软件体系结构-第3章(设计方法)

软件体系结构设计技术手册软件体系结构是指软件系统中最高层的抽象表达，包含了系统的组织结构、关键机制、成员职责等信息。

软件体系结构设计技术手册是开发工程师在进行软件开发过程中进行软件设计时使用的重要文献，有助于提高软件系统的可靠性和可维护性。

本文将阐述软件体系结构设计的基本概念、设计流程、常用的设计方法、以及如何进行软件体系结构的评估和演化。

一、软件体系结构设计的基本概念软件体系结构是针对软件系统而言的，包含了软件系统的机制、组件、交互，以及这些机制和组件所涉及到的关键约束。

软件体系结构的设计是软件开发过程中的一个极其重要的步骤，是确定软件的可靠性、可维护性、易扩展性以及性能的关键所在。

软件体系结构的设计需要满足一定的准则：指导问题分解，提供系统架构的概念完整性，体现系统最重要的特性。

软件体系结构的设计需要考虑以下几个方面：1.软件系统的功能需求和非功能需求；2.软件系统的使用场景；3.使用的开发工具和开发语言；4.软件系统的架构样式。

二、软件体系结构设计的流程在软件体系结构设计过程中，需要考虑多个因素，主要分为五个阶段：需求分析、体系结构设计、详细设计、编码和测试。

1.需求分析：该阶段是整个软件开发的第一个阶段，其中对软件系统的需求进行分析，以确定软件体系结构所需要的功能需求和非功能需求。

2.体系结构设计：体系结构设计阶段是在完成需求分析阶段后进行软件设计的第二个主要步骤。

在这个阶段，开发人员必须考虑应用程序的整体结构，设计并定义整个应用程序的组织结构以及各组表示的职责。

3.详细设计：此阶段的目的是详细描述整个软件系统的功能以及每个过程所需要的细节。

在这个阶段，工程师需要细化构件的职责、定义接口以及定义各种数值元件（例如变量、常量、函数和参数）。

4.编码：在这个阶段，开发人员使用选定的开发工具和编程语言将详细设计的规范转换为源代码。

5.测试：在这个阶段，测试人员使用一系列测试用例来测试应用程序以及体系结构的正确性和完整性。

第1章软件体系结构概述✓SEI软件体系结构讨论群定义如下：一个程序/系统构件的结构，它们之间的相互关系，以及在设计和交付的整个过程中的原则和指导方针。

✓Mary Shaw和David Garlan认为软件体系结构包括构成系统的设计元素的描述，设计元素的交互，设计元素组合的模式，以及在这些模式中的约束。

✓软件体系结构包括构件(Component)、连接件(Connector)和约束(Constrain)或配置(Configuration)三大要素。

✓国内普遍接受的定义：软件体系结构包括构件、连接件和约束，它是可预制和可重构的软件框架结构。

✓构件是可预制和可重用的软件部件，是组成体系结构的基本计算单元或数据存储单元✓连接件也是可预制和可重用的软件部件，是构件之间的连接单元✓构件和连接件之间的关系用约束来描述✓软件体系结构= 构件+ 连接件+ 约束软件体系结构的优势容易理解、重用、控制成本、可分析性第2章软件体系结构风格♦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，即一个体系结构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。

