软件体系结构及一些基本的概念
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软件工程专业需要掌握的知识
软件工程专业需要掌握的知识软件工程作为计算机领域中的一个重要分支，涉及到多个方面的知识和技能。
以下是软件工程专业需要掌握的一些核心知识。
一、编程语言编程语言是软件工程师必备的基本技能。
常见的编程语言包括Java、Python、C++、JavaScript等。
除了掌握这些语言的基础语法，软件工程师还应该具备编写高效、可读性强的代码能力，并了解不同语言之间的优缺点和应用场景。
二、数据结构和算法数据结构和算法是计算机科学中的核心概念，对于软件工程师来说尤为重要。
软件工程师需要了解常见的数据结构（如数组、链表、树、图等）和算法（如排序、搜索、动态规划等），并能够在实际开发中应用它们。
这有助于提高软件性能，优化软件结构，并解决复杂的问题。
三、操作系统操作系统是计算机系统中管理硬件和软件资源的核心组件。
软件工程师需要了解常见的操作系统（如Windows、Linux等）的基本原理和工作机制，包括进程管理、内存管理、文件系统和设备驱动程序等。
此外，还应该了解并发编程的概念和多线程处理方法。
四、数据库数据库是存储和管理大量数据的关键组件。
软件工程师需要了解关系型数据库（如MySQL、Oracle等）和非关系型数据库（如MongoDB、Redis等）的基本原理和使用方法。
此外，还应该了解SQL语言以及数据库设计和优化等方面的知识。
五、网络编程网络编程是实现分布式系统和互联网应用的关键技术。
软件工程师需要了解TCP/IP协议栈、HTTP协议以及常见的网络协议（如FTP、SMTP、POP3等）。
此外，还应该了解Web开发的基础知识（如HTML、CSS、JavaScript等），并能够使用常见的网络编程框架和库进行开发。
六、设计模式设计模式是解决常见问题的最佳实践。
软件工程师需要了解常见的面向对象设计模式（如单例模式、工厂模式、观察者模式等）和常用的设计原则（如开闭原则、单一职责原则等），以便在实际开发中提高代码的可重用性和可维护性。
系统架构设计应考虑的因素
系统架构设计应考虑的因素摘要：本⽂从程序的运⾏时结构和源代码的组织结构两个⽅⾯探讨了系统构架设计应考虑的各种因素，列举了系统构架设计⽂档应考虑的⼀些问题。
1.与构架有关的⼏个基本概念1、模块（module）：⼀组完成指定功能的语句，包括：输⼊、输出、逻辑处理功能、内部信息、运⾏环境（与功能对应但不是⼀对⼀关系）。
2、组件（component）：系统中相当重要的、⼏乎是独⽴的可替换部分，它在明确定义的构架环境中实现确切的功能。
3、模式（pattern）：指经过验证，⾄少适⽤于⼀种实⽤环境（更多时候是好⼏种环境）的解决⽅案模板（⽤于结构和⾏为。
在 UML 中：模式由参数化的协作来表⽰，但 UML 不直接对模式的其他⽅⾯（如使⽤结果列表、使⽤⽰例等，它们可由⽂本来表⽰）进⾏建模。
存在各种范围和抽象程度的模式，例如，构架模式、分析模式、设计模式和代码模式或实施模式。
模式将可以帮助我们抓住重点。
构架也是存在模式的。
⽐如，对于系统结构设计，我们使⽤层模式；对于分布式系统，我们使⽤代理模式（通过使⽤代理来替代实际的对象，使程序能够控制对该对象的访问）；对于交互系统，我们使⽤MVC（M模型(对象)／V视图(输出管理)／C控制器(输⼊处理)）模式。
模式是针对特定问题的解，因此，我们也可以针对需求的特点采⽤相应的模式来设计构架。
4、构架模式（architectural pattern）：表⽰软件系统的基本结构组织⽅案。
它提供了⼀组预定义的⼦系统、指定它们的职责，并且包括⽤于组织其间关系的规则和指导。
5、层（layer）：对模型中同⼀抽象层次上的包进⾏分组的⼀种特定⽅式。
通过分层，从逻辑上将⼦系统划分成许多集合，⽽层间关系的形成要遵循⼀定的规则。
通过分层，可以限制⼦系统间的依赖关系，使系统以更松散的⽅式耦合，从⽽更易于维护。
（层是对构架的横向划分，分区是对构架的纵向划分）。
