第四章-软件体系结构描述

软件体系结构设计中的代码架构分析与优化第一章：引言软件体系结构在现代软件设计中占据重要地位，它定义了软件系统的整体结构、组成部分和它们之间的相互关系。

代码架构作为体系结构的一个重要组成部分，直接影响到软件系统的可维护性、可复用性、性能和安全性等属性。

因此，深入分析和优化软件代码架构，对于提高软件质量和可靠性具有重要意义。

第二章：软件体系结构概述2.1 软件体系结构的定义和重要性软件体系结构是指对软件系统整体结构的描述，包括软件组件、模块、接口和它们之间的关系。

软件体系结构定义了系统的静态结构和动态行为，并提供了系统各个组件的抽象视图。

良好的软件体系结构可以降低系统的复杂性、提高开发效率、降低维护成本和加快软件更新。

2.2 软件体系结构类型常见的软件体系结构类型包括层次结构、客户端-服务器结构、发布-订阅结构、模块化结构等。

不同类型的软件体系结构适用于不同的应用场景，开发人员需要根据具体需求选择最适合的结构类型。

第三章：代码架构的分析方法3.1 静态代码分析静态代码分析是通过对源代码进行分析来评估其质量和性能的方法。

常用的静态代码分析工具包括Lint、FindBugs、PMD等，它们可以检测出潜在的编程错误、代码冗余、性能瓶颈等问题，并提供相应的优化建议。

3.2 动态代码分析动态代码分析是通过运行时监测程序的行为来评估其性能和可靠性的方法。

常用的动态代码分析工具包括profiler、Valgrind等，它们可以跟踪程序的运行轨迹、检测内存泄漏和性能瓶颈，并提供相应的优化策略。

第四章：代码架构优化的方法4.1 模块化设计模块化设计是将系统分解为多个相互独立、高内聚低耦合的模块，每个模块负责一个特定的功能。

通过模块化设计，可以提高代码的可读性、可维护性和可复用性。

4.2 设计模式的应用设计模式是一种在特定环境下经过验证的解决问题的方法。

常用的设计模式包括单例模式、工厂模式、观察者模式等。

合理应用设计模式可以提高代码的灵活性和可扩展性。

第一章绪论简述软件危机与软件工程的概念以及提出软件工程概念的目的。

201804 201810(1)软件生产率、软件质量远远满足社会发展的需求，成为社会、经济发展的制约因素，把这一现象称为软件危机；(2)软件工程是应用计算机科学理论和技术以及工程管理原则和方法，按预算和进度实现满足用户要求的软件产品的工程，或以此为研究对象的学科；(3)软件工程概念的提出是倡导以工程的原理、原则和方法进行软件开发，以期解决出现的软件危机。

简述软件工程的概念与发展201404发展：60年代末—80年代初，主要围绕系统实现技术、软件质量和软件工程管理；80年代以来，主要表现为软件复用技术、软件生产管理的研究和实践。

简述计算机软件的概念，以及提出软件工程概念的目的。

201704 2016101.计算机软件一般是指计算机系统中的程序及其文档。

2.其中，程序是计算机任务的处理对象和处理规则的描述；3.文档是为了理解程序所需的阐述性资料。

4.软件工程概念的提出是倡导以工程的原理、原则和方法进行软件开发，以期解决出现的软件危机。

简述软件开发的本质及其涉及到的问题。

201904 201504本质：不同抽象层术语之间的“映射”，以及不同抽象层处理逻辑之间的“映射”。

问题：(1)如何实现这样的映射，这是技术层面上的问题；(2)如何管理这样的映射，以保障映射的有效性和正确性。

这是管理层面上的问题。

简述软件开发的本质及其基本途径。

201710 201510本质：实现问题空间的概念；处理逻辑到解空间的概念；处理逻辑之间的映射。

途径：系统建模。

简述何谓系统模型以及软件开发中所涉及的系统模型分类。

模型是待建系统的任意抽象。

该抽象是在特定意图下所确定的角度和抽象层次对物理系统的一个描述，描述其中的成分和成分之间所具有的特定语义的关系，还包括对该系统边界的描述；系统模型分为两类：概念模型和软件模型。

软件模型又可进步分为设计模型、实现模型和部署模型等。

软件体系结构第四章作业题1.请把基于体系结构的软件开发模型与其他软件开发模型进行比较。

答：一、基于体系结构为基础的基于构件组装的软件开发模型，如基于构件的开发模型和基于体系结构的开发模型等。

基于体系结构的开发模型是以软件体系结构为核心，以基于构件的开发方法为基础。

然后采用迭代增量方式进行分析和设计，将功能设计空间映射到结构设计空间，再由结构设计空间映射到系统设计空间的过程。

该开发模型把软件生命周期分为软件定义、需求分析和定义、体系结构设计、软件系统设计和软件实现5个阶段.特点：是利用需求分析结果设计出软件的总体结构，通过基于构件的组装方法来构造软件系统。