♦体系结构风格反映了领域中众多系统所共有的结构和语义特性，并指导如何将各个模块和子系统有效地组织成一个完整的系统。

♦数据流风格: 批处理序列; 管道/过滤器。

♦调用/返回风格：主程序/子程序；面向对象风格；层次结构。

♦独立构件风格：进程通讯；事件系统。

♦虚拟机风格：解释器；基于规则的系统。

♦仓库风格：数据库系统；超文本系统；黑板系统。

♦过程控制环路♦C/S风格体系结构有三个主要组成部分：数据库服务器、客户应用程序和网络。

♦B/S风格浏览器/Web服务器/数据库服务器。

优点：C/S体系结构具有强大的数据操作和事务处理能力，模型思想简单，易于人们理解和接受。

将大的应用处理任务分布到许多通过网络连接的低成本计算机上，以节约大量费用。

软件工程中的软件体系结构与设计模式软件工程是一门涉及软件开发、维护、测试和管理的学科。

在软件工程的实践中，软件体系结构和设计模式是两个重要的概念。

本文将探讨软件体系结构与设计模式在软件工程中的应用和重要性。

一、软件体系结构软件体系结构是指软件系统的整体结构和组成部分之间的关系。

它描述了软件系统的组织方式、模块划分和模块之间的通信方式。

软件体系结构的设计对于软件系统的可维护性、可扩展性和可重用性具有重要影响。

在软件体系结构的设计中，常用的模式包括层次结构、客户端-服务器模式和发布-订阅模式等。

层次结构将软件系统划分为多个层次，每个层次都有特定的功能。

客户端-服务器模式将软件系统划分为客户端和服务器两个部分，客户端发送请求，服务器处理请求并返回结果。

发布-订阅模式中，发布者发布消息，订阅者接收消息。

软件体系结构的设计需要考虑多个因素，如系统的可靠性、性能、安全性和可维护性等。

一个好的软件体系结构应该能够满足系统的需求，并且易于理解和维护。

二、设计模式设计模式是在软件设计中常见问题的解决方案。

它们是经过验证的、可重用的设计思想，可以提高软件的可维护性和可扩展性。

设计模式可以分为三类：创建型模式、结构型模式和行为型模式。

创建型模式用于对象的创建，包括工厂模式、单例模式和原型模式等。

结构型模式用于对象之间的组合，包括适配器模式、装饰器模式和代理模式等。

行为型模式用于对象之间的通信，包括观察者模式、策略模式和命令模式等。

设计模式的应用可以提高软件系统的灵活性和可维护性。

通过使用设计模式，开发人员可以将系统的不同部分解耦，使其更易于修改和扩展。

此外，设计模式还可以提高代码的可读性，减少重复代码的编写。

三、软件体系结构与设计模式的关系软件体系结构和设计模式是紧密相关的概念。

软件体系结构提供了软件系统的整体框架，而设计模式提供了解决具体问题的方法。

在软件体系结构的设计中，设计模式可以用于解决不同层次和模块之间的通信问题。

第三篇——软件⼯程之结构化设计⽅法软件⼯程有很⼤的⼀个章节介绍结构化分析⽅法。

对于结构化分析，我认为它是整体和细节的桥梁，把⼀个软件整体分成⼏个块，不同的块负责不同的内容，⽐如数据输⼊，数据处理，数据输出；然后在块的基础上敲定细节，需要读⼊哪些数据，数据的类型，怎么读⼊数据，数据输⼊后的计算、查询、添加、删除、修改，数据输出的格式等等。

⼀个软件可能是⼀个很⼤的⼯程，但是它也是由许多⼩部件搭建起来的，如何确定这些⼩部件，这时候就需要⽤到结构化分析⽅法。

对于结构化的具体知识，结合书上的内容，做了⼀个整理。

可能不完善，但是对于基本概念的掌握很有帮助。

结构化分析⽅法是在模块化，⾃顶向下逐步细化及结构化程序设计基础之上发展起来的，可以分为两类：⼀类是根据系统系统的数据流进⾏设计，还有⼀类是根据系统的数据结构进⾏设计。

软件设计的5个原则：1 分⽽治之：将⼤型复杂的问题分解成许多容易的⼩问题，软件的体系设计，模块化设计都是分⽽治之的具体策略。

2 模块独⽴性：指软件系统中每个模块只设计软件要求的具体⼦功能，与软件系统中其他模块的借⼝是简单的。

耦合性越⾼，模块独⽴性越若弱。

3 提⾼抽象层次：抽象是指护⼠⼀个主题中与当前⽬标⽆关的⽅⾯，以便更注意与当前⽬标有关的⽅⾯。

软件设计时，尽量提⾼软件的抽象层次，按抽象级别从⾼到低进⾏软件设计，将软件的体系结构，按⾃顶向下⽅式，对各个层次的过程细节和数据细节逐层细化，直到⽤程序设计的语句能够实现为⽌。

