软件体系结构8

软件体系结构引言软件体系结构是指在软件系统中，对系统整体结构进行组织和设计的过程。

一个合理的软件体系结构能够帮助开发者降低系统的复杂度，提高系统的可维护性和可扩展性。

本文将介绍软件体系结构的基本概念和常用的体系结构模式，以及如何进行软件体系结构设计。

软件体系结构的基本概念软件体系结构是一个抽象的概念，用于描述软件系统中各个组件之间的关系和交互方式。

它主要由以下几个基本概念组成：1.组件（Component）：组件是软件系统中的一个独立的功能单元，可以由一个或多个模块（Module）组成，实现特定的功能。

2.接口（Interface）：接口定义了组件之间的通信方式和消息传递方式。

一个组件可以提供多个接口供其他组件使用。

3.关系（Relationship）：组件之间的关系可以是依赖关系（Dependency）、关联关系（Association）、聚合关系（Aggregation）和组合关系（Composition）等。

这些关系将多个组件链接起来，形成一个组织结构。

4.架构风格（Architectural Style）：架构风格定义了软件系统的整体结构的模式和约束。

常见的架构风格包括层次结构（Layered）、客户端-服务器（Client-Server）、发布-订阅（Publish-Subscribe）等。

常用的软件体系结构模式在进行软件体系结构设计时，可以借鉴一些常用的体系结构模式。

下面介绍几种常见的模式：1.层次结构（Layered）：层次结构将软件系统划分为若干层，每一层负责特定的功能。

上层的组件可以调用下层的组件，反之则不行。

这种模式可以降低系统的复杂度和耦合度，提高系统的可维护性。

2.客户端-服务器（Client-Server）：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。

客户端负责与用户进行交互，而服务器负责处理客户端的请求并返回结果。

这种模式可以实现系统的分布式部署，提高系统的可伸缩性。

1、软件危机：软件开发维护过程中的遇到一系列严重问题表现：软件成本日益增长，开发进度难以控制，软件质量差，软件维护困难，原因；用户需求不明确，缺乏正确的理论指导，软件规模越来越大，软件复杂度越来越高，软件工程是用工程科学和数学的原则和方法研制，维护计算机软件的有关技术及管理方法软件工程三要素，方法，工具，过程解决方法：管理，采用工程化的开发方法，加大软件重用，采用先进的开放工具2、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。

软件体系结构不仅指定了系统的组织结构和拓扑结构，并且显示了系统需求和构成系统的元素之间的对应关系，提供了一些设计决策的基本原理。

特点：从高层抽象了软件系统结构、行为、属性。

软件体系结构的意义：体系结构是风险担保者进行交流的手段是早期设计决策的体现是可传递和可重用的模型3、构件是语义完整，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，构件模型是对构件本质特征的抽象描述分类：参考模型，描述模型，实现模型构件分类方法：关键字分类法，刻面分类法，超文本分类法4、软件体系结构模型：结构模型，动态模型，框架模型，过程模型，功能模型5、4+1 视图模型从五个不同的视角包括逻辑视图，开发视图，进程视图，物理视图和场景逻辑视图：主要支持系统功能需求：即系统提供给最终用户的服务开发视图：主要侧重于软件模块的组织和管理进程视图：系统的运行特征，主要关注与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，他通常考虑系统性能，规模，可靠性，解决系统拓扑结构，系统安装，通讯等问题场景：可以看作是那些重要系统活动的抽象，它使四个视图有机联系在一起，6、软件体系结构的核心模型：构件，连接件，配置，端口，和角色7、软件体系风格：是描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式最关键的四要素内容：一个词汇表，定义一套配置规则，定义一套语义解释原则定义对基于这种风格的系统所进行的分析经典体系结构风格：数据流风格，调用/返回风格，独立构件风格，虚拟机风格，仓库风格几种软件风格8，为什么使用异构风格不同的结构有不同的处理能力的强项和弱项关于软件包，框架，通信以及其他一些体系结构上的问题一些遗留下来的代码9，体系结构描述方法：图形表达工具有矩形和有向线段组合而成的图形表达工具模块连接语言：采用一种或几种传统程序设计语言的模块连接起来的内连接语言MIL基于软构件的系统描述语言软件体系结构描述语言：ADL 在底层语义模块的支持下，为软件系统的概念体系结构提供了具体的语法和概念框架，基于底层语义的工具为体系结构表示分析演化分化设计构成提供支持三个基本元素构件连接件体系结构配置优点缺点UML ：统一建模语言是一个通用的可视化建模语言，用于对软件精星描述，可视化处理，构造，和建立软件体系的文档，A、状态图B、用例图C、时序图D、配置图E、协作图F、类图。

