第1章 软件体系结构概论

第一部分-------填空，选择，判断1．软件工程三个要素：方法、工具和过程2．软件元素：程序代码、测试用例、设计文档、设计过程、需求分析文档3．构件分类：关键字分类刻画分类法和超文本组织法4．软件体系结构技术反战经历四个阶段（1）无体系结构设计阶段----以汇编语言进行小规模应用程序开发（2）萌芽阶段-----以控制流图和数据流图构成软件结构为特征（3）初期阶段-----出现了从不同侧面描述系统的结构模型，UML（4）高级阶段-----描述系统的高层抽象结构，出现“4+1”模型5．软件体系结构模型：结构模型、框架模型、动态模型、过程模型和功能模型。

6．“4+1”视图模型从五个不同的视角，包括逻辑试图，进程试图，物理视图，开发视图和场景视图来描述软件体系结构。

逻辑视图主要支持系统的功能需求，是系统提供给最终用户的服务。

通过抽象，封装和继承，可以用对象模型来代表逻辑视图，用类图来描述逻辑视图；开发视图也称模块视图，主要侧重于软件模块的组织和管理，主要考虑软件内部的需求，如软件开发的容易性、软件的重用等，通过系统输入输出关系的模型图和子系统图来描述,提供给编程人员的；进程视图侧重于系统的运行特性，主要关注非功能性的需求，如系统的性能和可用性。

进程视图强调并发性、分布性、系统集成性和容错能力管道和过滤器风格、客户/服务器风格等适合进程视图，提供给系统集成人员的；物理视图主要考虑如何把软件映射到硬件上，它通常考虑系统性能、规模、可靠性等，解决系统拓扑结构、系统安装、通信问题,提供给系统工程人员的。

而场景是那些重要系统活动的抽象，它使四个视图有机联系起来，是最重要的需求抽象，它可以帮助设计者找到系统结构的构件和他们之间的作用关系。

总之，逻辑视图和开发视图描述系统的静态结构，而进程视图和物理视图描述系统的动态结构。

软件体系结构的核心模型由五中元素组成：构件、连接件、配置、端口和角色。

7. 软件体系结构的核心模型由五中元素组成：构件、连接件、配置、端口和角色。

软件体系结构知识点完整首先，软件体系结构的设计目标是确保软件系统具有良好的可维护性、可扩展性、可重用性和可演化性。

为了达到这些目标，需要考虑以下几个重要的知识点：1.架构风格和模式：软件体系结构可以采用不同的架构风格和模式，如客户/服务器架构、分层架构、微服务架构等。

每种架构风格和模式都有其适用的场景和优缺点，开发人员需要根据具体需求选择适合的架构。

2.组件和接口：软件系统通常由多个组件构成，每个组件负责特定的功能。

组件之间通过接口进行通信和交互。

设计良好的组件和接口可以提高系统的模块化程度，便于测试、维护和重用。

3.数据管理：软件系统通常需要对一定量的数据进行管理和存储。

在软件体系结构设计中，需要考虑数据的组织方式、访问方式和持久化方式。

常见的数据管理技术包括关系型数据库、非关系型数据库和缓存等。

4.并发和分布式处理：现代软件系统通常需要处理大量的并发请求，并且可能分布在不同的机器上。

软件体系结构设计需要考虑如何有效地处理并发请求和如何进行分布式部署，以提高系统的性能和可扩展性。

5.安全和可靠性：软件系统面临各种安全和可靠性风险，如数据丢失、数据泄露和系统故障等。

软件体系结构设计需要考虑如何采取措施保障系统的安全和可靠性，如进行数据备份、访问控制和错误处理等。

6.软件系统的分层：软件体系结构通常采用分层的结构，将系统划分为不同的层次，每个层次负责不同的功能。

常见的分层结构有表示层、业务逻辑层和数据访问层等。

分层结构可以提高系统的可维护性和可扩展性。

7.影响因素和约束：软件体系结构设计还需要考虑相关的影响因素和约束，如成本、时间、技术限制等。

这些因素和约束将直接影响软件体系结构的设计和实施。

总结起来，软件体系结构是软件设计的重要组成部分，它涉及到架构风格和模式的选择、组件和接口的设计、数据管理、并发和分布式处理、安全和可靠性等多个方面。

了解这些知识点对于设计出高质量、可维护和可扩展的软件系统至关重要。

软件体系结构目录第一章软件体系结构概述 (3)1.软件体系结构定义 (3)2.软件体系结构内容 (3)3.UML (4)4.抽象、接口、高内聚、低耦合常用概念 (4)第一章软件体系结构概述1.软件体系结构定义Architecture Styles，定义为根据结构组织模式构成的软件系统族，表达了部件和他们之间的关系。

