MOOC课程之ational的4+1视图模型

2013-7-9
25
对体系结构进行的描述是围绕着以上4个视图展开的。然后，通 过选择出的一些用例对体系结构加以说明。这些用例被称作场景 (scenarios)，它们构成了第5个视图。实际上，体系结构在某种 程度上是由场景演化而来的。
2013-7-9
26
体系结构的概念在每个视图里面都可以独立应用。这就是说，可以在每个视图 里面定义体系结构的各种组成元素，如构件、连接件等。对于不同的视图，还 可以选择不同的体系结构风格，因此在同一个系统结构中可以使用多种风格。 此外，在每一种视图里，我们使用该视图特定的符号。这避免了符号用法和意 义的混乱。“4十1”视图模型是一个十分通用的模型：可以便用其他的符号表示 法，也可以使用其他的设计方法，尤其是逻辑视图和过程视图的分解。
终端
连接服务
控制器
编号计划
2013-7-9
32
进程视图的体系结构：过程分解

过程体系结构考虑的是一些非功能性的需求，诸如性能、可用性等。 它所要面对的问题有并发，分布，系统的完整性，容错能力等。它还 要考虑怎样把过程体系结构与逻辑视图体系结构的要点相适应——对 某个对象的某个操作实际上是在哪个控制线程上发生的。
2013-7-9
33
过程视图的体系结构：过程分解


软件被分为独立的任务的集合。每个任务是一个独立的控制线程，可 以在一个处理节点上独立单独调度。因此可以将任务分为主任务和辅 任务。主任务是需要单独解决的体系结构元素。辅任务是由于实现原 因而在本地加入的附加任务(缓冲，超时，等等)，例如可以将它们实 现为轻量级的线程。主任务通过一套完善定义的任务间通信机制进行 通信：同步的或异步的基于消息的通信服务、远程过程调用、时间广 播等。不应当假设通信中的主任务处于同一个过程中或处在同一个处 理节点上。辅任务的通信可以采用共享内存的方式或其他双方约定的 方式。 基于过程体系结构设计图，可以估计出消息流和过程负荷。

virtual void update() {this->draw(); }
//abstract interface to be redefined:
virtual void initialize(); //see below
virtual void draw();
// (re-) display view
语境
具有灵活人-机接口的交互式应用程序。
可以灵活选择不同的信息显示方式。 可以灵活选择用户的输入方式。
问题(1)
关于用户接口的需求尤其易变。
输入方式的改变，显示方式的改变，…
不同的用户期望不同的用户界面。即使 对于同一个应用，也可能需要集成多种 用户界面。
如果把用户接口和功能内核捆绑在一起， 难以得到用户界面的灵活特性。
实现（3）
设计并实现视图
设计视图的外观，并实现画图过程来将视图显示在 屏幕上（需要使用用户界面平台的功能）。
实现更新过程来反映模型的变化。
可以简单地调用画图功能，但是不适应模型频繁变化的情 况。
向更新过程提供一些参数来确定是否重画，以及重画范围。 可以通过累积变化的方式减少重画的频率。
封装了相应的数据并输出执行特定应用程序 处理的过程。
控制器代表用户调用这些过程。 模型也提供访问它封装的数据的函数，这些
函数可以由视图组件使用。
结构（2）
变更-传播机制
维护了一个模型中相依组件的注册表。
所有视图还有一些控制器在这个表中登记了 对变更通知的需求。
模型状态的改变将触发变更-传播机制。每 个在表中登记的视图和控制器都会收到变更 通知。
};
class BarChartView :public View {

图 2 显示为球棒状+Label by ID
第四节 建模菜单
显示或隐藏建模工具 保存分子模型
有机物模板 删除原子 单双叁键 断键 改变原子类型 给加氢加氢 给分子加氢 给原子加上正电荷 给原子加上负电荷 移动原子 交换原子 扭转原子 第五节 计算菜单（computer） 进行能量计算 能量最小化计算 输出详细的能量计算结果
Accumodel 自编教程 第一章 界面介绍
菜单栏
工具栏
模型搭建工 具箱
工作区
状态栏
第二章 菜单栏 第一节 文件菜单（file）
图 1 Accumodel 界面简介
新建 打开 保存 另存为 关闭 导入 导出 转换到 ISISDraw 中编辑 转换到 ISISDraw 并把氢原子从碳 上删去 打印/打印预览/打印设置
综合举例： 苯环编辑工具 原子删除工具或 （将双三键改为单键或直接将键断开）断键工具
联键工具 模型优化后
三个键处于弹起状态时，以金属丝来显示模型
以下为：
按下时对应的状态
Байду номын сангаас
举例： (1)计算菜单下的命令每操作一次，就会在 TXT 文件中记录下来。
(2) (3)
第一次 detail 后的效果： 第二次 detail
第六节 分析菜单（analyze）
测扭曲角 测键角 测键长 计算分子性质
举例：
计算分子所有性质
第七节 选项菜单（option） 设置 CPK 填充模型参数 设置能量最小化计算参数
最近打开文件 推出
第二节 编辑菜单（edit）
第三节 视图菜单（view） 举例：
撤销 将工作区以图片方式复制到剪贴板 将工作区的分子结构复制到剪贴板 从剪贴板粘贴结构