软件体系结构习题答案软件体系结构习题答案1. 什么是软件体系结构？软件体系结构是指软件系统的整体结构和组织方式，它描述了软件系统中各个组件之间的关系以及它们的功能和行为。

软件体系结构通常包括多个层次，从整体到细节逐渐展开，以便更好地理解和设计软件系统。

2. 为什么软件体系结构很重要？软件体系结构对于软件系统的开发和维护具有重要意义。

它可以提供一个框架，指导软件开发者进行系统设计和实现。

良好的软件体系结构可以提高软件系统的可维护性、可扩展性和可重用性，同时降低开发和维护的成本。

3. 软件体系结构有哪些常见的模式？常见的软件体系结构模式包括分层模式、客户端-服务器模式、发布-订阅模式、模型-视图-控制器模式等。

每种模式都有其特定的应用场景和优缺点，开发者可以根据具体需求选择合适的模式。

4. 什么是分层模式？分层模式是一种常见的软件体系结构模式，将软件系统划分为多个层次，每个层次负责不同的功能。

通常包括表示层、业务逻辑层和数据访问层。

这种模式可以提高系统的可维护性和可扩展性，同时降低各个层次之间的耦合度。

5. 客户端-服务器模式是什么？客户端-服务器模式是一种常见的软件体系结构模式，将软件系统划分为客户端和服务器两部分。

客户端负责用户界面和用户交互，而服务器负责处理客户端的请求并提供相应的服务。

这种模式可以实现分布式计算和资源共享，提高系统的可伸缩性和可靠性。

6. 发布-订阅模式是什么？发布-订阅模式是一种常见的软件体系结构模式，用于实现消息传递和事件通知。

发布者将消息发布到一个或多个主题，而订阅者可以选择订阅感兴趣的主题并接收相关的消息。

这种模式可以实现解耦和灵活的通信方式，适用于分布式系统和异步通信。

7. 模型-视图-控制器模式是什么？模型-视图-控制器（MVC）模式是一种常见的软件体系结构模式，用于实现用户界面和业务逻辑的分离。

模型负责处理数据和业务逻辑，视图负责显示用户界面，而控制器负责协调模型和视图之间的交互。

软件体系结构在软件开发过程中，软件体系结构是一个至关重要的概念。

软件体系结构是指软件系统中的各个组件、模块和它们之间的关系。

一个优秀的软件体系结构可以提高软件系统的可维护性、可扩展性和可重用性，同时也有利于降低开发成本和提高软件质量。

软件体系结构的定义软件体系结构是指软件系统中各个部分相互之间的组织方式。

它包括软件系统中的组件、组件之间的关系，以及这些组件和关系在整体上所形成的结构。

软件体系结构描述了软件系统的整体结构，以及各个组件之间的相互作用。

软件体系结构的重要性软件体系结构在软件开发过程中起着至关重要的作用。

一个良好的软件体系结构可以帮助开发人员更好地理解软件系统的结构和设计，从而更容易进行软件开发、测试、部署和维护。

此外，良好的软件体系结构还可以提高软件系统的性能、可靠性和安全性，降低软件开发和维护的成本。

软件体系结构的组成一个软件系统的体系结构通常由以下几个组成部分组成：1.组件（Components）：软件系统中的各个部分。

2.接口（Interfaces）：组件之间进行通信和交互的方式。

3.关系（Relationships）：描述组件之间的依赖关系，如依赖、引用、调用等。

4.约束（Constraints）：对组件之间交互的限制条件。

5.配置（Configurations）：软件系统中各个组件的布局和部署方式。

软件体系结构的类型软件体系结构可以分为多种类型，常见的软件体系结构包括：•分层体系结构：软件系统按层次结构组织，每一层负责不同的功能。

•客户端-服务器体系结构：软件系统分为客户端和服务器，客户端负责用户界面，服务器负责处理业务逻辑。

•面向服务的体系结构：软件系统以服务为中心，各个组件之间通过服务进行通信和交互。

•事件驱动体系结构：软件系统通过事件进行通信和控制。

•管道和过滤器体系结构：软件系统通过一系列过滤器进行数据处理。

软件体系结构的设计原则在设计软件体系结构时，需要遵循一些设计原则，以确保软件系统的质量和可维护性：1.模块化：将软件系统划分为多个独立的模块，每个模块负责一个特定的功能。

1、软件体系结构的定义Kruchten指出，软件体系结构有四个角度，他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。

2、SOA：即Service-oriented-architecture，面向服务架构。

它是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些业务之间定义良好的借口和契约联系起来。

借口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立与实现服务的硬件平台，操作系统和编程语言。

这使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。

3、C/S：即客户机/服务器网，Client/Server.在C/S中服务器是网络的核心，而客户机是网络的基，客户机依靠服务器获得所需要的网络资源，而服务器为客户机提供网络必须的资源。

