軟件體系結(jié)構(gòu)分析和評(píng)估綜述ppt課件

1、軟件體系構(gòu)造分析與評(píng)價(jià)綜述Team#12 楊廣 楊英達(dá) 曹海濤 李良 袁柱 王喆隨著對(duì)軟件體系構(gòu)造的研討不斷深化，誕生了軟件體系構(gòu)造方式化描畫、風(fēng)格、規(guī)范、建模等一系列的概念，并且構(gòu)成了一個(gè)新的研討領(lǐng)域。對(duì)于軟件系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，軟件質(zhì)量變得更重要，大規(guī)模的復(fù)雜軟件系統(tǒng)更是如此。高質(zhì)量的軟件在維護(hù)和測(cè)試階段的開銷較低，復(fù)用的潛力大。研討背景人們?cè)?jīng)認(rèn)識(shí)到：在軟件生命周期的越早階段對(duì)軟件質(zhì)量進(jìn)展評(píng)價(jià)越能降低整個(gè)開發(fā)的本錢，在越早階段對(duì)質(zhì)量進(jìn)展控制的效果也越好。AT&T的報(bào)告顯示，在早期階段對(duì)軟件質(zhì)量進(jìn)展評(píng)價(jià)可提高10的開發(fā)效率。研討背景對(duì)軟件體系構(gòu)造的分析包括有：1對(duì)其組成要素的分析2要素之間聯(lián)絡(luò)的分析

2、我們經(jīng)過這些分析來(lái)評(píng)價(jià)該體系構(gòu)造的質(zhì)量。研討背景1 開展現(xiàn)狀2 概念描畫3 關(guān)鍵技術(shù)與方法4 關(guān)鍵方法的比較目 錄5 實(shí)例分析6 目前仍存在的問題討論7 開展趨勢(shì)8 總結(jié)目 錄1 開展現(xiàn)狀20世紀(jì)90年代以來(lái)，軟件體系構(gòu)造的評(píng)價(jià)技術(shù)不斷是研討的熱點(diǎn)問題。一些軟件體系構(gòu)造的評(píng)價(jià)方法曾經(jīng)比較成熟并得到了運(yùn)用和驗(yàn)證，如基于場(chǎng)景的軟件體系構(gòu)造分析方法SAAM、軟件體系構(gòu)造折中分析方法ATAM、利用軟件性能工程SPE對(duì)軟件體系構(gòu)造進(jìn)展評(píng)價(jià)的方法PASA，軟件體系構(gòu)造層次可維護(hù)性預(yù)測(cè)方法ALMA等。1 開展現(xiàn)狀人們逐漸認(rèn)識(shí)到軟件體系構(gòu)造的分析評(píng)價(jià)對(duì)保證軟件質(zhì)量的重要性，在軟件體系構(gòu)造分析與評(píng)價(jià)這個(gè)新領(lǐng)域，

3、許多研討組織在各種雜志與會(huì)議上提出了許多新穎的構(gòu)造化的評(píng)價(jià)方法，并且對(duì)這些軟件體系構(gòu)造分析與評(píng)價(jià)的新方法的驗(yàn)證與實(shí)如今不斷的進(jìn)展著。1 開展現(xiàn)狀2 概念描畫在軟件設(shè)計(jì)領(lǐng)域普通以為：軟件體系構(gòu)造的分析評(píng)價(jià)，就是經(jīng)過本錢相對(duì)較低的活動(dòng)來(lái)分析構(gòu)造中能夠存在的風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)現(xiàn)軟件體系構(gòu)造中影響系統(tǒng)質(zhì)量的關(guān)鍵要素，并提出相應(yīng)的改良措施，在此根底上檢驗(yàn)軟件的性能需求能否得到滿足。2 概念描畫3 關(guān)鍵技術(shù)與方法軟件體系構(gòu)造的分析與評(píng)價(jià)方法主要可以從兩個(gè)角度進(jìn)展分析，一是進(jìn)展定性的分析，二是進(jìn)展定量的分析。定性的分析主要是采用基于checklist，questionnaire和場(chǎng)景的分析評(píng)價(jià)技術(shù)。定量的分析主要是采

4、用基于度量目的、原型系統(tǒng)、數(shù)學(xué)模擬、模擬、丈量等技術(shù)的。本部分將對(duì)國(guó)內(nèi)外有代表性的幾種分析評(píng)價(jià)方法進(jìn)展討論。3 關(guān)鍵技術(shù)與方法3.1 SAAM方法SAAM法是把一個(gè)物體最豐要的屬性列舉出來(lái)，再用檢查表法把各個(gè)工程加以變化，并將其加以重新組合，然后再找出其中可以實(shí)行而且也有效果的工程。本質(zhì)上是將列舉法和檢查表法相互配合運(yùn)用。在運(yùn)用檢查表法的時(shí)候，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)被檢查的事物范圍太大了。如用“交換來(lái)變卦設(shè)計(jì)時(shí)，是變卦哪一部分的設(shè)計(jì)就沒有詳細(xì)確定。3.1 SAAM方法SAAM方法在改良事物性質(zhì)的方面具有極大的效果。SAAM方法是第1個(gè)被廣泛接受的體系構(gòu)造分析評(píng)價(jià)方法。它適用于可修正性、可拓展性以及功能覆蓋