当然实现这个过程需要我们对软件的接⼝，模块的运⾏等等有⾜够的熟悉。

4 复⽤性设计：指在构造新的软件的时候，不必从零做起，可以直接使⽤已有的软构件即可组装成新的系统。

5 灵活性设计：引⼊灵活性的⽅法有，降低耦合并提⾼内聚（易于提⾼替换功能）；建⽴抽象（创建有多态操作的接⼝和⽗类）；不要将代码写死（消除代码中的常数）；抛出异常（由操作的调⽤者处理异常）；使⽤并创建可复⽤的代码。

模块结构及表⽰：⼀个软件系统需要很多模块（包括程序设计中的函数和⼦程序）组成，称不能再分解的模块为原⼦模块。

软件工程软件体系结构1. 引言软件体系结构是软件工程领域中一个重要的概念，它描述了一个软件系统的整体结构和组成部分之间的关系。

软件体系结构的设计和实现对于软件系统的可维护性、可扩展性和可重用性等方面具有重要影响。

本文将介绍软件体系结构的基本概念、常见的体系结构类型以及设计和评估软件体系结构的方法。

2. 软件体系结构的基本概念软件体系结构是一个软件系统的抽象表示，它描述了系统的组成部分和它们之间的关系。

一个软件体系结构可以包含多个子系统或模块，每个子系统或模块负责系统的某个特定功能。

软件体系结构可以采用不同的视角进行描述，例如逻辑视图、物理视图和过程视图。

在软件体系结构中，常见的概念和术语包括模块、接口、组件、连接器和配置。

模块是软件系统的基本构建单元，它封装了特定的功能和实现细节。

接口定义了模块之间的通信方式和协议。

组件是一个可重用的软件单元，它可以被多个模块使用。

连接器用于连接不同的组件和模块，实现模块之间的通信。

配置描述了系统中各个组件和模块的布局和拓扑结构。

3. 常见的软件体系结构类型在软件工程中，有多种常见的软件体系结构类型，每种类型都具有不同的特点和适用场景。

下面介绍几种常见的软件体系结构类型。

3.1 分层体系结构分层体系结构是一种将系统分成多个层次的结构，每个层次负责系统中的不同功能。

不同层次之间通过接口进行通信。

分层体系结构的优点是简化了系统的设计和维护，提高了系统的可扩展性和可重用性。

3.2 客户端-服务器体系结构客户端-服务器体系结构是一种将系统分成客户端和服务器的结构，客户端负责用户界面和用户交互，服务器负责数据处理和业务逻辑。

客户端通过网络与服务器进行通信。

客户端-服务器体系结构的优点是可以实现分布式计算和集中管理，缺点是系统的性能受限于网络的带宽和延迟。

3.3 事件驱动体系结构事件驱动体系结构是一种通过事件和消息进行通信的结构，不同组件之间通过发布和订阅事件来实现解耦和异步处理。

软件体系结构与设计模式软件体系结构是指软件系统各个组件之间的关系和相互作用方式的规范。

设计模式则是一套解决软件设计问题的经验总结和最佳实践。

本文将介绍软件体系结构和设计模式的概念、特点以及在软件开发中的应用。

一、软件体系结构的概念与特点软件体系结构是软件系统的基本框架，规定了系统各个组件之间的关系和相互作用方式。

它包括系统的整体结构、组件的划分和接口的定义等。

软件体系结构的概念有以下几个特点：1. 模块化：将系统划分为相互独立的模块，每个模块都有明确定义的功能和接口。

2. 层次化：将系统划分为不同的层次，每个层次负责不同的功能和任务。

3. 分布式：将系统组件部署在不同的计算节点上，实现分布式计算和资源共享。

4. 可扩展性：能够方便地添加、修改和删除系统组件，以适应不同的需求和变化。

5. 可重用性：通过模块化和规范化的设计，实现组件的复用和共享。

二、常见的软件体系结构模式在软件体系结构中，常见的模式有分层模式、客户-服务器模式、主从模式、发布-订阅模式等。