4、质量属性：就是系统在生命周期过程中所表现出的各种特征。

5、软件体系结构的风格：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。

体系结果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类型，而这组约束指出系统是如何将这些构件和连接组合起来的。

6、软件体系结构描述语言（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。

这三个基本元素是：构件、连接件、体系结构配置。

7、Web服务：是使用标准技术在INTERNET上运行的商务流程，它可以使用标准的INTERNET协议，将功能纲领性的体现在INTERNET和INTRANTE。

8、基于体系结构的软件过程：是在体系结构指导下的软件开发过程。

首先设计体系结构，软件系统的开发过程可描述为软件的演化与组装过程。

具体过程可分化为体系结构的需求、设计、文档化、复审、实现、演化等6个过程。

1、构件是核心和基础，重用是必需的手段。

2、软件重用是指在两次或多次不同的软件软件开发过程中重复使用相同或相近软件元素的过程。

3、软件元素包括程序代码、设计文档、设计过程、需求分析文档甚至领域知识。

4、把可重用的元素称作软构件，简称为软构件。

5、可重用软件元素越大，就说重用的粒度越大。

6、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、通信接口和代码实现的复合体。

7、面向对象技术达到类级重用，以类为封装的单位。

8、构件模型是对构件本质特征的抽象描述。

三个主要流派，分别是OMG(对象管理组织)的CORBA（通用对象请求代理结构)、Sun的EJB和Microsoft的DOM（分布式构件对象模型）。

9、获取构件的四个途径：（1）从现有构件中获得符合要求的构件，直接使用或作适应性修改，得到可重用构件。

（2）通过遗留工程，将具有潜在重用价值的构件提取出来，得到可重用构件。

（3）从市场上购买现成的商业构件，即COTS构件。

（4）开发符合要求的构件。

10、构件分类方法三大类：关键字分类、刻面分类法、超文本组织方法11、构件检索方法：基于关键字的检索、刻面检索法、超文本检索法和其他检索方法。

12、减少构件修改的工作量，要求工作人员尽量使构件的功能、行为和接口设计更为抽象画、通用化和参数化。

13、构件组装技术：基于功能的组装技术、基于数据的组装技术和面向对象的组装技术。

14、软件体系结构的定义：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。

软件体系结构不仅指定了系统的组织结构和拓扑结构，并且显示了系统需求和构成系统的元素之间的对应关系，提供了一些设计决策的基本原理。

软件体系结构的意义：（1）体系结构是风险承担者进行交流的手段；（2）体系结构是早期设计决策的体现--①软件体系结构明确了对系统实现的约束条件②软件体系结构决定了开发和维护组织的组织结构③软件体系结构制约着系统的质量属性④通过研究软件体系结构可能预测软件的质量⑤软件体系结构使推理和控制更改更简单⑥软件体系结构有助于循序渐进的原型设计⑦软件体系结构可以作为培训的基础；（3）软件体系结构是可传递和可重用的模型。

软件体系结构总结引言软件体系结构是指对软件系统概要设计的抽象表示，它定义了系统的结构组成、各个组件之间的关系以及与外部环境的交互方式。

在软件开发过程中，合理的软件体系结构设计能够提高系统的可维护性、扩展性和复用性。

本文将从软件体系结构的概念、常见的体系结构风格以及体系结构设计原则进行总结。

软件体系结构概念软件体系结构是对软件系统进行高层次抽象的表示，能够描述系统的组成部分以及这些部分之间的关系。

它提供了一个框架，用于指导软件系统的开发和演化。

软件体系结构通常包括以下几个方面的描述：1.结构元素：指系统中的组件、连接器和配置。

组件是系统中的可替换部分，连接器是组件之间进行通信和协作的媒介，配置是组件和连接器的物理安排。

2.组件关系：描述组件之间的静态关系，比如依赖关系、聚合关系、继承关系等。

3.交互方式：描述组件和连接器之间的动态交互方式，包括数据流、控制流和事件触发等。

4.分析视图：描述软件体系结构的静态特性，通过分析视图可以发现系统中的潜在问题和风险。

5.设计视图：描述软件体系结构的具体设计方案，包括组件和连接器的具体实现细节。

常见的体系结构风格在软件体系结构设计中，常见的体系结构风格包括以下几种：1.面向对象体系结构：基于面向对象编程思想，将系统分解为一系列的对象，每个对象封装了数据和操作，通过消息传递进行通信和协作。

