软件体系结构（含软件设计模式）实验教学大纲
实验学时：10
一、实验教学的指导思想和教学目的
在软件逐渐趋于大型化、网络化、服务化的今天，软件设计模式与软件系统结构的选择与设计，面向对象思想的具体实施、可重用软构件的设计与应用以及可重用软件架构的设计与应用就变成当前解决软件危机、提高软件质量，降低软件维护成本的最重要的技术手段。软件工程相关领域数十年来的健康发展，已经在软件产业中形成了许许多多的技术。本课程将基于上述各类技术，结合实验过程中的开发实例使学生更好的了解最新的软件设计和开发思想。并能进行简单的应用和实践，并能合理将所学的只是有效的应用于自己承担的科研项目和接触的工程项目中。
二、实验教学的基本要求
本课程试验的基本要求有如下几点：
（1）理论联系实际：结合理论讲解，引入简单实例开发练习，使学生对所学的知识有更好的感性认识。
（2）学生须结合实际案例，通过实际动手和练习，对学习过的知识进行深入实践。
具体内容包括如下几个方面：
1、软构件技术实践，主要包括如下内容：
（1）CORBA构件实例练习；
（2）COM/COM+构件实例练习；
（3）EJB构件实例练习。
2、软件设计模式实践，主要包括如下内容：
（1）创建型设计模式练习，主要练习典型的创建型设计模式，比如工厂模式、抽象工厂模式和建造者模式；
（2）结构型设计模式练习，主要练习典型的结构型设计模式，比如适配器模式、装饰模式、代理模式、外观模式等；
（3）行为型设计模式练习，主要练习典型的行为型设计模式，比如中介者模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板模式、访问者模式。
四、实验考核
试验共分为6个单元，要求提交实验报告和所实现的程序代码。
五、实验项目表
第一部分：软构件开发练习
实验题目：利用课堂上所学过的软构件（Corba、COM和EJB）基本原理和构件实现方法，实现一个计算器程序，要求能够完成加、减、乘、除四类运算。
1、实验一：Corba实例练习
实验目的：
练习Corba构件的开发过程
开发环境：
（1）开发语言：corba IDL/J2EE
（2）客户端和服务器端运行在同一个Corba服务器上
实验步骤：
（1）用IDL定义Corba构件接口，要求在接口中定义四个运算操作（加、减、乘、除）；
（2）通过J2EE提供的IDL Java编译器生成客户端和服务器端编程所需要的接口文件和基类文件；
（3）引入基类文件实现运算器Corba组件；
（4）编写服务器程序；
（5）编写客户端程序；
（6）编译生成组件、服务器端和客户端目标代码；
（7）运行Corba命名服务：tnameserv，默认端口为900
（8）运行服务器端程序；
（9）运行客户端程序，验证加减乘除运算的正确性。
2、实验二：COM实例练习
实验目的：
练习COM构件的开发过程
开发环境：
（1）开发语言：VC++ 6.0
（2）客户端和服务器端均使用VC++ 6.0开发环境，服务器端和客户端程序运行在同一COM服务器上。
实验步骤：
（1）利用活动模板库（ATL）编写COM组件，要求在接口中定义四个运算操作（加、减、乘、除）；
（2）编译组件并完成注册；
（3）编写客户端程序；
（4）运行客户端程序，验证加减乘除运算的正确性。
3、实验三：EJB实例练习
实验目的：
练习EJB构件的开发过程
开发环境：
（1）开发语言：JDK/J2EE
（2）用无状态会话Bean（Stateless Session Bean）包装服务模块
（3）建议不使用NetBean和Eclipse等集成开发环境
实验步骤：
（1）定义Home接口和Remote接口，要求在Remote接口中定义四个运算操作（加、减、乘、除）；
（2）实现Session Bean组件程序；
（3）编译组件程序；
（4）在J2EE服务器上部署EJB组件；
（5）编写客户端程序
（6）运行客户端程序，验证加减乘除运算的正确性。
第二部分：软件设计模式开发练习
实验题目：利用课堂上所学过的各类软件设计模式（创建型设计模式、结构型设计模式和行为型设计模式）的基本原理、适用场景和模式实现方法，选择合适的设计模式，完成开发练习。
1、实验四：创建型设计模式练习
实验目的：
练习典型创建型设计模式开发过程
实验内容：
计算机由主机和显示器两个部分组成，模拟开发一个计算机组装程序，要求：
（1）用户组装计算机时，可选择高档、中档和低档三种类型，每个档次的计算机均有固定的标准配置（固定型号的主机和固定型号的显示器）系统应按照每个档次的标准配置自动完成计算机组装；
（2）涌现出多家生产计算机显示器的厂家，出现了不同品牌的显示器（比如戴尔品牌和三星品牌），每个显示器生产厂家均针对高中低档计算机推出了固定型号的显示器，用户安装计算机时可选择显示器品牌，并根据选定的档次和品牌自动完成计算机组装。
开发环境：
开发语言：VC++ 6.0
实验要求：
从工厂模式、抽象工厂模式和建造者模式中选择合适的模式完成上述案例开发，达到模拟演示效果即可。
2、实验五：结构型设计模式练习
实验目的：
练习典型结构型设计模式开发过程
实验内容：
研究生毕业时需要办理毕业证、学位证和派遣证，毕业证由学校教务处颁发，学位证由研究生院颁发，派遣证由学校派出所颁发，每个证件均需要毕业生一寸照片。模拟开发一个毕业生毕业手续办理程序，要求：（1）由专门的机构代理办理各种毕业手续；
（2）各个制证机构所要求的照片稍有不同，需要不同的装饰，毕业证的照片需要一个花边；学位证的照片底部需要打印上学位证号码；派遣证的照片底部需要打印派遣机构名称。
开发环境：
开发语言：VC++ 6.0
实验要求：
从适配器模式、代理模式、外观模式和装饰者模式中选择合适的模式完成上述案例开发，达到模拟演示效果即可。
3、实验六：行为型设计模式练习
实验目的：
练习典型行为型设计模式开发过程
实验内容：
软件体系结构实验课要求所有选课同学和课程旁听的同学按特定模板（模板中包括学生姓名、实验内容和实验结论）提交实验报告，模拟编写一个实验报告生成程序。
