軟考系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師知識要點第五章

1、5.1.1 軟件架構(gòu)設(shè)計與生命周期1、需求分析階段需求 和 sa設(shè)計 面臨的是不同的對象：一個是問題空間;另一個是解空間。保持二者的可跟蹤性和轉(zhuǎn)換。2、設(shè)計階段1.傳統(tǒng)的設(shè)計概念只包括 構(gòu)件，隨著研究的深入，構(gòu)件間的 互聯(lián)機制 逐漸獨立出來，成為與構(gòu)件同等級別的實體，稱為 連接子。2.體系結(jié)構(gòu)描述語言(architecture description language adl)對 連接子 的重視成為區(qū)分 adl和其他建模語言的重要特征之一。3.不同的視角 得到多個視圖，組織起來以描述整體的sa模型;不同側(cè)面的視圖反映所關(guān)注的系統(tǒng)的特定方面，體現(xiàn)了關(guān)注點分離的思想。3、實現(xiàn)階段團隊的 結(jié)構(gòu) 應(yīng)該

2、和體系結(jié)構(gòu)模型有一定的對應(yīng)關(guān)系，提高軟件開發(fā) 效率和質(zhì)量。分析和記錄 不同版本構(gòu)件和連接子之間的演化。填補高層 sa模型 和 底層實現(xiàn) 之間的鴻溝，典型的方法如下：1.引入實現(xiàn)階段的概念。2.sa模型 逐步精化。3.封裝底層稱為較大粒度構(gòu)件。4、構(gòu)件組裝階段可復(fù)用構(gòu)件 組裝 可以在較高層次上實現(xiàn)系統(tǒng)，研究內(nèi)容包括：1.如何互聯(lián)。2.如何檢測并消除體系結(jié)構(gòu)失配問題。中間件跨平臺交互。產(chǎn)品化的中間件更好地保證最終系統(tǒng)的質(zhì)量，中間件導(dǎo)向的體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格。失配是指復(fù)用過程中，待復(fù)用構(gòu)件對最終系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和環(huán)境的架設(shè)(assumption)與實際狀況下不同而導(dǎo)致的沖突。5、部署階段軟件構(gòu)件的互聯(lián)性、硬件

3、的拓撲結(jié)構(gòu)、硬件資源占用。6、后開發(fā)階段實現(xiàn)中的軟件往往具有動態(tài)性，一類是軟件內(nèi)部執(zhí)行所導(dǎo)致的體系結(jié)構(gòu)改變，另一類變化是軟件系統(tǒng)外部的請求對軟件進行的重配置。升級或進行其他修改時 不能停機。sa重建是指 從已實現(xiàn)的系統(tǒng)中 獲取體系結(jié)構(gòu)的過程。5.2 基于架構(gòu)的軟件開發(fā)方法5.2.1 體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法概述基于體系結(jié)構(gòu)的軟件設(shè)計(architecture-based software design absd)方法。體系結(jié)構(gòu)驅(qū)動，指 構(gòu)成體系結(jié)構(gòu)的 商業(yè)、質(zhì)量、功能 需求的組合驅(qū)動。設(shè)計活動的開始 并不意味著 需求抽取和分析活動 就可以終止，而應(yīng)該 并行，快速開始設(shè)計 至關(guān)重要。absd 方法有三

4、個基礎(chǔ)，功能分解、選擇體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格、軟件模板的使用。5.2.2 概念與術(shù)語1、設(shè)計元素absd方法是一個 自頂向下，遞歸細化 的方法。2、視角與視圖重要的是從不同的視角(perspective)來檢查，考慮體系結(jié)構(gòu)的不同屬性。3、用例和質(zhì)量場景在使用用例捕獲功能需求時，通過定義特定場景來捕獲質(zhì)量需求，稱為質(zhì)量場景。捕獲變更、性能、可靠性、交互性，質(zhì)量場景必須包括 預(yù)期的 和 非預(yù)期的。5.2.3 體系結(jié)構(gòu)需求可以從需求庫中取出，加以利用和修改。獲取需求，體系結(jié)構(gòu)需求一般來自三個方面：系統(tǒng)的質(zhì)量目標(biāo)、系統(tǒng)的商業(yè)目標(biāo)、開發(fā)人員的商業(yè)目標(biāo)。5.2.4 體系結(jié)構(gòu)文檔化體系結(jié)構(gòu)規(guī)格說明 和 測試體系結(jié)構(gòu)