6、系统分层的⼏种常⽤⽅法：1）常⽤三层服务：⽤户层、业务逻辑层、数据层；2）多层结构的技术组成模型：表现层、中间层、数据层；3）⽹络系统常⽤三层结构：核⼼层、汇聚层和接⼊层；4）RUP典型分层⽅法：应⽤层、专业业务层、中间件层、系统软件层；5）基于Java的B/S模式系统结构：浏览器端、服务器端、请求接收层、请求处理层；6）某六层结构：功能层（⽤户界⾯）、模块层、组装层（软件总线）、服务层（数据处理）、数据层、核⼼层；7）构架（Architecture，愿意为建筑学设计和建筑物建造的艺术与科学）: 在RUP中的定义：软件系统的构架（在某⼀给定点）是指系统重要构件的组织或结构，这些重要构件通过接⼝与不断减⼩的构件与接⼝所组成的构件进⾏交互；《软件构架实践》中的定义：某个软件或者计算系统的软件构架即组成该系统的⼀个或者多个结构，他们组成软件的各个部分，形成这些组件的外部可见属性及相互间的联系；IEEE 1471-2000中的定义：the fundamental organization of a system emboided in its components,their relationships to each other,and to the enviroment and the principles guiding its design and evolution，构架是系统在其所处环境中的最⾼层次的概念。
精品PPT课件--第9章软件体系结构与设计模式
在组织形式上，框架是一个待实例化的完整系统，定义 了软件系统的元素和关系，创建了基本的模块，定义了涉 及功能更改和扩充的插件位置。典型的框架例子有MFC框 架和Struts框架。
9.1 软件体系结构的基本概念
• 体系结构的重要作用
体系结构的重要作用体现在以下三个方面 ： （1）体系结构的表示有助于风险承担者（项目干系
层次结构具有以下优点: （1）支持基于抽象程度递增的系统设计，使设计者可以把
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内外层。
9.2 典型的体系结构风格
（3）支持复用。只要提供的服务接口定义不变，同一层的 不同实现可以交换使用。这样，就可以定义一组标准 的接口，从而允许各种不同的实现方法。
9.1 软件体系结构的基本概念
2．风格
风格是带有一种倾向性的模式。同一个问题可以有不同 的解决问题的方案或模式，但我们根据经验，通常会强烈 倾向于采用特定的模式，这就是风格。
每种风格描述一种系统范畴，该范畴包括： （1）一组构件（如数据库、计算模块）完成系统需要的某
种功能； （2）一组连接件，它们能使构件间实现“通信”、“合作”
个对象的表示，而不影响其他对象。 （2）设计者可将一些数据存取操作的问题分解成一些交互
的代理程序的集合。
9.2 典型的体系结构风格
其缺点如下: （1）为了使一个对象和另一个对象通过过程调用等进行
交互，必须知道对象的标识。只要一个对象的标识 改变了，就必须修改所有其他明确调用它的对象。 （2）必须修改所有显式调用它的其他对象，并消除由此 带来的一些副作用。例如，如果A使用了对象B，C 也使用了对象B，那么，C对B的使用所造成的对A 的影响可能是料想不到的。
9.1 软件体系结构的基本概念
• 体系结构的重要作用
体系结构的重要作用体现在以下三个方面 ： （1）体系结构的表示有助于风险承担者（项目干系
层次结构具有以下优点: （1）支持基于抽象程度递增的系统设计，使设计者可以把
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内外层。
9.2 典型的体系结构风格
（3）支持复用。只要提供的服务接口定义不变，同一层的 不同实现可以交换使用。这样，就可以定义一组标准 的接口，从而允许各种不同的实现方法。
9.1 软件体系结构的基本概念
2．风格
风格是带有一种倾向性的模式。同一个问题可以有不同 的解决问题的方案或模式，但我们根据经验，通常会强烈 倾向于采用特定的模式，这就是风格。
每种风格描述一种系统范畴，该范畴包括： （1）一组构件（如数据库、计算模块）完成系统需要的某
种功能； （2）一组连接件，它们能使构件间实现“通信”、“合作”
个对象的表示，而不影响其他对象。 （2）设计者可将一些数据存取操作的问题分解成一些交互