（1）按照预定的模板生成实验报告；
（2）为了管理方便，任课老师对模板进行了简单修改，在模板上添加了学生学号，并通知所有选课学生和旁听课程的学生按照新的模板撰写实验报告。
开发环境：
开发语言：VC++ 6.0
实验要求：
从中介者模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板模式和访问者模式中选择合适的模式完成上述案例开发，达到模拟演示效果即可。
【精品实验报告】软件体系结构设计模式实验报告软件体系结构 设计模式实验报告 学生姓名: 所在学院: 学生学号: 学生班级: 指导老师: 完成日期: 一、实验目的 熟练使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的设计模式，包括组合模式、外观模式、代理模式、观察者模式和策略模式，理解每一种设计模式的模式动机，掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式，并学会分析这些模式的使用效果。 二、实验内容 使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现组合模式、外观模式、代理模式、观察者模式和策略模式，包括根据实例绘制模式结构图、编写模式实例实现代码，运行并测试模式实例代码。 (1) 组合模式 使用组合模式设计一个杀毒软件(AntiVirus)的框架，该软件既可以对某个文件夹(Folder)杀毒，也可以对某个指定的文件(File)进行杀毒，文件种类包括文本文件TextFile、图片文件ImageFile、视频文件VideoFile。绘制类图并编程模拟实现。 (2) 组合模式 某教育机构组织结构如下图所示: 北京总部 教务办公室湖南分校行政办公室 教务办公室长沙教学点湘潭教学点行政办公室
教务办公室行政办公室教务办公室行政办公室 在该教育机构的OA系统中可以给各级办公室下发公文，现采用 组合模式设计该机构的组织结构，绘制相应的类图并编程模拟实现，在客户端代码中模拟下发公文。(注:可以定义一个办公室类为抽象叶子构件类，再将教务办公室和行政办公室作为其子类;可以定义一个教学机构类为抽象容器构件类，将总部、分校和教学点作为其子类。) (3) 外观模式 某系统需要提供一个文件加密模块，加密流程包括三个操作，分别是读取源文件、加密、保存加密之后的文件。读取文件和保存文件使用流来实现，这三个操作相对独立，其业务代码封装在三个不同的类中。现在需要提供一个统一的加密外观类，用户可以直接使用该加密外观类完成文件的读取、加密和保存三个操作，而不需要与每一个类进行交互，使用外观模式设计该加密模块，要求编程模拟实现。参考类图如下: reader = new FileReader();EncryptFacadecipher = new CipherMachine();writer = new FileWriter();-reader: FileReader-cipher: CipherMachine-writer: FileWriter +EncryptFacade () +fileEncrypt (String fileNameSrc,: voidString plainStr=reader.read(fileNameSrc); String fileNameDes)String
《软件体系结构》 实验：软件体系结构风格之应用
一、实验目的 通过 KWIC 实例分析，理解和掌握软件体系结构风格设计与实现。 二、实验容 多种软件风格设计与实现之 KWIC 实例： 1．采用主/子程序体系结构风格实现 KWIC 关键词索引系统 2．采用面向对象体系架构风格实现 KWIC 关键词索引系统 3．采用管道过滤 体系架构风格实现 KWIC 关键词索引系统 4．采用事件过程调用体系架构风格实现 KWIC 关键词索引系统 三、实验要求与实验环境 熟练掌握基于主/子程序体系结构风格的 KWIC 关键词索引系统，在此基础上， 完成基于面向对象体系架构风格的 KWIC 关键词索引系统设计与实现。选做基于 管道过滤体系架构风格的 KWIC 关键词索引系统；选做基于事件过程调用体系架 构风格的 KWIC 关键词索引系统。 实验课前完成实验报告的实验目的、实验环境、实验容、实验操作过程等 容；实验课中独立/团队操作完成实验报告的实验操作、实验结果及结论等容；每 人一台 PC 机，所需软件 Win2003/XP 、 UML 工具（ EclipseUML/ Rose/Visio/StartUML/）、Eclipse/MyEclipse、JDK6.0 等。 四、实验操作 1、采用主/子程序体系结构风格实现 KWIC 关键词索引系统 主程序/子程序风格（Main Program/Subroutine Style）将系统组织成层次结 构，包括一个主程序和一系列子程序。主程序是系统的控制器，负责调度各子程
序的执行。各子程序又是一个局部的控制器，调度其子程序的执行。设计词汇表： 主程序 main(), 子程序 shift(), sort() 方法，方法的调用，返回构件和连接件类 型： 构件：各类子程序，如 shift(),sort() 连接件：方法的调用基本的计算模型： 子程序有 shift(), sort()方法，shift() 对单词进行移位，sort()方法对单词进行 排序 风格的基本不变性： 主程序有顺序地调用子程序，单线程控制。 KWIC 的主/子程序体系结构风格示意图如下所示： 主程序/子程序风格的重要设计决策与约束有：
中南大学软件学院 软件体系结构 设计模式实验报告 学生姓名：宋昂 所在学院：软件学院 学生学号： 3901080115 学生班级：软件0801 指导老师：刘伟 完成日期： 2010-12-7