1. 分层模式：将系统划分为多个层次，每个层次负责不同的功能和任务。

上层接口只与下一层接口进行交互，实现了模块之间的解耦和复用。

2. 客户-服务器模式：将系统划分为客户端和服务器端，客户端发送请求，服务器端提供服务并返回结果。

实现了任务的分布和协作。

3. 主从模式：主节点负责协调和管理各个从节点的工作，从节点负责执行具体的任务并向主节点汇报。

实现了任务的分配和并行处理。

4. 发布-订阅模式：发布者发布消息，订阅者接收并处理消息。

实现了组件之间的松耦合和消息的异步处理。

三、设计模式的概念与分类设计模式是针对特定问题的解决方案，是一种在软件设计中常用的思维方式和方法。

常见的设计模式有创建型模式、结构型模式和行为型模式。

1. 创建型模式：用于创建对象的模式，包括工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式和原型模式等。

2. 结构型模式：用于组织类和对象的模式，包括适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式和桥接模式等。

软件结构体系课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解软件结构体系的基本概念，掌握软件系统的分层模型；2. 学会运用常见的设计模式进行软件结构设计；3. 掌握软件架构的评价标准和优化方法。

技能目标：1. 能够运用所学知识，设计出结构清晰、可扩展性强的软件体系结构；2. 培养分析问题、解决问题的能力，能够针对特定需求给出合理的软件架构设计方案；3. 提高团队协作能力，通过小组讨论和分工合作，共同完成课程设计任务。

情感态度价值观目标：1. 培养对软件结构体系设计的兴趣，激发学生主动探索和研究的精神；2. 培养学生的责任心，使其认识到软件结构设计在软件开发中的重要性；3. 培养良好的学习习惯，注重理论与实践相结合，提高学生的学习效果。

课程性质分析：本课程为计算机科学与技术专业课程，旨在让学生掌握软件结构体系的基本知识和设计方法，培养学生具备较高的软件架构设计能力。

学生特点分析：学生处于大学本科阶段，具有一定的编程基础和软件工程知识，具备一定的自主学习能力，但实际操作能力和团队协作能力有待提高。

教学要求：1. 结合实际案例，深入浅出地讲解软件结构体系的基本概念和设计方法；2. 强化实践环节，让学生在实际操作中掌握软件架构设计技能；3. 注重培养学生的团队协作能力和沟通能力，提高学生的综合素质。

二、教学内容1. 软件结构体系基本概念：包括软件架构的定义、作用、分类及发展趋势；教材章节：第1章 软件结构体系概述2. 软件架构设计模式：讲解常用的设计模式，如MVC、分层架构、微服务等；教材章节：第2章 软件架构设计模式3. 软件架构分层模型：介绍三层架构、N层架构等分层模型，以及各层的功能与特点；教材章节：第3章 软件架构分层模型4. 软件架构评价与优化：阐述软件架构的评价标准，如性能、可扩展性、可维护性等，并介绍优化方法；教材章节：第4章 软件架构评价与优化5. 实践环节：结合实际项目案例，指导学生进行软件架构设计，培养学生的实际操作能力；教材章节：第5章 软件架构设计实践6. 课程项目：分组进行课程项目设计，要求学生运用所学知识，完成一个具有实际意义的软件架构设计；教材章节：第6章 课程项目与实践教学进度安排：1. 第1-2周：软件结构体系基本概念、设计模式；2. 第3-4周：软件架构分层模型；3. 第5-6周：软件架构评价与优化；4. 第7-8周：实践环节；5. 第9-10周：课程项目设计与实施；6. 第11-12周：课程总结与展示。