优点：基于构件的开发方法使得软件开发不再一切从头开发，开发的过程就是构件组装的过程，维护的过程就是构件升级、替换和扩充的过程。

构件组装模型导致了软件的复用，提高了软件开发的效率。

软件体系结构的出现使得软件的结构框架更清晰，有利于系统的设计、开发和维护。

并且软件复用从代码级的复用提升到构件和体系结构级的复用。

缺点：由于采用自定义的组装结构标准，缺乏通用的组装结构标准，因而引入了较大的风险。

可重用性和软件高效性不易协调，需要精干的有经验的分析和开发人员，一般开发人员插不上手。

客户的满意度低，并且由于过分依赖于构件，所以构件库的质量影响着产品质量。

二、以软件需求完全确定为前提软件开发模型，如瀑布模型等。

特点：软件需求在开发阶段已经被完全确定，将生命周期的各项活动依顺序固定，强调开发的阶段性；优点：开发流程简单。

缺点：是开发后期要改正早期存在的问题需要付出很高的代价，用户需要等待较长时间才能够看到软件产品，增加了风险系数。

并且如果在开发过程存在阻塞问题，则影响开发效率。

三、在开始阶段只能提供基本需求的渐进式开发模型，如螺旋模型和原型实现软件开发模型等。

特点：软件开发开始阶段只有基本的需求，软件开发过程的各个活动是迭代的。

通过迭代过程实现软件的逐步演化，最终得到软件产品。

第一章1. 体系结构发现、演化、重用体系结构发现解决如何从已经存在的系统中提取软件的体系结构，属于逆向工程范畴。

由于系统需求、技术、环境、分布等因素的变化而最终导致软件体系结构的变动，称之为软件体系结构演化。

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。

2.基于软件体系结构的软件开发方法：问题定义—>软件需求—>软件体系结构—>软件设计—>软件实现3.评价软件体系结构的方法权衡分析方法（ATAM方法），软件体系结构分析方法（SAAM方法）,中间设计的积极评审（ARID方法）第二章1. 建模结构模型：研究结构模型的核心是体系结构描述语言。

以体系结构的构件，连接件和其他概念来刻画结构。

并力图通过结构来反映系统的重要语义内容。

框架模型：与结构模型类似，但不太侧重细节，而侧重于整体结构。

动态模型：是对结构和框架模型的补充，研究系统大颗粒的行为性质。

过程模型：研究构造系统的步骤和过程，结构是遵循某些过程脚本的结果。

功能模型：认为体系结构是由一组功能构件按层次组成，下层向上层提供服务。

功能模型可以看作是一种特殊的框架模型。

4+1视图模型：逻辑视图、进程视图、物理视图、开发视图和场景视图逻辑视图主要支持系统的功能需求，即系统提供给最终用户的服务。

在逻辑视图中，系统分解成一系列的功能抽象，这些抽象主要来自问题领域。

这种分解不但可以用来进行功能分析，而且可用作标识在整个系统的各个不同部分的通用机制和设计元素。

在面向对象技术中，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通过系统输入输出关系的模型图和子系统图来描述。

进程视图侧重于系统的运行特性，主要关注一些非功能性的需求。

物理视图主要考虑如何把软件映射到硬件上。

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。

第四章软件体系结构描述1、体系结构描述有哪些方法？有哪些标准和规范？体系结构描述方法：(1) 图形表达工具：由矩形框和有向线段组合而成。

(2) 模块内连接语言：将一种或几种传统程序设计语言的模块连接起来的语言。

(3) 基于软构件的系统描述语言：将软件系统描述成一种是由许多以特定形式相互作用的特殊软件实体构造组成的组织或系统。

(4) 软件体系结构描述语言：是参照传统程序设计语言的设计和开发经验，针对软件体系结构特点重新设计、开发和使用的专门的软件体系结构描述语言。

体系结构描述的标准和规范：IEEE P1471 ：于2000年9月21日通过IEEE-SA标准委员会评审。

2、体系结构描述语言与程序设计语言有什么区别？体系结构描述语言(ADL)在充分继承和吸收传统程序设计语言的精确性和严格性特点的同时，还应该具有构造、抽象、重用、组合、异构、分析和推理等能力和特性。

◎构造能力：ADL能够使用较小的独立体系结构元素来建造大型软件系统；◎抽象能力：ADL使得软件体系结构中的构件和连接件描述可以只关注它们的抽象特性，而不管其具体的实现细节；◎重用能力：ADL使得组成软件系统的构件、连接件甚至是软件体系结构都成为软件系统开发和设计的可重用部件；◎组合能力：ADL使得其描述的每一系统元素都有其自己的局部结构，这种描述局部结构的特点使得ADL支持软件系统的动态变化组合；◎异构能力：ADL允许多个不同的体系结构描述关联存在；◎分析和推理能力：ADL允许对其描述的体系结构进行多种不同的性能和功能上的多种推理分析。

典型元素含义的比较：3、对一个你曾经开发过的软件系统进行考虑，如果要使用ADL对其体系结构进行描述，你会选择哪一种？为什么？答案略。