的代理程序的集合。
9.2 典型的体系结构风格
其缺点如下: （1）为了使一个对象和另一个对象通过过程调用等进行
交互，必须知道对象的标识。只要一个对象的标识 改变了，就必须修改所有其他明确调用它的对象。 （2）必须修改所有显式调用它的其他对象，并消除由此 带来的一些副作用。例如，如果A使用了对象B，C 也使用了对象B，那么，C对B的使用所造成的对A 的影响可能是料想不到的。
系统架构设计及原理 基本处理流程 模块划分 数据结构设计
系统架构设计及原理基本处理流程模块划分数据结构设计系统架构设计是构建一个信息系统或软件产品的基础，它涉及到系统的整体结构规划，包括软件、硬件、网络、数据和用户界面等方面。
以下是一些关于系统架构设计的基本概念、处理流程、模块划分和数据结构设计的概述：一、系统架构设计原理：1. 模块化：将系统划分为多个独立的模块，每个模块负责系统的某一功能部分。
模块化可以提高系统的可维护性和可扩展性。
2. 分层：系统架构通常采用分层设计，如表现层、业务逻辑层和数据访问层。
每一层负责不同的系统功能，且相互独立。
3. 组件化：使用预先设计和测试的软件组件来构建系统，这些组件可以在不同的系统中重用。
4. 服务化：将系统的各个功能抽象为服务，通过网络进行调用，实现系统的分布式处理。
5. 标准化：遵循行业标准和规范进行系统架构设计，以确保系统的互操作性和可集成性。
二、基本处理流程：1. 需求分析：理解并 document 用户需求和系统功能。
2. 系统设计：根据需求分析的结果，设计系统的总体结构。
3. 模块设计：细化系统设计，定义各个模块的功能和接口。
4. 技术选型：选择合适的技术栈和工具来实现系统架构。
5. 实现与测试：编码实现系统模块，并进行测试。
6. 部署与维护：将系统部署到生产环境，并进行持续的维护和优化。
三、模块划分：模块划分是系统架构设计的核心部分，它涉及到如何将系统的功能划分为多个独立的模块。
模块划分的一般原则包括：1. 单一职责原则：每个模块应该有一个单一的责任，并且该责任应该被完整地封装在一个模块中。
2. 最小化模块间耦合：尽量减少模块间的依赖关系，使得一个模块的变更对其他模块的影响最小。
3. 最大化模块内聚：模块内部的元素应该紧密相关，共同完成一个单一的任务。
四、数据结构设计：数据结构设计是系统架构设计中关于数据存储和管理的部分。
它包括：1. 数据模型设计：根据系统的业务需求，设计数据库模型，包括表、关系、索引等。
软件工程(简答题)
1、典型的详细设计工具有流程图、盒图、、类程序设计语言。
问题反馈【教师释疑】正确答案：【PAD图】2、UML是一种语言。
问题反馈【教师释疑】正确答案：【可视化】3、类是一组具有属性、操作、关系和语义的对象的描述。
问题反馈【教师释疑】正确答案：【相同】4、对象是类的一个。
问题反馈【教师释疑】正确答案：【实例】5、用况图是一种表达系统模型的图形化工具。
问题反馈【教师释疑】正确答案：【功能】6、UML中的顺序图是一种交互图，即由一组对象以及按组织的对象之间的关系组成。
问题反馈【教师释疑】正确答案：【时序】7、模块的作用域是指受该模块内一个所影响的所有模块的集合。
问题反馈【教师释疑】正确答案：【判定】8、模块的控制域是指这个模块本身以及所有直接或间接它的模块的集合。
问题反馈【教师释疑】正确答案：【从属于】9、在数据流图中引入数据源和数据潭这两个术语的目的是为了表示系统的，可以使用它们和相关数据流来定义系统的。
问题反馈【教师释疑】正确答案：【环境|边界】10、模块结构图是系统的一个高层蓝图，允许设计人员在较高的层次上进行抽象思维。
模块结构图可用和两种形式来表示。
问题反馈【教师释疑】正确答案：【层次图|HIPO图】11、在设计模块结构图时要基于原则来设计模块。
问题反馈【教师释疑】正确答案：【高内聚低耦合】12、在进行总体结构设计时，人们通过长期的软件开发实践，总结出一些实现模块“高内聚低耦合”的启发式规则，对初始的模块结构图进行精化，其中一条规则是“尽力使模块的在其控制域之内”。
问题反馈【教师释疑】正确答案：【作用域】13、在进行总体结构设计时，人们通过长期的软件开发实践，总结出一些实现模块“高内聚低耦合”的启发式规则，对初始的模块结构图进行精化，其中一条规则是“力求深度、宽度、扇出和扇入”。