组件图（描述了实现系统 的元素的组织） 配置图（描述了环境元素 的配置，并把实现系统的 元素映射到配置上）
（6）4种动态图 序列图（按时间顺序描述系统元素间的交互） 协作图（按照时间和空间顺序描述系统元素间的交互和它 们之间的关系） 状态图（描述了系统元素的状态条件和响应） 活动图（描述了系统元素的活动）
பைடு நூலகம்
5、在UML中是如何描述软件系统的模型 （1）其一：采用三种内容
三种内容、四种 关系和九种图
事物（Things）：结构事物、行为事物、组织事物和辅助 事物
关系（Relationships）：关联、依赖、聚合和组合、泛化 和实现 图（Diagrams）：静态图和动态图
（2）其二：UML中提供四种关系的表示
3、UML中的“4+1视图”模型 为了能够从多个不同的角度对系统架构的结果进行全面的 描述，UML提供有“4+1 View”模型。 （1）“4+1 View”模型 “ 4+1 View” 指的是：用例视图、逻辑视图、进程视 图、实施视图、部署视图。 这几种视图能够从不同 的角度实现对系统进行 完整的描述。 （2）在Rose中所支持的各 种视图 4、RUP中的架构视图 （1）在RUP 中将“4+1 View”
图可以反映或者强调系统的某个特定方面的信息 这样将能够从不同的视图来观察系统，可以使人们在某段 时间内集中注意系统的某一个方面。
（2）所有视图 结合在一起 （通过它们各 自的图）就描 述了系统的完 整画面
因为我们需要从不 2、为什么要采用多个不同的视图来描述系统 同的角度来了解系 （1）软件系统是由许多视图共同描述的 统和所提供的功能
（7）在不同架构视图中的应用
（8）几种主要的图形的UML图示

• 步骤6．设各类的构造类型（以读者信息类为例）。
HSTC
精练
• 请您根据本节所学的知识解决项目中的任务2。
– 分析：由前面章节对图书馆管理系统中的书籍管理功能可知， 该模块是由书籍信息类、书目类、新增书籍界面类、修改书 籍界面类、删除书籍界面类和书籍管理类6个类组成。 – 请您根据分析使用Rose图绘制类信息。
HSTC
类图的地位和作用
HSTC
类
• 类图由系统中使用的类以及它们之间的关系组成，是构建其它图的基础。分 为长式和短式。 • 类的名称：均用英文大写字母开头，属性及 操作名为小写字母开头。分为简单名称和路 径名称。 • 常见类型有：Char, Boolean, Double, Float, Integer, Object, Short, String等。 • 对象是对象类的实例, 用对象图来描述。 • 属性(attribute)：用来描述类的特征，表示需要处理的数据，可以任意多个， 也可没有，属性名优短名词或名词短语构成。 – 属性定义：可见性 属性名：类型=缺省值{约束特性} – 可见性(visibility)表示该属性对类外的元素是否可见。分为： • public（+）private（-） protected（#）package（~）不确定 – 约束特性：可变（changeable）：对修改属性的值没有约束。 • 只增（addOnly）：对于多重性大于1的属性，可以增加附加值，但一 旦被创建，就不可对值进行消除或改变。 • 冻结（frozen）：在初始化对象后，就不允许改变属性值。
HSTC
任务解决-分析
• 图书馆业务功能主要由借书、还书、预约和取消预约四个主要功 能，这四种功能是由三层组成，即：界面、控制和相应的书籍信 息表。因此，本功能模块可以抽象出如下类： – 书实体类(Book)：描述书籍信息，书名、作者、出版社、ISBN号等 – 读者实体类(Reader)：描述读者信息，读者姓名、年龄、性别和编号 – 借书操作界面类(LendFrame )：描述操作借书的操作界面，边界类 – 还书操作界面类(ReturnFrame) ：描述还书的操作界面，边界类