一、实验目的 熟练使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的设计模式，包括简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式和适配器模式，理解每一种设计模式的模式动机，掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式，并学会分析这些模式的使用效果。 二、实验内容 使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式和适配器模式，包括根据实例绘制模式结构图、编写模式实例实现代码，运行并测试模式实例代码。 (1) 简单工厂模式 使用简单工厂模式设计一个可以创建不同几何形状(Shape)的绘图工具类，如可创建圆形(Circle)、方形(Rectangle)和三角形(Triangle) 对象，每个几何图形都要有绘制draw()和擦除erase()两个方法，要求在绘制不支持的几何图形时，提示一个UnsupportedShapeException，绘制类图并编程实现。 (2) 简单工厂模式 使用简单工厂模式模拟女娲(Nvwa)造人(Person)，如果传入参数“M”，则返回一个Man 对象，如果传入参数“W”，则返回一个Woman对象，使用任意一种面向对象编程语言实现该场景。现需要增加一个新的Robot类，如果传入参数“R”，则返回一个Robot对象，对代码进行修改并注意女娲的变化。 (3) 工厂方法模式 某系统日志记录器要求支持多种日志记录方式，如文件记录、数据库记录等，且用户可以根据要求动态选择日志记录方式，现使用工厂方法模式设计该系统。用代码实现日志记录器实例，如果在系统中增加一个中的日志记录方式——控制台日志记录(ConsoleLog)，绘制类图并修改代码，注意增加新日志记录方式过程中原有代码的变化。
《软件体系结构》大作业（1） 学院：软件学院 课程名称：软件体系结构 专业班级： 学生姓名：学号： 学生姓名：学号： 指导教师： 完成时间：年月日 评分表 1、叙述各小组成员完成本题目的分工协作情况。 小组中的每个成员都先理解题目要求及涉及的设计模式，并一起完成代码编写。另外，组长负责文档制作。 2、评分表 序号姓名评分是否组长 1 2 作业正文需要包括以下内容： 1、作业题目内容的详细描述。 2、完成本题目所采用的软件设计模式名称及画出相应的类图，或者是所采用的 软件体系结构名称及画出相应的体系结构图。
3、画出完成本题目所设计程序的设计类图；如还有其他图，也一并画出。 4、完成本题目所设计的程序代码。 5、程序运行的典型界面截图
1、作业题目内容的详细描述。 【作业2.1-1】例2.3为使用工厂方法模式设计的汽车保险管理应用程序实例。现在需要 扩展例2.3的设计图，添加一个名为LuxuryCarInsurance的类，并且需要编写此类和其他需要添加的类的代码，详细要求参见光盘的相应作业部分。 【作业2.1-1】在例2.4中，设计并且实现了豪华（Super）和中等（Medium）别墅（House）与公寓（Condo）的查询。要求在该设计的基础上，增加一个新的类SemiDetacher（半独立式楼宇），并且编写代码，实现相应的查询功能，详细要求参见光盘的相应作业部分。 2、完成本题目所采用的软件设计模式名称及画出相应的类图，或者是所采用的软件体系结构名称及画出相应的体系结构图。 【作业2.1-1】采用的是工厂方法模式 【作业2.1-2】采用的是抽象方法模式
《计算机系统结构》教学大纲 （参考学时：约48学时） 1.课程的性质、目的和意义 计算机系统结构是计算机科学与技术专业（本科）必修的一门专业技术课。计算机系统结构是计算学科的重要分支之一。计算机的发展历史说明，计算机性能的不断提高主要依靠器件的变革和系统结构的改进。今天，在器件潜力几乎达到极限的情况下，计算机系统结构的改进尤为重要。 本课程是从外部来研究计算机系统,即使用者所看到的物理计算机的抽象;编写出能够在机器上正确运行的程序所必须了解到的计算机的属性;软硬件功能分配及分界面的确定。 通过本课程的学习，使学生建立计算机系统的完整概念;掌握计算机系统结构的基本概念、基本原理、基本结构和基本分析方法，为学生熟悉现代计算机系统特别是微型计算机系统的开发、应用和发展打下良好的基础。本课程应该注重培养学生对系统结构的分析能力，掌握系统结构设计的基本原则。即如何最合理地利用新器件，最大限度地发挥其潜力，设计并构成综合性能指标最佳的计算机系统。 本课程为计算机专业（本科）高年级课程，需要综合几乎所有计算机专业基础和相关的前继专业课程知识。主要有：计算机组成原理、汇编语言程序设计、高级语言程序设计、数据结构、操作系统、编译原理等课程。本课程的新内容为超标量处理机、超流水线处理机、向量处理机、并行处理机、线程级并行、多核处理器、多处理器系统及其并行计算等。 1.教学内容 本课程知识结构图如图1所示。
第一部分计算机系统结构的基础 1.教学内容 2.计算机的发展及其分类； 3.计算机系统多级层次结构和计算机系统结构的基本概念； 4.计算机系统设计的评价标准和定量原理； 5.软件、器件、应用对计算机系统结构的影响； 6.计算机系统的分类。 2．教学基本要求 1.熟练掌握内容:计算机系统层次结构，计算机系统结构定义，计算机组成定义，计算 机实现定义，系统结构、组成与实现的三者关系，透明性，计算机系统设计的定量分析原理（Amdahl定律，CPU性能公式，并行性原理，局部性原理），MIPS定义， MFLOPS定义。 2.掌握内容:弗林分类法，冯·诺依曼计算机特征，计算机系统结构的演变，软件、器 件、应用对计算机系统结构的影响，模拟与仿真。 3.了解内容:计算机系统结构的发展，计算机的分类，计算机系统设计的主要方法。 3．重点和难点 重点： 1.计算机系统结构，计算机组成和计算机实现是三个不同的概念； 2.计算机系统设计的定量分析原理（Amdahl定律，CPU性能公式，并行性原理，局部性 原理）； 3.系统结构的评价标准； 4.计算机系统结构的分类。 难点： 1.计算机系统设计的定量分析原理。 第二部分计算机指令系统 1.教学内容 1.数据类型； 2.寻址技术； 3.指令系统的设计； 4.指令系统的改进。 2．教学基本要求 1.熟练掌握内容：数据表示和数据结构，自定义数据表示，大端存储和小端存储，寻址 方式，指令格式的优化（Huffman编码法、扩展编码法），RISC的定义与特点,减少 指令平均执行周期数方法。