问题反馈【教师释疑】正确答案：【适中】14、在进行总体结构设计时，人们通过长期的软件开发实践，总结出一些实现模块“高内聚低耦合”的启发式规则，对初始的模块结构图进行精化，其中一条规则是“改进软件结构，提高模块的”。
网络体系结构和基本概念
网络体系结构和基本概念网络体系结构是指网络中各个组成部分之间的关系与组织方式。
它将网络分为不同的层次及模块，使得网络的设计和管理更加有序、灵活、高效。
同时，网络体系结构也为不同类型的应用提供了相应的技术支持和服务保障。
本文将详细介绍网络体系结构的基本概念和具体组成部分。
首先，网络体系结构通常包括以下几个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。
物理层负责将数字信号转换成物理信号，并进行传输；数据链路层负责建立逻辑连接、进行差错校验、流量控制和数据帧的封装；网络层负责进行数据包的路由选择和分组传输；传输层负责实现端到端的数据传输和流量控制；应用层负责提供不同的应用服务，并与网络的其他层进行交互。
其次，网络体系结构还有一些基本概念，如协议、接口、引线等。
协议是网络通信中约定的一组规则和标准，使得不同设备之间能够相互通信和协作。
接口是连接不同设备或不同网络之间的通道，通过它们可以进行信号传输和数据交换。
引线是将不同的电气信号引出到网络外部，如连接器、电缆、网线等。
在网络体系结构中，还有一些重要的组成部分，如路由器、交换机、集线器等。
路由器是将不同网络之间的数据包进行转发和交换的设备，可以实现不同网络之间的互通。
交换机是在局域网中传输数据包的设备，它能够根据数据包的MAC地址进行转发。
集线器是将多个设备连接在一个局域网中的设备，它可以实现设备之间的共享资源和通信。
此外，网络体系结构还涉及一些重要的技术和协议，如TCP/IP协议、以太网、无线网络等。
TCP/IP协议是互联网通信的基础协议，它通过将数据分成多个数据包进行传输，并在目的地重新组装，实现可靠的数据传输。
以太网是一种常用的局域网技术，它使用双绞线进行通信，并通过载波侦听、冲突检测等机制实现数据的高效传输。
无线网络则是利用无线通信技术实现设备之间的数据传输，如Wi-Fi、蓝牙等。
总之，网络体系结构是网络中各个组成部分之间的关系与组织方式。
它通过不同的层次和模块，实现了网络的有序、灵活、高效的设计和管理。
计算机科学与技术专业相关知识
计算机科学与技术专业相关知识计算机科学与技术（Computer Scienceand Technology，简称CS）是研究计算机系统、软件系统、计算理论及其应用的学科。
以下是与计算机科学与技术专业相关的一些基础知识：1.数据结构与算法：数据结构是组织和存储数据的方式，包括数组、链表、树、图等。
算法是解决问题的方法和步骤，包括排序、查找、图算法等。
2.编程语言：常见的编程语言包括C、C++、Java、Python、JavaScript等。
理解语言的语法、语义以及如何使用各种库和框架进行软件开发。
3.计算机体系结构：理解计算机硬件组成，包括处理器、内存、输入输出设备等。
学习计算机系统的工作原理、性能优化、并行计算等。
4.操作系统：理解操作系统的基本概念、原理和设计。
学习操作系统的调度算法、内存管理、文件系统等。
5.数据库系统：学习数据库的设计、实现和管理。
理解关系数据库、NoSQL数据库等不同类型的数据库系统。
6.网络技术：理解网络协议、网络拓扑、网络安全等基础知识。
学习网络编程、网络通信、互联网应用开发等技术。
7.软件工程：理解软件开发的流程和方法论，包括需求分析、设计、编码、测试、部署等。
学习软件工程的各种方法和工具，如敏捷开发、持续集成、版本控制等。
8.人工智能与机器学习：学习机器学习算法、模型和技术，如线性回归、决策树、深度学习等。
理解人工智能的基本概念、应用领域和发展趋势。
9.计算理论：学习计算模型、算法复杂性理论、自动机理论等。
理解计算问题的可解性、计算能力的限制等基本概念。
10.软件测试与质量保证：学习软件测试的方法、工具和流程。
理解软件质量保证的原理和实践，包括代码审查、测试覆盖率、缺陷管理等。