5、需求的質(zhì)量設(shè)計說明書。需求模型構(gòu)件的 精確形式化描述，作為 用戶和開發(fā)者 之間的一個協(xié)約。從使用者的角度進行編寫，必須保證開發(fā)者手上的文檔是最新的。5.2.5 體系結(jié)構(gòu)復(fù)審根據(jù)架構(gòu)設(shè)計，搭建一個可運行的最小化系統(tǒng) 用于 評估 和 測試 體系架構(gòu)是否滿足需要。是否存在可識別的技術(shù)和協(xié)作風(fēng)險。復(fù)審的目的是 標(biāo)識潛在風(fēng)險，及早發(fā)現(xiàn) 缺陷和錯誤。5.2.6 體系結(jié)構(gòu)實現(xiàn)分割成規(guī)定的構(gòu)件，按規(guī)定方式互相交互。5.3 軟件架構(gòu)風(fēng)格體系結(jié)構(gòu)設(shè)計 核心目標(biāo)是 重復(fù)的體系結(jié)構(gòu)模式，體系結(jié)構(gòu)級的 軟件重用。5.3.5 瀏覽器/服務(wù)器風(fēng)格瀏覽器/服務(wù)器 風(fēng)格 就是 三層應(yīng)用結(jié)構(gòu)的一種實現(xiàn)方式。瀏覽器/web服務(wù)器/

6、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。系統(tǒng)安裝、修改、維護 全在服務(wù)器端解決。僅僅需要一個瀏覽器就可運行全部模塊。b/s 體系結(jié)構(gòu)還提供了 異種機、異種網(wǎng)、異種應(yīng)用服務(wù) 的 連機、聯(lián)網(wǎng) 等。擴展能力差。響應(yīng)速度慢。交互性不強，不利于在線事務(wù)處理 oltp。5.4.1 特定領(lǐng)域軟件體系結(jié)構(gòu)主要目的 在一組相關(guān)的應(yīng)用中 共享 體系結(jié)構(gòu)。dssa的必備特征：1、一個嚴(yán)格定義的 問題域 和 解域。2、具有普遍性。3、對整個領(lǐng)域的 構(gòu)件 組織模型 其當(dāng)抽象。4、具備該領(lǐng)域 固定的、典型的 可重用元素。5.4.2 dssa 的基本活動1、領(lǐng)域分析主要目標(biāo)是 獲得 領(lǐng)域模型，描述領(lǐng)域中 系統(tǒng)之間的共同需求，定義領(lǐng)域的邊界。從而明確

7、分析的對象，識別信息源，確定哪些需求是領(lǐng)域中的系統(tǒng)廣泛共享的，從而建立領(lǐng)域模型。2、領(lǐng)域設(shè)計目標(biāo)是獲得 dssa，dssa描述在領(lǐng)域模型中表示的需求 的解決方案。不是單個系統(tǒng)的表示，而是能夠適應(yīng)領(lǐng)域中 多個系統(tǒng)的需求的 一個高層次設(shè)計。3、領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)主要目標(biāo)是 依據(jù) 領(lǐng)域模型 和 dssa 開發(fā)和組織 可重用信息。領(lǐng)域模型 和 dssa 定義了這些可重用信息的 重用時機。以上過程是 反復(fù)的、逐漸求精 的過程。5.4.3 參與 dssa 的人員4種角色：領(lǐng)域?qū)＜?、領(lǐng)域分析師、領(lǐng)域設(shè)計人員、領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)人員。1、領(lǐng)域?qū)＜?可能包括 有經(jīng)驗的用戶、從事該領(lǐng)域中系統(tǒng)的需求分析、設(shè)計、實現(xiàn) 以及項目管理的有經(jīng)