软件体系结构风格研究分析 软件体系结构风格研究，分析了各种风格的特点、优缺点，最后重点介绍了三层C/S软件体系结构。 20世纪60年代中期的软件危机使得人们开始重视软件工程的研究。起初，人们把软件设计的重点放在数据结构和算法的选择上。随着软件系统规模越来越大、越来越复杂，整个系统的结构显得越来越重要。 软件体系结构风格分析 最初的软件体系结构是Mainframe结构——客户、数据和程序都被集中在主机上，通常只有少量的GUI界面，对远程数据库的访问比较困难。随着PC的广泛应用，该结构逐渐被淘汰。在20世纪80年代中期出现了Client/Server分布式计算结构，应用程序的处理在客户机和服务器之间分担。随着大型软件系统的开发，这种结构在系统的部署和扩展性方面暴漏出不足。随着Inter的发展，一个更灵活的体系结构“三层/多层计算”体系结构应运而生。 Garlan和Shaw将通用软件体系结构风格总结为以下几类：
1.数据流风格：批处理序列;管道/过滤器。 2.调用/返回风格：主程序/子程序;面向对象风格;层次结构。 3.独立构件风格：进程通讯;事件系统。 4.虚拟机风格：解释器;基于规则的系统。 5.仓库风格：数据库系统;超文本系统;黑板系统。C2风格是最常用的一种软件体系结构风格。从C2风格的组织规则和结构图中，我们可以得出，C2风格具有以下特点： (1)系统中的构件可实现应用需求，并能将任意复杂度的功能封装在一起;(2)所有构件之间的通讯是通过以连接件为中介的异步消 息交换机制来实现的;(3)构件相对独立，构件之间依赖性较少。系统中不存在某些构件将在同一地址空间内执行，或某些构件共享特定控制线程之类的相关性假设。 2.数据抽象和面向对象风格。目前软件界已普遍转向使用面向对象系统，抽象数据类型概念对软件系统有着重要作用。这种风格的构件是对象，或者说是抽象数据类型的实例。对象是一种被称作管理者的构件，因为它负责保持资源的完整性。对象是通过函数和过程的调用来交互的。图2是数据抽象和面向对象风格的示意图。面向对象的系统有许多的优点： (1)因为对象对其他对象隐藏它的表示，所以可以改变一个对象的表示，而不影响其他的对象。(2)设计者可将一些数据存取操作的
福建农林大学计算机与信息学院 实验报告 课程名称：软件设计与体系结构 姓名：陈宇翔 系：软件工程系 专业：软件工程 年级：2007 学号：070481024 指导教师：王李进 职称：讲师 2009年12月16日
实验项目列表
福建农林大学计算机与信息学院实验报告 学院：计算机与信息学院专业：软件工程系年级：2007 姓名：陈宇翔 学号：070481024 课程名称：软件设计与体系结构实验时间：2009-10-28 实验室田实验室312、313计算机号024 指导教师签字：成绩： 实验1：ACME软件体系结构描述语言应用 一、实验目的 1）掌握软件体系结构描述的概念 2）掌握应用ACMESTUDIO工具描述软件体系结构的基本操作 二、实验学时 2学时。 三、实验方法 由老师提供软件体系结构图形样板供学生参考，学生在样板的指导下修改图形，在老师的指导下进行软件体系结构描述。 四、实验环境 计算机及ACMESTUDIO。 五、实验内容 利用ACME语言定义软件体系结构风格，修改ACME代码，并进行风格测试。 六、实验操作步骤 一、导入Zip文档 建立的一个Acme Project，并且命名为AcmeLab2。如下图：
接着导入ZIP文档，导入完ZIP文档后显示的如下图： 二、修改风格 在AcmeLab2项目中,打开families下的TieredFam.acme.如下图： 修改组件外观 1. 在组件类型中，双击DataNodeT; 在其右边的编辑器中，将产生预览；选择Modify 按钮，将打开外观编辑器对话框。 2. 首先改变图形：找到Basic shape section，在Stock image dropdown menu中选 择Repository类型. 3. 在Color/Line Properties section修改填充颜色为深蓝色。 4. 在颜色对话框中选择深蓝色，并单击 [OK]. 5. 修改图形的边框颜色为绿色 7. 单击Label tab，在Font Settings section, 设置字体颜色为白色,单击[OK] 产生的图形如下图：
《软件体系结构》教学大纲 一、课程概述 《软件体系结构》是根植于软件工程发展起来的一门新兴学科，目前已经成为软件工程研究和实践的主要领域。体系结构在软件开发中为不同的人员提供了共同交流的语言，体现并尝试了系统早期的设计决策，并作为相同设计的抽象，为实现框架和构件的重用、基于体系结构的软件开发提供了有力的支持。 作为计算机科学与技术专业软件工程方向的重要专业课程，本课程主要系统地介绍软件体系结构的基本原理、方法和实践，全面反映软件体系结构研究和应用的最新进展。既讨论软件体系结构的基本理论知识，又介绍软件体系结构的设计和工业界应用实例，强调理论与实践相结合。 本课程的先修课程为“软件工程”。 二、课程目标 1．知道《软件体系结构》这门学科的性质、地位、研究范围、学科进展和未来方向等。2．理解该门学科的主要概念、基本原理和策略等。 3．掌握软件体系结构的建模方法、描述方法，通过对不同软件体系结构风格的掌握，能够采用正确的基于体系结构的软件开发。 4．能够把所学的原理应用到具体的实践中去，培养学生发现、分析和解决问题的能力等。 三、课程内容与教学要求 这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。这四个层次的一般涵义表述如下： 知道———是指对这门学科和教学现象的认知。 理解———是指对这门学科涉及到的概念、原理、策略与技术的说明和解释，能提示所涉及到的教学现象演变过程的特征、形成原因以及教学要素之间的相互关系。 掌握———是指运用已理解的教学概念和原理说明、解释、类推同类教学事件和现象。