以上是计算机科学与技术专业的一些基础知识，这些知识涵盖了计算机科学与技术领域的核心内容，对于理解计算机系统、开发软件应用以及解决计算问题都是非常重要的。
软件架构基础pdf
软件架构基础
软件架构基础是指构建软件系统所需的基本概念、原则和实践。
软件架构定义了系统的整体结构，包括组件、模块、数据流、交互方式等，以确保系统具备良好的可维护性、可扩展性、可靠性和性能等特性。
以下是软件架构基础的一些重要概念：
模块化：将软件系统分解为相互独立、功能清晰的模块，每个模块负责完成特定的任务或功能。
分层架构：将系统划分为不同的层次，每个层次负责不同的功能，层与层之间通过明确定义的接口进行通信与交互。
常见的分层包括展示层、业务逻辑层和数据访问层。
客户端-服务器架构： 将系统划分为客户端和服务器两个部分，客户端负责向用户提供界面和交互，服务器负责处理业务逻辑和数据存储。
微服务架构：将系统划分为多个小型的、自治的服务，每个服务都独立部署、可独立扩展，并通过轻量级的通信机制进行交互。
事件驱动架构： 系统中的各个组件通过事件进行通信与交互，组件之间解耦，提高系统的灵活性和可扩展性。
面向服务架构（SOA）： 将系统划分为一组松散耦合的服务，每个服务都以可重用的方式提供特定的功能，并通过
标准化的协议进行通信。
领域驱动设计（DDD）： 将系统设计与领域模型紧密结合，通过分析和理解业务领域来指导软件架构的设计与实现。
容器化和微服务编排： 使用容器技术（如Docker）将应用程序及其依赖项打包到一个可移植的容器中，并通过编排工具（如Kubernetes）对多个容器进行管理和调度。
这些是构建软件系统时常见的一些架构基础概念，具体的架构选择取决于项目需求、规模和技术栈等因素。
OpenCascade中文帮助文档
一旦主通用类被实例化，它的内嵌类也将被实例化。内嵌类的实例名由内嵌 类名字和主通用类名字组成，通过“Of”连接。
例 2.2：
class MapOfReal instantiates Map from TCollection (Real,MapRealHasher);
这个声明位于 TColStd 中。它不仅定义了 TColStd_MapOfReal 类，也定义了 TColStd_MapIteratorOfMapOfReal 类（该类是通用类 TCollection_Map 的内嵌类 MapIterator 的一个实例）。内嵌类的实例独立于主类的实例，而决非绑定于它。 作为内嵌类，即使它们本身不是通用类，但是内嵌于通用类，它们也是通用的。
而面向对象的方法将数据及对数据的操作放在一起，作为一个相互依存、不 可分离的整体——对象。对同类型对象抽象出其共性，形成类。类中的大多数数 据，只能用本类的方法进行处理。类通过一个简单的外部接口与外界发生关系， 对象与对象之间通过消息进行通信[2]。这样，程序模块间的关系更为简单，程序 模块的独立性、数据的安全性就有了良好的保障，实现了“高内聚”“低耦合”。 另外，继承与多态性可以大大提高程序的可重用性，使得软件的开发和维护都更 为方便。
Standard_Persistent 类或其派生类。所有继承自 Standard_Persistent 类的类都是通 过引用处理的。
对于由 Standard_Storable 类派生出的所有类，它们的实例（对象）是不能被
单独存储的，但是可以作为持久对象的区域被存储。所有继承自 Standard_Storable 类的类，其对象都是通过值处理的。
通过值处理的类型首先有基本类型，如布尔类型、字符型、整型、实型等。 通过句柄处理的类型变量，如果它不指向任何对象，那我们就说它是空的。要引 用一个对象，我们就得用它的一个构造函数实例化该对象，如例 2.3。
例 2.2：
class MapOfReal instantiates Map from TCollection (Real,MapRealHasher);
这个声明位于 TColStd 中。它不仅定义了 TColStd_MapOfReal 类，也定义了 TColStd_MapIteratorOfMapOfReal 类（该类是通用类 TCollection_Map 的内嵌类 MapIterator 的一个实例）。内嵌类的实例独立于主类的实例，而决非绑定于它。 作为内嵌类，即使它们本身不是通用类，但是内嵌于通用类，它们也是通用的。