光线投射是求光线与场景的交点，该光线就是所谓的视线（ 如视点与像素连成的线） 一条视线与场景中的物体可能有许多交点，求出这些交点后 需要排序，在前面的才能被看到。人的眼睛可以一目了然， 但计算机做需要大量的运算
（2）图像空间的消隐算法 以屏幕窗口内的每个像素为处理 单元。确定在每一个像素处，场 景中的k个物体哪一个距离观察点 最近，从而用它的颜色来显示该 像素
} for（场景中的每一个物体） { 将该物体与场景中的其 它物体进行比较，确定 其表面的可见部分； 显示该物体表面的可见 部分；
在物体空间里典型的消隐算法有两个： Roberts算法和光 线投射法 Roberts算法数学处理严谨，计算量甚大。算法要求所有被 显示的物体都是凸的，对于凹体要先分割成多个凸体的组 合
for（窗口中的每一个像素） {确定距视点最近的物体， 以该物体表面的颜色来显 示像素； }
这类算法是消隐算法的主流！
因为最后看到的图像是在屏幕上的，所以就拿屏幕作为处理 对象。针对屏幕上的像素来进行处理，算法的思想是围绕着 屏幕的。对屏幕上每个象素进行判断，决定哪个多边形在该 象素可见。
计算机图形学
第二章：光栅图形学算法
光栅图形学算法的研究内容

直线段的扫描转换算法 多边形的扫描转换与区域填充算法 直线裁剪算法 反走样算法 消隐算法
主要讲述的内容：
消隐的分类，如何消除隐藏线、隐藏面，主要介绍以下 几个算法：

Z缓冲区(Z-Buffer)算法 扫描线Z-buffer算法 区域子分割算法Βιβλιοθήκη 线框图消隐图真实感图形
消隐包括消除“隐藏线”和“隐藏面”两个问题
到目前为止，虽然已有数十种算法被提出来了，但是由于物 体的形状、大小、相对位置等因素千变万化，因此至今它仍 吸引人们作出不懈的努力去探索更好的算法 消隐不仅与消隐对象有 关，还与观察者的位置 有关

4.5.4 什么是构架模式？
4.5.4 什么是构架模式？（续）
• 架构模式表达了对软件系统基础结构的一个组织大纲。它提 供了一套预定义的框架模式，详细说明了他们的职责，并包括 组织他们之间关系的规则和指南等。 • 层：在层模式中应用被分为不同的抽象层次。层的范围从高 端的特定应用层到低端的实施/特定技术层。 • 模型-视图-控制器：在MVC模式中，应用被分为三个部分： 模型、视图和控制器。 • 管道和过滤器：在管道和过滤器模式中，数据在流动中进行 处理，通过管道从一个过滤器到另一个过滤器。每个过滤器是 一个处理步骤。 • 黑板：在黑板模式中独立的专业应用协作产生一个解决方案， 工作在一个共同数据结构上。 • 架构模式可以在一起工作，即一个实际的软件架构可以同时 应用多个架构模式。 • 上面列出的架构模式包含了系统特征、性能特征以及进程和 分布架构。
4.6.3 为什么使用分析机制？
4.6.3 为什么使用分析机制？（续）
• 分析机制代表常见问题的解决模式。这些机制可能表示结构模式或行为模式， 也可能表示这两者。它们用于在分析过程中向设计人员提供复杂行为的简短表 示，从而减少分析的复杂性并提高分析的一致性。分析机制主要用于在架构的 中层或低层作为更复杂技术的“占位符”。当在架构机制中将分析机制用作 “占位符”时，可以尽量避免机制行为的细节分散架构工作的重点。 • 通过这些机制，可以使分析工作集中于将功能性需求转换成软件概念，而不 必细究那些需要用来支持功能但却不是功能核心的相对的复杂性。分析机制通 常源于对一个或多个架构或分析模式的实例化。 • 永久性提供了分析机制的例子。一个永久性对象是在创建它的程序消亡后仍 然逻辑存在的对象。在对象生存期，用例、进程生存期或系统关闭和启动等方 面的需要确定了在对象永久性方面的需要。永久性是一种特别复杂的机制。在 分析过程中，我们不希望因细究如何达到永久性而分散工作的重点。这就导致 了“永久性”分析机制的出现。它使我们在谈及永久性对象和分析永久性机制 的需求时，不必考虑永久性机制的确切功能或工作方式。 • 分析机制通常与问题与无关（但不一定总是无关），而属于“计算机科学” 的概念。所以，它们通常占据架构的中层及更低层。它们为与领域相关的类或 构件提供特定的行为，或者对应于类和构件之间、类与类之间、或构件与构件 之间协作关系的实施。