学会———是指能模仿或在教师指导下独立地完成某些教学知识和技能的操作任务，或能识别操作中的一般差错。 教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。 本标准中打“*”号的内容可作为自学，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。 教学内容及教学要求表
第一章：1、软件体系结构的定义 国内普遍看法： 体系结构=构件+连接件+约束 2、软件体系结构涉及哪几种结构： 1、模块结构（Module） 系统如何被构造为一组代码或数据单元的决策 2、构件和连接件结构（Component-And-Connector，C&C） 系统如何被设计为一组具有运行时行为（构件）和交互（连接件）的元素 3、分配结构（Allocation） 展示如何将来自于模块结构或C&C结构的单元映射到非软件结构（硬件、开发组和文件系统） 3、视图视点模型 视点（View point） ISO/IEC 42010:2007 (IEEE-Std-1471-2000)中规定：视点是一个有关单个视图的规格说明。 视图是基于某一视点对整个系统的一种表达。一个视图可由一个或多个架构模型组成 架构模型 架构意义上的图及其文字描述（如软件架构结构图） 视图模型 一个视图是关于整个系统某一方面的表达，一个视图模型则是指一组用来构建 4、软件体系结构核心原模型 1、构件是具有某种功能的可复用的软件结构单元，表示了系统中主要的计算元素和数据存储。 2.连接件(Connector)：表示构件之间的交互并实现构件 之间的连接
特性：1)方向性2)角色3)激发性4)响应特征 第二章 1、软件功能需求、质量属性需求、约束分别对软件架构产生的影响 功能性需求：系统必须实现的功能，以及系统在运行时接收外部激励时所做出的行为或响应。 质量属性需求：这些需求对功能或整个产品的质量描述。 约束：一种零度自由的设计决策，如使用特定的编程语言。 质量原意是指好的程度，与目标吻合的程度，在软件工程领域，目标自然就是需求。 对任何系统而言，能按照功能需求正确执行应是对其最基本的要求。 正确性是指软件按照需求正确执行任务的能力，这无疑是第一重要的软件质量属性。质量属性的优劣程度反映了设计是否成功以及软件系统的整体质量。 系统或软件架构的相关视图的集合，这样一组从不同视角表达系统的视图组合在一起构成对系统比较完整的表达
中南大学软件体系结构设计模式实验二 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
实验3 设计模式实验二 实验学时： 4 每组人数： 1 实验类型： 3 （1：基础性 2：综合性 3：设计性 4：研究性） 实验要求： 1 （1：必修 2：选修 3：其它） 实验类别： 3 （1：基础 2：专业基础 3：专业 4：其它） 一、实验目的 熟练使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的行为型设计模式，包括职责链模式、命令模式、观察者模式和策略模式，理解每一种设计模式的模式动机，掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式。 二、实验内容 1. 某企业的SCM(Supply Chain Management，供应链管理)系统中包含一个采购审批子系统。该企业的采购审批是分级进行的，即根据采购金额的不同由不同层次的主管人员来审批，主任可以审批5万元以下（不包括5万元）的采购单，副董事长可以审批5万元至10万元（不包括10万元）的采购单，董事长可以审批10万元至50万元（不包括50万元）的采购单，50万元及以上的采购单就需要开董事会讨论决定。如下图所示： 试使用职责链模式设计并模拟实现该系统。 2. 房间中的开关是命令模式的一个实例，现用命令模式来模拟开关的功能，可控制对象包括电灯和电风扇，绘制相应的类图并编程模拟实现。 3. 某软件公司欲开发一个基于Windows平台的公告板系统。系统提供一个主菜单(Menu)，在主菜单中包含了一些菜单项(MenuItem)，可以通过Menu类的addMenuItem()方法增加菜单项。菜单项的主要方法是click()，每一个菜单项包含一个抽象命令类，具体命令类包括OpenCommand(打开命令)，CreateCommand(新建命令)，EditCommand(编辑命令)等，命令类具有一个execute()方法，用于调用公告板系统界面类(BoardScreen)的open()、create()、edit()等方法。现使用命令模式设计该系统，使得MenuItem类与BoardScreen类的耦合度降低，绘制类图并编程实现。 4. 某实时在线股票软件需要提供如下功能：当股票购买者所购买的某支股票价格变化幅度达到5%时，系统将自动发送通知（包括新价格）给购买该股票的所有股民。试使用观察者模式设计并实现该系统，要求绘制相应的类图并编程模拟实现。 5. 某公司欲开发一套机房监控系统，如果机房达到某一指定温度，温度传感器(Thermosensor)将自动传递信号给各种响应设备，例如警示灯(CautionLight)将闪烁(flicker())、报警器(Annunciator)将发出警报(alarm())、安全逃生门(SecurityDoor)将自动开启(open())、隔热门(InsulatedDoor)将自动关闭(close())