8、驗的軟件工程師等。主要任務(wù) 提供 需求規(guī)約和實現(xiàn)的知識，組織規(guī)范的、一致的領(lǐng)域字典，選擇樣本系統(tǒng)，復(fù)審領(lǐng)域模型、dssa。應(yīng)該 熟悉該領(lǐng)域 軟件設(shè)計和實現(xiàn)、硬件限制、未來的用戶需求、技術(shù)走向 等。2、領(lǐng)域分析人員 應(yīng)由 系統(tǒng)分析員來擔(dān)任。知識獲取 組織到領(lǐng)域模型中，根據(jù) 現(xiàn)有系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 等 驗證模型的 準(zhǔn)確性 和 一致性。應(yīng)熟悉軟件重用和領(lǐng)域分析方法，具有一定的該領(lǐng)域經(jīng)驗，較高的 抽象、關(guān)聯(lián)、類比 能力，較高的 交互合作能力。3、領(lǐng)域設(shè)計人員 控制整個軟件設(shè)計過程，根據(jù)領(lǐng)域模型和現(xiàn)有系統(tǒng) 開發(fā)出dssa，對dssa的準(zhǔn)確性和一致性進行驗證，建立領(lǐng)域模型和dssa之間的聯(lián)系。應(yīng)熟悉軟件重用和

9、領(lǐng)域設(shè)計方法，熟悉軟件設(shè)計方法，有一定的該領(lǐng)域經(jīng)驗。4、領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)人員 根據(jù)領(lǐng)域模型和dssa，從頭開發(fā)可重用構(gòu)件，或 利用再工程技術(shù) 從現(xiàn)有系統(tǒng)中提取可重用構(gòu)件。5.4.4 dssa 的建立過程一般情況下，需要用 開發(fā)者習(xí)慣使用的工具和方法 建立dssa模型。dssa建立過程分為5個階段，過程是 并發(fā)的、遞歸的、反復(fù)的，可能每個階段經(jīng)歷幾遍，每次增加更多的細節(jié)。1、定義領(lǐng)域范圍，一系列用戶的需求。2、定義領(lǐng)域特定的元素，編譯領(lǐng)域字典、領(lǐng)馭屬于的同義詞詞典。3、定義特定的設(shè)計和實現(xiàn)需求約束，不僅要識別出約束，并且要 記錄 約束對設(shè)計和實現(xiàn) 造成的后果，還要記錄對處理這些問題時所產(chǎn)生的所有問題的討

10、論。4、定義領(lǐng)域模型和體系結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生一般的體系結(jié)構(gòu)，并說明構(gòu)成它們的模塊或構(gòu)件的語法、語義。5、搜集可重用的產(chǎn)品單元，為dssa增加構(gòu)件。5.5.1 系統(tǒng)架構(gòu)的評估評估 可以只針對一個體系結(jié)構(gòu)，也可以針對一對一組體系結(jié)構(gòu)。關(guān)注的是 質(zhì)量屬性。1、性能，是指系統(tǒng)的響應(yīng)能力，多長時間 對某個事件做出響應(yīng)，或者 某段時間內(nèi)系統(tǒng)所能處理的事件的個數(shù)。2、可靠性，是最重要的軟件特性，平均失效等待時間 mttf，平均失效間隔時間 mtbf1.容錯，內(nèi)部修復(fù)。2.健壯性，不受錯誤使用和錯誤輸入的影響。3、可用性，正常運行的時間比例。經(jīng)常用兩次故障之間的時間長度或恢復(fù)正常的速度來表示。4、安全性，阻止非授權(quán)用