2.分层体系结构：将系统分为多个层次，每个层次都有特定的功能和责任，上层层次使用下层层次提供的服务。

3.客户端-服务器体系结构：将系统分为客户端和服务器，客户端发送请求，服务器进行处理并返回结果。

4.数据流体系结构：以数据流为中心，将系统划分为一系列的数据流和处理器，数据流通过处理器进行转换和处理。

5.发布-订阅体系结构：基于事件驱动的编程模式，组件之间通过发布者-订阅者模型进行通信。

不同的体系结构风格适用于不同的应用场景，根据系统的需求和特点选择合适的体系结构风格是非常重要的。

软件体系结构：系统的基本组织结构，包括系统构成要素，这些构成要素相互之间以及运行环境之间的关系，还包括系统设计及演化时应遵循的原则。

优点：软件相关人员之间进行交流的手段；是一种高层次的设计复用手段；是早起关键设计决策的体现。

4+1视图：从5个不同的视角包括包括逻辑视图，进程视图，物理视图，开发视图与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，即系统提供给最终用户的服务。

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。

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，它通常要考虑到系统性能、规模、可靠性等。

解决系统拓扑结构、系统安装、通讯等问题。

场景视图：场景可以看作是那些重要系统活动的抽象，它使四个视图有机联系起来，从某种意义上说场景是最重要的需求抽象。

软件体系结构风格：是对软件体系结构的分类，，每一种软件体系设计风格都代表一类软件都结构组织模式，是对实践中重复使用的架构设计的总结。

体系结构风格有：。

1.软件理论包括：–计算模型与可计算理论、算法理论基础、算法设计与分析、程序设计语言理论基础、程序设计语言设计及其编译技术、数理逻辑、数据抽象与基本数据类型的实现技术等。

对软件工程而言，充满了方法论的内容：–如何分析、如何设计、如何编程、如何测试、如何维护、…；–软件模型与软件系统的“质量”在很大程度上依赖于开发者本身的经验与水平。

因为缺乏对软件开发过程的理论层面的刻画，没有将数目众多的方法论总结提升为理论，故而只能是“工程”。

2.体系结构”的共性一组基本的构成要素——构件–这些要素之间的连接关系——连接件–这些要素连接之后形成的拓扑结构——物理分布–作用于这些要素或连接关系上的限制条件——约束–质量——性能3.软件体系结构(SA)：–提供了一个结构、行为和属性的高级抽象–从一个较高的层次来考虑组成系统的构件、构件之间的连接，以及由构件与构件交互形成的拓扑结构–这些要素应该满足一定的限制，遵循一定的设计规则，能够在一定的环境下进行演化。

–反映系统开发中具有重要影响的设计决策，便于各种人员的交流，反映多种关注，据此开发的系统能完成系统既定的功能和性能需求4.体系结构= 构件+ 连接件+ 拓扑结构+ 约束+ 质量5.目标：提高软件质量–功能属性(functional properties)：能够完成用户功能性需求；–非功能性属性(non-functional properties)：能够以用户要求的性能标准，合理、高效的实现各类功能性需求。

6.软件体系结构关注的是：如何将复杂的软件系统划分为模块、如何规范模块的构成和性能、以及如何将这些模块组织为完整的系统。

⏹主要目标：建立一个一致的系统及其视图集，并表达为最终用户和软件设计者需要的结构形式，支持用户和设计者之间的交流与理解。

⏹分为两方面：–外向目标：建立满足最终用户要求的系统需求；–内向目标：建立满足系统设计者需要以及易于系统实现、维护和扩展的系统构件构成。

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。

八大体系结构模式八大体系结构模式是指在软件工程领域中常用的八种软件系统设计架构模式，它们是：1. 分层架构模式（Layered Architecture）：将系统划分为若干层次，每一层都有特定的功能和责任，上层依赖于下层，实现了系统的分离和解耦。

2. 客户端-服务器架构模式（Client-Server Architecture）：将系统划分为客户端和服务器两个部分，客户端发送请求，服务器响应并处理请求，实现了逻辑的分布和协作。

3. MVC架构模式（Model-View-Controller Architecture）：将系统划分为模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）三个部分，模型负责数据管理，视图负责展示，控制器负责协调模型和视图的交互。

4. 微服务架构模式（Microservices Architecture）：将系统划分为一组小型的、独立部署的服务，每个服务独立运行，通过轻量级通信机制进行交互，实现了系统的高内聚和低耦合。

5. 事件驱动架构模式（Event-Driven Architecture）：通过事件的产生、传递和处理来驱动系统的运行，各个组件根据事件的发生和变化进行响应，实现了系统的松耦合和灵活性。

6. 领域驱动设计模式（Domain-Driven Design）：将系统的核心业务逻辑抽象为领域模型，并基于领域模型进行软件系统的设计与开发，强调对领域知识和业务规则的建模。

7. 服务导向架构模式（Service-Oriented Architecture）：将系统划分为一组松耦合的、可重用的服务，通过服务之间的交互来实现系统功能，提高系统的灵活性和可扩展性。

8. 响应式架构模式（Reactive Architecture）：根据系统的负载和需求变化，动态地进行资源分配和重新配置，以保证系统的高性能和高可用性。