实验指导书 实验一 1、实验项目：软件体系结构设计（一） 某系统C/S风格客户端软件体系结构设计 2、实验目的：熟悉C/S风格的工作机制 3、实验内容：针对某个应用系统，选用C/S风格作为这个系统的软件体系结构 风格。熟悉C/S风格的工作机制，对所考察的系统进行C/S风格客户端软件体系结构设计。（针对不同的特定应用系统具体表述） 实验二 1、实验项目：软件体系结构设计（二） 某系统C/S风格服务器软件体系结构设计 2、实验目的：熟悉C/S风格的工作机制 3、实验内容：针对某个应用系统，选用C/S风格作为这个系统的软件体系结构 风格。熟悉C/S风格的工作机制，对所考察的系统进行C/S风格服务器软件体系结构设计。（针对不同的特定应用系统具体表述） 实验三 1、实验项目：UML建模 某系统UML建模 2、实验目的：深入理解UML建模的思想，熟悉UML建模方法 3、实验内容：作为实际应用前的一种演练，深入理解UML建模的思想，熟悉 UML建模方法，锻炼和培养分析问题、解决问题的能力。针对某个选定的应用系统，对其进行用例建模、对象类建模和状态图建模。 实验四 1、实验项目：某系统详细设计 2、实验目的：细化前期设计的有关结果，做出软件的详细规格说明 3、实验内容：详细设计（也叫过程设计）是软件设计的具体模块设计阶段，是 在作为软件开发前期设计的体系结构设计和总体设计的基础上进行的。目的是要细化前期设计的有关结果，做出软件的详细规格说明。要求具体地设计目标系统给个模块的实现过程。 实验五 1、实验项目：系统集成 2、实验目的：系统集成与总结 3、实验内容：综合考察前八次实验的内容，通盘考虑软件设计的整个过程，深 入理解软件体系结构的构建过程
《软件工程导论》课程教学大纲 一、课程性质、地位和作用 《软件工程导论》是是软件工程专业的专业基础课程，属必修课。 本课程主要讲述建造软件系统的基本方法、技术、流程、工具及规范等。通过学习可以使学生了解软件工程的基本概念、基本原理、实用的开发方法和技术；了解软件工程各领域的基本内容和发展动向；学习用工程化的方法开发软件项目，初步掌握开发过程中应遵循的流程、准则、标准和规范。本门课程为将来从事软件开发学生的软件工程师之路奠定坚实的基础。 二、课程教学对象、目的和要求 本课程适用于软件工程、计算机应用等从事软件开发的本科专业。课程教学目的、要求： (一)从教学内容上，应使学生了解软件工程的基本概念，主要包括软件与软件开发的基本过程，软件危机与软件工程。掌握个人软件开发过程的基本内容和方法，了解软件开发模型及结构化软件设计方法，以及软件质量保证基本内容。(二)从能力方面，应使学生通过对软件工程基本概念和方法的学习和课后练习，培养学生养成规范化个人开发的良好习惯，培养学生按照软件工程的基本过程和方法来设计和开发软件。 (三)从教学方法上，在课堂理论教学中，采用学生可以理解的软件开发素材，通过一边实践一边讲解的方法，讲解软件过程的基本思想和方法，通过学生完成与实践结合的作业，调动学生的积极性,使软件工程的基本思想逐步植根于学生头脑中。 三、相关课程及关系 本课程的先修课程是“C语言程序设计”和“数据结构”等程序设计课程，学习应在学生具有一定的编程能力基础上进行。本课程为后续的“软件制造工程”和“软件设计工程”等课程打下了必要的理论基础。 四、课程内容及学时分配 总学时：32学时 (一)绪论1学时 1、软件工程及其重要性 2、软件开发需要软件工程 3、软件工程课程体系架构(需要什么软件工程) 、课堂的组织、学习方法、章节安排与考核4． 要求学生了解软件工程的起源，软件工程在软件开发中的作用，了解软件工程课程体系。 (二)软件与软件工程4学时 1、软件及软件分类 2、软件工程的由来及概念 3、软件生命周期 4、软件开发与软件开发方法 5、软件工程工具和环境 6、软件开发项目管理介绍
1、就项目管理方面而言，软件重用项目与非重用项目有哪些不同之处。 答：使用软件重用技术可减少重复工作,提高软件生产率, 缩短开发周期。同时，由于软构建大多经过严格的质量认证，因此有助于改善软件质量，大量使用构建，软件的灵活性和标准化程度可得到提高。 2、实际参与/组织一个软件重用项目的开发，然后总结你是如何组织该项目的开发的 答：参加了一个网页管理系统的开发，该项目重复使用已有的软件产品用于开发新的软件系统，以达到提高软件系统的开发质量与效率，降低开发成本的目的。在过程中使用了代码的复用、设计结果的复用、分析结果的复用、测试信息的复用等。 3、为什么要研究软件体系结构？ 答：1.软件体系结构是系统开发中不同参与者进行交流和信息传播的媒介。 2．软件体系结构代表了早期的设计决策成果。 3．软件体系结构可以作为一种可变换的模型。 4、根据软件体系结构的定义，你认为软件体系结构的模型应该由哪些部分组成？ 答：构件(component)可以是一组代码，如程序的模块;也可以是一个独立的程序(如数据库的SQL服务器)； 连接件(connector)是关系的抽象，用以表示构件之间的相互作用。如过程调用、管道、远程过程调用等； 限制(constrain)：用于对构件和连接件的语义说明。 5、在软件体系结构的研究和应用中，你认为还有哪些不足之处？ 答：（1）缺乏同意的软件体系结构的概念，导致体系结构的研究范畴模糊。 （2）ADL繁多，缺乏同意的ADL的支持。 （3）软件体系结构研究缺乏统一的理论模型支持。 （4）在体系结构描述方便，尽管出现了多种标准规范或建议标准，但仍很难操作。 （5）有关软件体系结构性质的研究尚不充分，不能明确给出一个良体系结构的属性或判定标准，没有给出良体系结构的设计指导原则，因而对于软件开发实践缺乏有力的促进作用。 （6）缺乏有效的支持环境软件体系结构理论研究与环境支持不同步，缺乏有效的体系结构分析、设计、方针和验证工具支持，导致体系结构应用上的困难。 （7）缺乏有效的体系结构复用方案。 （8）体系结构发现方法研究相对欠缺。 1、选择一个规模合适的系统，为其建立“4+1”模型。 逻辑视图（Logical View），设计的对象模型（使用面向对象的设计方法时）。 过程视图（Process View），捕捉设计的并发和同步特征。 物理视图（Physical View），描述了软件到硬件的映射，反映了分布式特性。 开发视图（Development View），描述了在开发环境中软件的静态组织结构。 架构的描述，即所做的各种决定，可以围绕着这四个视图来组织，然后由一些用例（use cases）或场景(scenarios)来说明，从而形成了第五个视图。
