(jí)系統(tǒng)管理員。用戶、構(gòu)件提交者、一般系統(tǒng)管理員和超級(jí)系統(tǒng)管理員。 不同的職責(zé)，不同的權(quán)限，互相協(xié)作，共同維護(hù)構(gòu)件庫正不同的職責(zé)，不同的權(quán)限，互相協(xié)作，共同維護(hù)構(gòu)件庫正常運(yùn)作。常運(yùn)作。 wk

38、d軟件體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件與軟件重用構(gòu)件重用構(gòu)件重用 檢索與提取構(gòu)件檢索與提取構(gòu)件 理解與評(píng)價(jià)構(gòu)件理解與評(píng)價(jià)構(gòu)件 修改構(gòu)件修改構(gòu)件 構(gòu)件組裝構(gòu)件組裝wkd軟件體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件與軟件重用構(gòu)件重用構(gòu)件重用 檢索與提取構(gòu)件檢索與提取構(gòu)件 基于關(guān)鍵字的檢索基于關(guān)鍵字的檢索 刻面檢索法刻面檢索法 超文本檢索法超文本檢索法 其他檢索方法其他檢索方法wkd軟件體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件與軟件重用構(gòu)件重用構(gòu)件重用 理解與評(píng)價(jià)構(gòu)件理解與評(píng)價(jià)構(gòu)件 構(gòu)件的功能與行為 相關(guān)的領(lǐng)域知識(shí) 可適應(yīng)性約束條件與例外情形 可以預(yù)見的修改部分及修改方法wkd軟件體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件與軟件重用構(gòu)件重用構(gòu)件重用 修改構(gòu)件修改構(gòu)件 理想的情形是對(duì)庫中的構(gòu)件不作修改而直接用于新的軟件項(xiàng)理想的情形是對(duì)庫中的構(gòu)件不作修改而直接用于新的軟件項(xiàng)目。目。 但是，在大多數(shù)情況下，必須對(duì)構(gòu)件進(jìn)行或多或少的修改，但是，在大多數(shù)情況下，必須對(duì)構(gòu)件進(jìn)行或多或少的修改，以適應(yīng)新的需求。以適應(yīng)新的需求。 為了減少構(gòu)件修改的工作量，要求開發(fā)人員盡量使構(gòu)件的功為了減少構(gòu)件修改的工作量，要求開發(fā)人員盡量使構(gòu)件的功能、行為和接口設(shè)計(jì)更為抽象化、通用化和參數(shù)化。能、行為和接口設(shè)計(jì)更為抽象化、通用化和