11、戶。分為 機密性、完整性、不可否認性、可控性 等特性。5、可修改性，通過考察 變更的代價 衡量可修改性。1.可維護性，主要體現(xiàn)在問題修復(fù)上，做局部性的修改并能使對其他否見的負面影響最小化。2.可擴展性，新特性來擴展軟件系統(tǒng)，改進版本來替換構(gòu)件并刪除不需要的特性構(gòu)件，需要松散耦合的構(gòu)件。3.結(jié)構(gòu)重組，需要精心設(shè)計構(gòu)件之間的關(guān)系。4.可移植性。6、功能性，完成所期望的工作 的能力。7、可變性。8、互操作性，精心設(shè)計的軟件入口。5.5.2 評估中重要概念敏感點 權(quán)衡點，是關(guān)鍵的體系結(jié)構(gòu)決策。敏感點是 構(gòu)件(和/或 構(gòu)建之間的關(guān)系)的特性。研究敏感點可使人員明確在實現(xiàn)質(zhì)量目標(biāo)時 應(yīng)注意什么。權(quán)衡點 是

12、多個質(zhì)量屬性的 敏感點。風(fēng)險承擔(dān)著 或稱為 收益相關(guān)人。場景，首先要精確地得出具體的質(zhì)量目標(biāo)，為得出這些目標(biāo)采用的機制叫做場景。從風(fēng)險承擔(dān)者的角度與系統(tǒng)的交互的簡短描述。刺激、環(huán)境、響應(yīng)，三個方面描述場景。5.5.3 主要評估方法1、saam 非功能質(zhì)量屬性的體系結(jié)構(gòu)分析方法，是最早形式成文檔并得到廣泛使用的分析方法。最初它用于比較不同的軟件體系結(jié)構(gòu)，以分析sa的可修改性。1.特定目標(biāo)，目標(biāo)是對描述應(yīng)用程序?qū)傩缘奈臋n，驗證假設(shè)和原則，有利于評估固有的風(fēng)險。2.評估技術(shù)，使用場景技術(shù)，描述了各種系統(tǒng) 必須支持的活動 和 將要發(fā)生的變化。3.質(zhì)量屬性，可修改性 是 saam分析的主要 質(zhì)量屬性。4

13、.風(fēng)險承擔(dān)者，saam 協(xié)調(diào)不同參與者所感興趣的方面，作為后續(xù)決策的基礎(chǔ)，提供了對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的 公共理解。5.體系結(jié)構(gòu)描述，描述形式 應(yīng)該被所有參與者理解。功能、結(jié)構(gòu)、分配，三個主要方面。6.方法活動，saam 的主要輸入問題是 描述、需求聲明、體系結(jié)構(gòu)描述。saam 分析評估 體系結(jié)構(gòu)過程包括 5個 步驟：場景開發(fā)、體系結(jié)構(gòu)描述、單個場景評估、場景交互、總體評估。通過各類 風(fēng)險承擔(dān)者協(xié)商討論，開發(fā)一些 任務(wù)場景，體現(xiàn)系統(tǒng)所支持的 各種活動。通過對場景交互的分析，得出系統(tǒng)中所有場景對系統(tǒng)中構(gòu)件所產(chǎn)生影響的列表?？傮w的 權(quán)衡 和 評價。2、atam體系結(jié)構(gòu)權(quán)衡分析方法，主要針對 性能、實用性、安全