例如客户/服务器（Client /Server）结构、浏览器/服务器（Browser/Server）结构等。

2.软件体系结构内容1.体系结构风格（Architecture Styles）体系结构风格是描述特定系统组织方式的惯用范例，强调组织模式和惯用范例。

组织模式即静态表述的样例，惯用范例则是反映众多系统共有的结构和语义。

通常，体系结构风格独立于实际问题，强调了软件系统中通用的组织结构，比如管道线，分层系统，客户机-服务器等等。

体系结构风格以这些组织结构定义了一类系统族。

2. 设计模式（Design Pattern）设计模式是软件问题高效和成熟的设计模板，模板包含了固有问题的解决方案。

设计模式可以看成规范了的小粒度的结构成分，并且独立于编程语言或编程范例。

设计模式的应用对软件系统的基础结构没有什么影响，但可能对子系统的组织结构有较大影响。

每个模式处理系统设计或实现中一种特殊的重复出现的问题。

例如，工厂模式，它为解决抽象部分和实现部分独立变化的问题提供了一种通用结构。

因此，设计模式更强调直接复用的程序结构。

3. 应用框架（Application Framework）应用框架是整个或部分系统的可重用设计，表现为一组抽象构件的集合以及构件实例间交互的方法。

可以说，一个框架是一个可复用的设计构件，它规定了应用的体系结构，阐明了整个设计、协作构件之间的依赖关系、责任分配和控制流程，表现为一组抽象类以及其实例之间协作的方法，它为构件复用提供了上下文(Context)关系。

在很多情况下，框架通常以构件库的形式出现，但构件库只是框架的一个重要部分。

一：名词解释1.体系结构描述语言体系结构描述语言（ADL）是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语法和概念框架。

基于底层语义的工具为体系结构的表示、分析、演化、细化、设计过程等提供支持。

其三个基本元素是：构件、连接件、体系结构配置。

2.软件体系结构Dewayne Perry和A1exander Wo1f软件体系结构是具有一定形式的结构化元素，即构件的集合，包括处理构件、数据构件和连接构件。

Mary Shaw和David Garlan软件体系结构处理算法与数据结构之上关于整体系统结构设计和描述方面的一些问题，如全局组织和全局控制结构、关于通讯、同步与数据存取的协议，设计构件功能定义，物理分布与合成，设计方案的选择、评估与实现等。

Kruchten软件体系结构有四个角度，它们从不同方面对系统进行描述：概念角度描述系统的主要构件及它们之间的关系；模块角度包含功能分解与层次结构；运行角度描述了一个系统的动态结构；代码角度描述了各种代码和库函数在开发环境中的组织3.体系结构演化4.软件风格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。

体系结构风格定义了一个系统家族，即定义一个词汇表和一组约束。

词汇表中包含一些构件和连接件类型，而这组约束指出系统是如何将这些构件和连接件组合起来的。

5.软件重用体系结构重用属于设计重用，比代码重用更抽象。

由于软件体系结构是系统的高层抽象，反映了系统的主要组成元素及其交互关系，因而较算法更稳定，更适合于重用。

软件重用是指软件在环境和功能发生变化后，可通过局部修改和重组，保持整体稳定性，以适应新要求。

二：简答题：1. 什么是体系结构描述语言？它与程序语言以及UML有哪些区别与联系？ADL是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语法和概念框架。

基于底层语义的工具为体系结构的表示、分析、演化、细化、设计过程等提供支持。

概要设计中的软件体系结构全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：软件体系结构是指将软件系统的各个部分组织起来，并确定其之间的关系，以实现系统的功能和性能需求。