而面向对象的方法将数据及对数据的操作放在一起，作为一个相互依存、不 可分离的整体——对象。对同类型对象抽象出其共性，形成类。类中的大多数数 据，只能用本类的方法进行处理。类通过一个简单的外部接口与外界发生关系， 对象与对象之间通过消息进行通信[2]。这样，程序模块间的关系更为简单，程序 模块的独立性、数据的安全性就有了良好的保障，实现了“高内聚”“低耦合”。 另外，继承与多态性可以大大提高程序的可重用性，使得软件的开发和维护都更 为方便。
Standard_Persistent 类或其派生类。所有继承自 Standard_Persistent 类的类都是通 过引用处理的。
对于由 Standard_Storable 类派生出的所有类，它们的实例（对象）是不能被
单独存储的，但是可以作为持久对象的区域被存储。所有继承自 Standard_Storable 类的类，其对象都是通过值处理的。
通过值处理的类型首先有基本类型，如布尔类型、字符型、整型、实型等。 通过句柄处理的类型变量，如果它不指向任何对象，那我们就说它是空的。要引 用一个对象，我们就得用它的一个构造函数实例化该对象，如例 2.3。
操作系统概论自考重点
操作系统概论1. 引言操作系统是计算机系统中最基本的软件之一，它负责管理和控制计算机硬件资源，并提供给应用程序一个简单、一致、高效的编程接口。
本文将介绍操作系统的概念、功能、架构以及一些重要的概念和技术。
2. 操作系统的概念和功能操作系统是一种系统软件，它位于计算机硬件和应用程序之间，负责协调和管理计算机系统的各种资源。
操作系统的主要功能包括：•进程管理：操作系统负责创建、调度和终止进程，并管理它们之间的通信和同步。
•内存管理：操作系统分配和回收内存，并提供虚拟内存管理功能，使每个应用程序都有足够的内存空间。
•文件系统：操作系统提供文件和目录的管理功能，使用户可以方便地存储和访问文件。
•设备管理：操作系统管理计算机的各种设备，如磁盘、打印机和网络接口等。
•用户界面：操作系统提供了与计算机系统交互的用户界面，如命令行界面和图形用户界面。
3. 操作系统的架构操作系统的架构可以分为单体结构、分层结构、微内核结构和虚拟机结构等多种形式。
•单体结构：操作系统的所有功能都集中在一个大的程序中，缺点是耦合度高、可维护性差。
•分层结构：操作系统按照功能划分成多个层次，每个层次提供一组相关的功能接口。
优点是模块化、可维护性好。
•微内核结构：操作系统的核心功能被设计成一个小的内核，其他功能以服务的形式运行在内核之上。
优点是可扩展性好、可靠性高。
•虚拟机结构：操作系统在硬件之上运行一个虚拟机，每个应用程序都在虚拟机中运行，相互之间互不干扰。
优点是隔离性好、安全性高。
4. 操作系统的重要概念和技术4.1 进程和线程进程是程序的执行实例，它包含了程序的代码和数据，以及一组系统资源。
线程是进程中的一个执行单元，多个线程可以共享进程的资源。
操作系统负责创建、调度和管理进程和线程，保证它们的执行顺序和互斥访问。
4.2 内存管理内存管理是操作系统的重要功能之一，它负责分配和回收内存，并提供虚拟内存管理功能。
虚拟内存管理使得每个应用程序都有一个独立的虚拟地址空间，从而提高了内存的利用率和系统的安全性。
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/users/EWD/ /users/EWD/ewd01xx/EWD196.PDF
程序=？
程序 = 算法 + 数据结构（1960’s ）
程序 = 子程序 + 子程序（1970’s ） 对象 = 算法 + 数据结构 程序 = 对象 + 对象（1980’s） 程序 = 组件 + 连接件（1990’s）
SA之重要
好的软件体系结构，是好的软件的必要 条件。
“Good architectural design has always been a major factor in determining the success of a software system.”