南京邮电大学 《软件体系结构》实验报告 实验题目软件体系结构风格之应用 姓名xxx 学号xxx 院系计算机、软件学院 指导老师周国强 2013年12月18日
一、实验目的和要求 实验目的： 通过KWIC实例分析，理解和掌握软件体系结构风格设计与实现。 实验要求： 熟练掌握基于主/子程序体系结构风格的KWIC关键词索引系统，在此基础上，完成基于面向对象体系架构风格的KWIC关键词索引系统设计与实现。选做基于管道过滤体系架构风格的KWIC关键词索引系统；选做基于事件过程调用体系架构风格的KWIC关键词索引系统。 实验课前完成实验报告的实验目的、实验环境、实验内容、实验操作过程等内容；实验课中独立/团队操作完成实验报告的实验操作、实验结果及结论等内容；每人一台PC机，所需软件Win2003/XP、UML工具（EclipseUML/ Rose/Visio/StartUML/）、Eclipse/MyEclipse、JDK6.0等。实验课后完成实验报告的心得体会内容，并及时提交实验报告。 二、实验课时：2 三、实验内容及操作步骤 多种软件风格设计与实现之KWIC实例： 1．采用主/子程序体系结构风格实现KWIC关键词索引系统 public static void input(String inputFile){ fr=null; try { fr=new (inputFile);
} catch ( e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } BufferedReader br=new BufferedReader(fr); textLines=new ArrayList 软件体系结构（含软件设计模式）实验教学大纲 实验学时：10 一、实验教学的指导思想和教学目的 在软件逐渐趋于大型化、网络化、服务化的今天，软件设计模式与软件系统结构的选择与设计，面向对象思想的具体实施、可重用软构件的设计与应用以及可重用软件架构的设计与应用就变成当前解决软件危机、提高软件质量，降低软件维护成本的最重要的技术手段。软件工程相关领域数十年来的健康发展，已经在软件产业中形成了许许多多的技术。本课程将基于上述各类技术，结合实验过程中的开发实例使学生更好的了解最新的软件设计和开发思想。并能进行简单的应用和实践，并能合理将所学的只是有效的应用于自己承担的科研项目和接触的工程项目中。 二、实验教学的基本要求 本课程试验的基本要求有如下几点： （1）理论联系实际：结合理论讲解，引入简单实例开发练习，使学生对所学的知识有更好的感性认识。 （2）学生须结合实际案例，通过实际动手和练习，对学习过的知识进行深入实践。 具体内容包括如下几个方面： 1、软构件技术实践，主要包括如下内容： （1）CORBA构件实例练习； （2）COM/COM+构件实例练习； （3）EJB构件实例练习。 2、软件设计模式实践，主要包括如下内容： （1）创建型设计模式练习，主要练习典型的创建型设计模式，比如工厂模式、抽象工厂模式和建造者模式； （2）结构型设计模式练习，主要练习典型的结构型设计模式，比如适配器模式、装饰模式、代理模式、外观模式等； （3）行为型设计模式练习，主要练习典型的行为型设计模式，比如中介者模式、观察者模式、状态模式、策略模式、模板模式、访问者模式。 四、实验考核 试验共分为6个单元，要求提交实验报告和所实现的程序代码。 五、实验项目表 软件体系结构期末 复习题 《软件体系结构》期末复习题 简答题： 1、软件体系结构建模的种类有： 结构模型、框架模型、动态模型、过程模型、功能模型。 2、“4+1”视图模型从5个不同的视角包括： 逻辑视图、进程视图、物理视图、开发视图和场景视图来描述软件体系结构。 3、构件：是具有某种功能的可重用的软件模板单元，表示了系统中主要的计算元素和数据存储。 连接件：表示构件之间的交互。 配置：表示构件和连接件的拓扑逻辑和约束。 端口：表示构件和外部环境的交互点。 角色：定义了该连接交互的参与者。 4、画出“4+1”视图模型图，分析各部分的原理和功能。 5、软件体系结构风格： 是描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式。 6、软件体系结构 （Software Architecture） 软件体系结构以组件和组件交互的方式定义系统，说明需求与成品系统之间的对应关系，描述系统级别的可伸缩性、能力、吞吐量、一致性和兼容性等属性。软件体系结构由组件、连接件和属性组成。 7、分层系统的优点有： 1）支持基于抽象程度递增的系统设计，使设计者能够把一个复杂系统按递增的步骤进行分解； 2）支持功能增强，因为每一层至多和相邻的上下层交互，因此功能的改变最多影响相邻的上下层； 3）支持重用。只要提供的服务接口定义不变，同一层的不同实现能够交换使用。这样，就能够定义一组标准的接口，而允许各种不同的实现方法。 8、分层系统的缺点有： 1）并不是每个系统都能够很容易地划分为分层的模式，甚至即使一个系统的逻辑结构是层次化的，出于对系统性能的考虑，系统设计师不得不把一些低级或高级的功能综合起来； 2）很难找到一个合适的、正确的层次抽象方法。 9、 B/S体系结构的优点有什么？ 答：1）基于B/S体系结构的软件，系统安装、修改和维护全在服务器端解决。用户在使用系统时，仅仅需要一个浏览器就可运行全部的模块，真正达到了“零客户端”的功能，很容易在运行时自动升级。 