在软件开发过程中，概要设计中的软件体系结构起着关键的作用。

本文将从软件体系结构的定义、重要性、设计原则和常见类型等方面进行介绍。

一、软件体系结构的定义软件体系结构是指软件系统中各个组件之间的结构和联系。

它描述了软件系统的整体结构以及各个组件之间的相互关系。

软件体系结构包括系统的组成部分、部分之间的连接方式以及数据流向等内容，它是软件开发过程中的重要指导思想。

软件体系结构在软件开发过程中具有重要的意义。

软件体系结构可以帮助开发团队明确系统的整体架构，为后续的详细设计和实现提供指导。

软件体系结构可以提高软件系统的可维护性和可扩展性，使系统更易于维护和升级。

良好的软件体系结构还可以降低系统后期的修改成本，提高系统的稳定性和性能。

在进行软件体系结构设计时，需要遵循一些设计原则，以确保系统的稳定性、可维护性和可扩展性。

常见的设计原则包括：1.模块化原则：将系统划分为若干个独立的模块，每个模块具有明确的功能，并且模块之间尽可能减少依赖关系，以提高系统的可维护性和可扩展性。

2.分层原则：将系统划分为若干个层次，每个层次负责不同的功能，层与层之间通过接口进行通信，以提高系统的稳定性和性能。

3.信息隐藏原则：模块之间减少直接依赖关系，通过接口进行通信，并对模块内部的实现细节进行隐藏，以减少模块之间的耦合性。

4.数据流控制原则：规定数据流向和控制规则，确保数据在系统中的正确流动，并控制系统中的数据访问。

4.软件体系结构的常见类型根据系统的不同需求和特点，软件体系结构可以分为多种类型。

常见的软件体系结构类型包括：1.客户端-服务器体系结构：系统由客户端和服务器组成，客户端负责用户界面和用户交互，服务器负责业务逻辑和数据处理。

2.分布式体系结构：系统由多个分布式节点组成，节点之间通过网络进行通信，实现系统的分布和负载均衡。

第一章软件体系结构概论1 什么是软件危机？主要特点、表现形式、策略软件危机：是指在计算机软件的开发和维护过程中所遇到的一系列严重问题软件危机的表现形式：1）软件成本的日益增长：相反，计算机硬件随着技术的进步、生产规模的扩大，价格却在不断的下降，这样一来，软件成本在计算机中占有的比例越来越大2）开发进度难以控制：用户需求变化等各种意想不到的情况层出不穷，常常令软件开发过程很难保证按预定的计划实现，给项目计划和论证工作带来很大的困难3）软件质量差4）软件维护困难软件危机的成因：1 用户需求不明确2 缺乏正确的理论指导3 软件规模越来越大4软件复杂度越来越高如何克服软件危机（策略）：用工程的方法进行软件生产的可能性，即应用现代工程的概念、原理、技术和方法进行计算机软件的开发、管理和维护软件工程是用工程、科学和数学的原则与方法研制、维护计算机软件的有关技术及管理方法。

软件工程包括三要素：方法、工具和过程2软件构件的概念构件是指语义完整、语法正确和有可重用价值的单位软件，是软件重用过程中可以明确辨识的系统；结构上，它是语义描述、通讯接口和实现代码的复合体。

简单地说，构件是具有一定功能，能够独立工作或能同其他构件装配起来协调工作的程序体，构件的使用同它的开发、生产无关。

构件模型是对构件本质特征的抽象描述3构件重用的概念构件开发的目的是重用，为了让构件在新的软件项目中发挥作用，库的使用者必须完成以下工作：检索与提取构件，理解与评价构件，修改构件，最后将构件组装到新的软件产品中4软件重用的定义软件重用是指在两次或多次不同的软件开发过程中，重复使用相同或相近软件元素的过程。

软件元素（即软构件）包括：程序代码、测试用例、设计文档、设计过程、需求分析文档、领域知识等。

5 管理重用的方法（列举，不用扩展）有效进行软件重用的业界经验总结（1）关注特定领域的软件资源（2）正确命名软件资源（3）慎重考虑是否具备重用的必要（4）迭代演进可重用的资源（5）保持一致性要比遵循行业标准更重要（6）进行代码审查（7）没有自动化的回归测试套件，就不要发布可重用的软件资源（8）理解业务需求之后再去说服别人（9）尽可能与开发团队一起创建可重用的软件资产（10）从生产支持人员那里获取可重用资源的需求6软件体系结构的概念概念：软件体系结构为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象，由构成系统的元素的描述、这些元素的相互作用、指导元素集成的模式以及这些模式的约束组成。