第一章
软件体系结构概论
软件体系结构的兴起和发展
软件体系结构脱胎于软件工程，但是借鉴了 计算机体系结构和网络体系结构中的很多宝 贵的思想，成为计算机科学的一个最新的研 究方向。
解决好软件的重用、质量和维护问题 ——研究软件体系结构的根本目的
软件体系结构在国内未引起人们广泛注意的原因：
软件体系结构从表面上看起来是一个老话题，似乎没有 新东西。 与国外相比，国内对大型和超大型复杂软件系统开发的 经历相对较少，对软件危机的灾难性体会没有国外深刻， 因而对软件体系结构研究的重要性和必要性的认识还不很 充分。
二、连接的性质 限定了交互过程中的：交互特性——协议 交换的数据类型——数据模式 1 .协议 并发的处理方式：由一个回调函数来接收所有的消息，该回调 函数接收到消息以后再根据不同的消息类型来触发不同的 回调函数 事件的广播机制——在建立一个连接时，用广播的方式通 知所有的其他对象一些全局状态的改变。 简单应答，各个对象在复杂操作时提供协调和同步。这种 方式较主要。 传统的顺序处理方式 发出请求→等待响应→继续下一个消息。
软件体系结构的定义 （2）Mary Shaw和David Garlan认为软件体系结 构是软件设计过程中的一个层次，这一层次超越计 算过程中的算法设计和数据结构设计。体系结构问 题包括总体组织和全局控制、通讯协议、同步、数 据存取，给设计元素分配特定功能，设计元素的组 织，规模和性能，在各设计方案间进行选择等。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。
体系结构不匹配问题 ——不匹配因素
不匹配问题： 基于部件的开发方法要求部件间互联， 部件是在体系结构的约束下进行开发的， 不同体系结构下的部件在互联时会发生冲突或不匹配。 导致不匹配的四个因素： 1. 部件的性质 2 .连接的性质 3 .全局体系结构的性质 4 .构造过程
体系结构不匹配问题 ——不匹配因素
捕获需求
通过对相似系统的总结、吸收，更利于理解 新的相似系统的需求 用户在旧系统基础上提出新需求
设计方案的选择
有众多已有体系结构供参考 通过对体系结构的度量，可知哪种体系结构 最有效
分析和描述复杂系统的高层属性 方便人员交流
知道了采用的体系结构，也就知道了此系统 有何优缺点 对体系结构的命名，使交流变得简单
软件体系结构的定义 （3）Kruchten指出，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。
软件体系结构的定义
（4）Hayes Roth则认为软件体系结构是一个抽 象的系统规范，主要包括用其行为来描述的功 能构件和构件之间的相互连接、接口和关系。
好的体系结构
与大多数好的设计一样
是一系列相容的原理和技术的产物，在项目的各
个阶段保持一致 在各种变化面前表现出弹性
SA之重要
最早指出SA的重要性的 是大师Edsger Dijkstra (1930-2002)
“..the larger the project, the more essential the structuring!”(1968)
SA在SE中的地位
Guide to the Software Engineering Body of Knowledge (SWEBOK) from / © IEEE
SA在SE中的地位
Guide to the Software Engineering Body of Knowledge (SWEBOK) from / © IEEE
Software Structure and Architecture
SA对SE的贡献
开发团队的组织结构 捕获需求 设计方案的选择 分析和描述复杂系统的高层属性 人员交流 技术进步 ……
开发团队的组织结构
按体系结构设计出的组件，划分开发小组 构建新的类似系统时，每个小组贡献自己的 组件
SA的先哲
SA发展
1980’s 使用非正式的框图 依靠专家的特定经验 不规范、多样地使用体系结构模式和风格 1990’s 认识到了体系结构的价值 开发过程中要求体系结构文档，并开始体系结构评审 产品化、商业化的体系结构标准和组件集成框架开始出现 规范化体系结构设计中的词汇、符号和工具 软件体系结构的书籍和课程 2000’s 概念尚不统一，描述规范也不能达成一致认识，在软件开发 中体系结构尚不能发挥重要作用
体系结构不匹配问题 ——解决办法
四、桥接技术：可重用部件和当前系统部件的连接协 调。