《嵌入式系统原理与应用》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：230449 课程名称：嵌入式系统原理与应用 英文名称：Principle and Application of Embedded System 课程类别：专业课 学时：72（其中实验32学时） 学分：3.5 适用对象: 计算机科学与技术业 考核方式：考试（平时成绩占总评成绩的30%，期末考试成绩占70%） 先修课程：计算机组成原理、操作系统、编译原理 二、课程简介 嵌入式系统原理与应用是计算机科学技术专业的一门专业课，讲述嵌入式系统的基本理论、原理。本课程是一门既与硬件关系紧密，又与嵌入式操作系统、嵌入式软件关系十分紧密课程。它围绕目前流行的32位ARM处理器和源码开放的Linux操作系统，讲述嵌入式系统的概念，软、硬件组成，开发过程以及嵌入式应用程序开发设计方法。本课程的知识将为学生今后从事嵌入式系统研究与开发打下坚实的基础。The principle of embedded system is an important course of computer science and technology, which introduce the principles and the theory of embedded system.T his curriculum is tied closely with not only hardware but also embedded operating system and embedded software. It introduce the conception of embedded system, components of software and hardware, developing progresses and designing methods of embedded programming which based on the 32bit arm processor and operating system of opened linux.The knowledge of this course would be solid foundation for the student who would be engaged in researching or developing about embedded system. 三、课程性质与教学目的 嵌入式系统原理与应用课程的性质：该课程是计算机科学与技术专业的专业课。 嵌入式系统原理与应用课程的教学目的：通过对基于ARM嵌入式芯片的系统的基本组织结构与工作原理的学习，使学生对计算机系统的硬件部分有一个全面的了解，对嵌入式软件的开发过程有一个清楚的认识，通过对嵌入式操作系统的工作原理的学习，使学生对嵌入式操作系统有一个清晰的认识，提高学生在嵌入式软件设计设计能力及解决实际问题的动手能力，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。 四、教学内容及要求 第一章嵌入式系统导论 （一）目的与要求 软件体系结构风格的研究 [摘要] 本文对几种经典的软件体系结构风格进行了具体的阐述,分析了各种风格的特点、优缺点,最后重点介绍了三层C/S软件体系结构。 [关键词] 软件体系结构软件体系结构风格三层C/S软件体系结构 20世纪60年代中期的软件危机使得人们开始重视软件工程的研究。起初,人们把软件设计的重点放在数据结构和算法的选择上。随着软件系统规模越来越大、越来越复杂,整个系统的结构显得越来越重要。 一、软件体系结构风格分析 最初的软件体系结构是Mainframe结构——客户、数据和程序都被集中在主机上,通常只有少量的GUI界面,对远程数据库的访问比较困难。随着PC的广泛应用,该结构逐渐被淘汰。在20世纪80年代中期出现了Client/Server分布式计算结构,应用程序的处理在客户机和服务器之间分担。随着大型软件系统的开发,这种结构在系统的部署和扩展性方面暴漏出不足。随着Internet的发展,一个更灵活的体系结构“三层/多层计算”体系结构应运而生。 Garlan和Shaw将通用软件体系结构风格总结为以下几类: 下面将介绍几种主要和经典的体系结构风格和它们的优缺点。 C2风格是最常用的一种软件体系结构风格。从C2风格的组织规则和结构图中,我们可以得出,C2风格具有以下特点: 2.数据抽象和面向对象风格。 目前软件界已普遍转向使用面向对象系统,抽象数据类型概念对软件系统有着重要作用。这种风格的构件是对象,或者说是抽象数据类型的实例。对象是一种被称作管理者的构件,因为它负责保持资源的完整性。对象是通过函数和过程的调用来交互的。图2是数据抽象和面向对象风格的示意图。 面向对象的系统有许多的优点: 3.基于事件的隐式调用风格。基于事件的隐式调用风格的思想是构件不直接调用一个过程,而是触发或广播一个或多个事件。系统中的其他构件中的过程在一个或多个事件中注册,当一个事件被触发,系统自动调用在这个事件中注册的所有过程,这样,一个事件的触发就导致了另一模块中的过程的调用。基于事件的隐式调用风格的主要特点是事件的触发者并不知道哪些构件会被这些事件影响。这样不能假定构件的处理顺序,甚至不知道哪些过程会被调用。隐式调用系统的主要优点有:(1)为软件重用提供了强大的支持。当需要将一个构件加入现存系统中时,只需将它注册到系统的事件中。(2)为改进系统带来了方便。当用一个构件代替另一个构件时,不会影响到其他构件的接口。隐式调用系统的主要缺点有:①构件放弃了对系统计算的控制。一个构件触发一个事件时,不能确定其他构件是否会响应它。而且即使它知道事件注册了哪些构件的构成,它也不能保证这些过程被调用的顺序。②数据交换的问题。有时数据可被一个事件传递,但另一些情况下,基于事件的系统必须依靠一个共享的仓库进行交互。在这些情况下,全局性能和资源管理便成了问题。③既然过程的语义必须依赖于被触发事件的上下文约束,关于软件体系结构实验教学大纲
软件体系结构期末复习题
《嵌入式系统原理与应用》课程教学大纲.
软件体系结构风格的研究
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