14、性、可修改性。確定多個質(zhì)量屬性之間 這種 的必要性。體系結(jié)構(gòu)空間 受到 歷史遺留系統(tǒng)、互操作性 和 以前失敗的項目 約束。邏輯視圖被分為 功能結(jié)構(gòu) 和 代碼結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)加上他們之間適當(dāng)?shù)挠成淇梢酝暾孛枋鲆粋€體系結(jié)構(gòu)。用一組 消息順序圖 顯示運行時的 交互 和 場景。從不同的體系結(jié)構(gòu)角度，有三種不同場景，用例、增長場景、探測場景。atam 使用定性的 啟發(fā)式分析方法 qah，構(gòu)造 精確分析模型時 要進行分析。4個主要的活動領(lǐng)域(或階段)，場景和需求收集、結(jié)構(gòu)視圖和場景實現(xiàn)、屬性模型構(gòu)造和分析、分析、折中。屬性分析是互相依賴的。獲得屬性交互的方法有兩種，敏感度分析來發(fā)現(xiàn)折中點、通過檢查假設(shè)。迭

15、代的改進。除了通常從場景派生而來的需求，還有很多對 行為模式和執(zhí)行環(huán)境的 假設(shè)。由于屬性之間存在折中，每一個架設(shè)都要被 檢查、驗證、提問，完成所有操作后，把分析的 結(jié)果和需求 進行對比。領(lǐng)馭知識庫通過基于屬性的 體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格abas 維護，變得更為慣例化、更可預(yù)測，得到一個標(biāo)準(zhǔn)問題集合。 蒅螀芇膇蝕蚆芇艿蒃羅芆莂蠆袁芅薄蒂袇芄芃螇螃芃莆薀肂節(jié)蒈螅羈芁薀薈襖莁芀螄螀羇莂薆蚆羆蒅螂羄羅芄薅羀羅莇袀袆羄葿蚃螂羃薁蒆肁羂芁蟻羇羈莃蒄袃肀蒆蝕蝿聿膅蒂蚅聿莇蚈肅肈蒀薁罿肇薂螆裊肆節(jié)蕿螁肅莄螄蚇膄蒆薇羆膃膆螃袂膃羋薆螈膂蒁螁螄膁薃蚄肅膀芃蕆罿腿蒞螞襖膈蕆蒅螀芇膇蝕蚆芇艿蒃羅芆莂蠆袁芅薄蒂袇芄芃螇螃芃莆薀肂節(jié)

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17、蒆蝕蝿聿膅蒂蚅聿莇蚈肅肈蒀薁罿肇薂螆裊肆節(jié)蕿螁肅莄螄蚇膄蒆薇羆膃膆螃袂膃羋薆螈膂蒁螁螄膁薃蚄肅膀芃蕆罿腿蒞螞襖膈蕆蒅螀芇膇蝕蚆芇艿蒃羅芆莂蠆袁芅薄蒂袇芄芃螇螃芃莆薀肂節(jié)蒈螅羈芁薀薈襖莁芀螄螀羇莂薆蚆羆蒅螂羄羅芄薅羀羅莇袀袆羄葿蚃螂羃薁蒆肁羂芁蟻羇羈莃蒄袃肀蒆蝕蝿聿膅蒂蚅聿莇蚈肅肈蒀薁罿肇薂螆裊肆節(jié)蕿螁肅莄螄蚇膄蒆薇羆膃膆螃袂膃羋薆螈膂蒁螁螄膁薃蚄肅膀芃蕆罿腿蒞螞襖膈蕆蒅螀芇膇蝕蚆芇艿蒃羅芆莂蠆袁芅薄蒂袇芄芃螇螃芃莆薀肂節(jié)蒈螅羈芁薀薈襖莁芀螄螀羇莂薆蚆羆蒅螂羄羅芄薅羀羅莇袀袆羄葿蚃螂羃薁蒆肁羂芁蟻羇羈莃蒄袃肀蒆蝕蝿聿膅蒂蚅聿莇蚈肅肈蒀薁罿肇薂螆裊肆節(jié)蕿螁肅莄螄蚇膄蒆薇羆膃膆螃袂膃羋薆螈膂蒁螁螄膁