21
体系结构的概念在每个视图里面都可以独立应用。这就是说，可以在每个视图 里面定义体系结构的各种组成元素，如构件、连接件等。对于不同的视图，还 可以选择不同的体系结构风格，因此在同一个系统结构中可以使用多种风格。 此外，在每一种视图里，我们使用该视图特定的符号。这避免了符号用法和意 义的混乱。“4十1”视图模型是一个十分通用的模型：可以便用其他的符号表示 法，也可以使用其他的设计方法，尤其是逻辑视图和过程视图的分解。

可以把过程体系结构分为几个抽象层次来描述，每个层次考虑不同的 方面。在最高层次上，过程体系结构可以被视为是一个逻辑网络的集 合。每个独立执行的逻辑网络都是由通信程序(即“过程”)构成的。 这些逻辑网络分布在一个通过LAN或WAN连接起来的硬件资源集合上。 多个逻辑网络可能同时存在，并共享同样的物理资源。例如，逻辑网 络的概念可用于区分在线处理系统和离线处理系统。

2018/11/20 © liqianmu@ 3
假定你是Module Designer

你来开发A2和A3，怎么开始？
© liqianmu@ 4
2018/11/20
假定你是Consultant(顾问)
你是一个请来的顾问，对一个体系结构设 计进行评估。Modifiability和 Performance是重要的体系结构质量因素。 你会询问什么样的信息？
2018/11/20
© liqianmu@
25
3.2.1 逻辑视图的符号表示法
逻辑体系结构的符号表示法 (见图 )，是从Booch方法派生而来的。它 被极大地简化了，尤其大量简化了在这个设计阶段作用不大的各种修饰， 只考虑对于体系结构有重要意义的元素在设计工具上，可以使用 Rational Rose 等 UML 建 模 工 具 。 公 共 的 机 制 和服 务 在 类 设 施 (class utilities)中定义。

:Heart Unit UI
:Heart Unit Client Facade
动态建模
• 状态图：对象自身的活动 • 活动图 • 序列图：对象之间的关系 • 协作图
活动图(Activity Diagram)
活动图的用途是什么？
活动图的模型元素
构成活动图的模型元素有：活动、 转移、泳道等。
1、活动
职称：String
银行网络系统类图
银行网络系统包括人工出纳和分行共享的自动 出纳机；各分理处用自己的计算机处理业务 （保存账户、处理事务等）；各分理处与出纳 站通过网络通信；出纳站录入账户和事务数据； 自动出纳机与分行计算机通信；自动出纳机与 用户接口，接受现金卡；发放现金；打印收据； 分行计算机与拨款分理处结账。要求系统正确 处理同一账户的并发访问；网络费用平均摊派 给各分理处。
识别类：购物系统
有一个购物超市，顾客可在货架上自由挑选商品， 由收款机收款，收款机通过条码扫描仪读取商品上的 条形码标签，并计算商品价格。收款机应保留所有交 易的记录，以备帐务复查及汇总使用。
信息实体：商品、交易记录 人员：收款员、顾客
设备：收款机、条码扫描仪
系统的组织实体：不考虑
类属性与职责
属性：描述类的基本特征 职责：描述类所提供的服务
实体类
实体类的识别
1．Wirfs-Brock的名词识别法 识别问题域中的实体，实体的描述通常用名词、
名词短语、名词性代词的形式出现。 识别步骤： •用指定语言对系统进行描述； •从系统描述中标识名词、名词短语、名词性代词； •识别确定（取、舍）类。
识别实体类：银行网络系统ATM
银银行行网网络络系系统统包包括括人人工工出出纳纳和和分分行行共共享享的的自自 动动出出纳纳机机；；各各分分理理处处用用自自己己的的计计算算机机处处理理业业务务（（保保 存存账账户户、、处处理理事事务务等等））；；各各分分理理处处与与出出纳纳站站通通过过网网 络络通通信信；；出出纳纳站站录录入入账账户户和和事事务务数数据据；；自自动动出出纳纳机机 与与分分行行计计算算机机通通信信；；自自动动出出纳纳机机与与用用户户接接口口，，接接受受 现现金金卡卡；；发发放放现现金金；；打打印印收收据据；；分分行行计计算算机机与与拨拨款款 分分理理处处结结账账。。