加入部件和连接——作为不匹配部件之间的中介，完成数据转
换和协议切换，协调部件间的动作。 对部件做包装——使这些部件的输出和输入能直接和其他部件 交互。 ——比较常用 “握手”技术——即交互双方通过交换信息，然后确定双方 都可以接受的方式来进行交互。 ——在底层的部件中实现，如Modem通讯。
软件体系结构的定义 （7）1997年，Bass，Ctements和Kazman在《使用 软件体系结构》一书中给出如下的定义：一个程序 或计算机系统的软件体系结构包括一个或一组软件 构件、软件构件的外部的可见特性及其相互关系。 其中，"软件外部的可见特性"是指软件构件提供的 服务、性能、特性、错误处理、共享资源使用等。
软件体系结构
主讲教师：梁荣华
rhliang@
88320869
“软件体系结构”你早就知道
Client/Server Three-tier P2P Distributed ……
“建筑体系结构”
“建筑体系结构”
“建筑” （Architecture）= 体系结构
一、部件性质 包括： 1．总体结构——构造部件的基础 构成系统框架的来自类库的复用部件功能冗余 部件中存在不需要的冗余代码 2．控制模式——哪些部件控制整个计算次序 已有的系统纳入到新的系统中时，控制事件队列互不相 容，确定控制主进程或重新设计主进程带来的工作量。 3．数据模式——部件处理数据的方式等。 部件为要处理的数据定义了一些特殊的属性。某些部件 数据组织方式对于另一些部件来说是不可行的。这就需要对数 据组织方式进行修改
建筑学特性： 建筑基础——地基、材料、材料的构件 建筑的层次性——原始建材、基础构件、整体框架
建筑模式（Pattern)——建筑的规模和形态
软件构成特性：
软件基础——计算机硬件、软件的基本组成、软件组合块
软件的层次性——对象、构件、框架 软件设计模式（Design Pattern)——软件的规模和形态
依赖于
调用软件包的基本代码
依赖于
系统定义的基本部件
当需要集成的软件较多时，会 成为非常复杂的问题。
系统代码的组成
体系结构不匹配问题 ——解决办法
一、改变可重用部件的设计； ——实现困难：得不到部件的源码。
二、软件行业组织提供统一的规范，包括符号集、新的设计机 制和工具。 三、提供可重用的软件部件的体系结构描述文档 基本部件，即用到的函数库描述； 基于相同的抽象层次的其他部件的接口描述； 部件的应用范围描述。 ——形式化描述有助于解决体系结构不匹配问题。
软件体系结构的定义 （5）David Garlan和Dewne Perry于1995年在IEEE 软件工程学报上又采用如下的定义：软件体系结构 是一个程序／系统各构件的结构、它们之间的相互 关系以及进行设计的原则和随时间进化的指导方针 。
软件体系结构的定义
（6）Barry Boehm和他的学生提出，一个软件 体系结构包括一个软件和系统构件，互联及约 束的集合；一个系统需求说明的集合；一个基 本原理用以说明这一构件，互联和约束能够满 足系统需求。
体系结构不匹配的总结：
软件体系结构不匹配的原因是深层次的。
靠尝试来总结设计经验缺少规范性。
简单地改进编译、链接过程不能真正解决问题，应从 文档、描述方法等方面来解决。
为什么研究软件体系结构
软件系统规模和复杂性的增大使现有的软件工程方 法难以应对 对总体的系统结构设计和规格的说明比选择计算算 法和数据结构明显重要
软件体系结构的兴起
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，整个系统的结构和规格说明显得 越来越重要。软件危机的程度日益加剧，现有的软件工程方法对此显 得力不从心。对于大规模的复杂软件系统来说，对总体的系统结构设 计和规格说明比起对计算的算法和数据结构的选择已经变得明显重要 得多。在此种背景下，人们认识到软件体系结构的重要性，并认为对 软件体系结构的系统、深入的研究将会成为提高软件生产率和解决软 件维护问题的新的最有希望的途径。
软件体系结构的定义 （1）Dewayne Perry和A1ex Wo1f曾这样定义：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。处 理构件负责对数据进行加工，数据构件是被加工的 信息，连接构件把体系结构的不同部分组组合连接 起来。这一定义注重区分处理构件、数据构件和连 接构件，这一方法在其他的定义和方法中基本上得 到保持。