18、薃蚄肅膀芃蕆罿腿蒞螞襖膈蕆蒅螀芇膇蝕蚆芇艿蒃羅芆莂蠆袁芅薄蒂袇芄芃螇螃芃莆薀肂節(jié)蒈螅羈芁薀薈襖莁芀螄螀羇莂薆蚆羆蒅螂羄羅芄薅羀羅莇袀袆羄葿蚃螂羃薁蒆肁羂芁蟻羇羈莃蒄袃肀蒆蝕蝿聿膅蒂蚅聿莇蚈肅肈蒀薁罿肇薂螆裊肆節(jié)蕿螁肅莄螄蚇膄蒆薇羆膃膆螃袂膃羋薆螈膂蒁螁螄膁薃蚄肅膀芃蕆罿腿蒞螞襖膈蕆蒅螀芇膇蝕蚆芇艿蒃羅芆莂蠆袁芅薄蒂袇芄芃螇螃芃莆薀肂節(jié)蒈螅羈芁薀薈襖莁芀螄螀羇莂薆蚆羆蒅螂羄羅芄薅羀羅莇袀袆羄葿蚃螂羃薁蒆肁羂芁蟻羇羈莃蒄袃肀蒆蝕蝿聿膅蒂蚅聿莇蚈肅肈蒀薁罿肇薂螆裊肆節(jié)蕿螁肅莄螄蚇膄蒆薇羆膃膆螃袂膃羋薆螈膂蒁螁螄膁薃蚄肅膀芃蕆罿腿蒞螞襖膈蕆蒅螀芇膇蝕蚆芇艿蒃羅芆莂蠆袁芅薄蒂袇芄芃螇螃芃莆薀肂節(jié)蒈螅羈芁

19、薀薈襖莁芀螄螀羇莂薆蚆羆蒅螂羄羅芄薅羀羅莇袀袆羄葿蚃螂羃薁蒆肁羂芁蟻羇羈莃蒄袃肀蒆蝕蝿聿膅蒂蚅聿莇蚈肅肈蒀薁罿肇薂螆裊肆節(jié)蕿螁肅莄螄蚇膄蒆薇羆膃膆螃袂膃羋薆螈膂蒁螁螄膁薃蚄肅膀芃蕆罿腿蒞螞襖膈蕆蒅螀芇膇蝕蚆芇艿蒃羅芆莂蠆袁芅薄蒂袇芄芃螇螃芃莆薀肂節(jié)蒈螅羈芁薀薈襖莁芀螄螀羇莂薆蚆羆蒅螂羄羅芄薅羀羅莇袀袆羄葿蚃螂羃薁蒆肁羂芁蟻羇羈莃蒄袃肀蒆蝕蝿聿膅蒂蚅聿莇蚈肅肈蒀薁罿肇薂螆裊肆節(jié)蕿螁肅莄螄蚇膄蒆薇羆膃膆螃袂膃羋薆螈膂蒁螁螄膁薃蚄肅膀芃蕆罿腿蒞螞襖膈蕆蒅螀芇膇蝕蚆芇艿蒃羅芆莂蠆袁芅薄蒂袇芄芃螇螃芃莆薀肂節(jié)蒈螅羈芁薀薈襖莁芀螄螀羇莂薆蚆羆蒅螂羄羅芄薅羀羅莇袀袆羄葿蚃螂羃薁蒆肁羂芁蟻羇羈莃蒄袃肀蒆蝕蝿聿膅蒂蚅聿莇蚈肅肈蒀薁罿肇薂螆裊肆節(jié)蕿螁肅莄螄蚇膄蒆薇羆膃膆螃袂膃羋薆螈膂蒁螁螄膁薃蚄肅膀芃蕆罿腿蒞螞襖膈蕆蒅螀芇膇蝕蚆芇艿蒃羅芆莂蠆袁芅薄蒂袇芄芃螇螃芃莆薀肂節(jié)蒈螅羈芁薀薈襖莁芀螄螀羇莂薆蚆羆蒅螂羄羅