5、等質(zhì)量屬性。3.1 SAAM方法場(chǎng)景是常用的一種技術(shù)，由用戶、外部鼓勵(lì)等初始化，通常包括系統(tǒng)中的事件和觸發(fā)該事件的特定鼓勵(lì)。SAAM方法采用大腦風(fēng)暴技術(shù)構(gòu)建場(chǎng)景，體系構(gòu)造的描畫采用自然言語(yǔ)或其他方式表示。方法將場(chǎng)景歸類為直接場(chǎng)景和間接場(chǎng)景，分別支持對(duì)體系構(gòu)造的靜態(tài)構(gòu)造分析和動(dòng)態(tài)分析。SAAM方法的過程3.1 SAAM方法SAAM方法有著以下缺陷：沒有提供體系構(gòu)造質(zhì)量屬性的明晰的度量。評(píng)價(jià)過程依賴專家閱歷等，只適宜對(duì)體系構(gòu)造的粗糙評(píng)價(jià)。3.1 SAAM方法3.2 ATAM方法在SAAM的根底上，SEI于2000年提出ATAM方法。ATAM是評(píng)價(jià)軟件構(gòu)架的一種綜合全面的方法，它思索了可修正性、可靠

6、性和平安性等多種質(zhì)量屬性。不僅可以提示出構(gòu)架滿足特定質(zhì)量目的的情況，而且可以使我們更清楚地認(rèn)識(shí)到質(zhì)量目的之間的聯(lián)絡(luò)即如何權(quán)衡諸多質(zhì)量目的。3.2 ATAM方法ATAM方法基于假設(shè)如下：體系構(gòu)造風(fēng)格是體系構(gòu)造質(zhì)量屬性最主要的限定，因此采用ABASs(attribute-based architecture styles)來(lái)限定體系構(gòu)造的描畫方式。ATAM關(guān)注如何從商業(yè)目的獲取體系構(gòu)造的質(zhì)量屬性目的，體系構(gòu)造風(fēng)格是如何協(xié)助到達(dá)這些目的。3.2 ATAM方法ATAM方法的分析評(píng)價(jià)是一個(gè)迭代過程。包括4個(gè)階段：預(yù)備調(diào)查和分析測(cè)試報(bào)告3.2 ATAM方法實(shí)踐運(yùn)用中，ATAM借助調(diào)查表實(shí)現(xiàn)，它運(yùn)用調(diào)查表來(lái)

7、搜集影響體系構(gòu)造質(zhì)量屬性的要素，描畫質(zhì)量屬性的特征，并將場(chǎng)景分為如下3類。3.2 ATAM方法場(chǎng)景分類Use case scenario指系統(tǒng)的運(yùn)用，用于信息的獲取Growth scenario覆蓋系統(tǒng)預(yù)期的變卦Exploratory scenario覆蓋了能夠?qū)ο到y(tǒng)呵斥“壓力的艱苦變卦，從不同角度探測(cè)系統(tǒng)的特性，有助于提高Scenario的完好性并對(duì)體系構(gòu)造的風(fēng)險(xiǎn)決策提供支持1233.2 ATAM方法ATAM分析質(zhì)量屬性之間的交互關(guān)系和依賴關(guān)系，討論不同質(zhì)量屬性之間的折中機(jī)制。為目的質(zhì)量屬性建立成效樹，直接有效的將系統(tǒng)的商業(yè)目的轉(zhuǎn)化為詳細(xì)的質(zhì)量場(chǎng)景，有助于質(zhì)量目的的詳細(xì)化和排序。3.2 AT

8、AM方法ATAM方法是被驗(yàn)證有效和廣泛運(yùn)用的一種方法，可以針對(duì)適用性、可靠性和可修正性這些質(zhì)量屬性，在系統(tǒng)開發(fā)之前對(duì)其進(jìn)展分析和評(píng)價(jià)。在評(píng)價(jià)活動(dòng)終了以后，將評(píng)價(jià)的結(jié)果與實(shí)踐需求相對(duì)比，假設(shè)系統(tǒng)預(yù)期性能可以滿足需求，設(shè)計(jì)任務(wù)就可以繼續(xù)進(jìn)展。但它對(duì)質(zhì)量屬性并沒有進(jìn)展深化分析，短少定量的數(shù)據(jù)來(lái)支持分析的結(jié)果。3.2 ATAM方法3.3 ALPSM方法ALPSM方法是BengtsSon和Bosch提出的在體系構(gòu)造層次預(yù)測(cè)系統(tǒng)可維護(hù)性的一種方法。ALPSM定義了可維護(hù)性框架，即一組表示維護(hù)義務(wù)的變卦場(chǎng)景。一個(gè)場(chǎng)景描畫系統(tǒng)中能夠發(fā)生的一個(gè)或一系列動(dòng)作，場(chǎng)景的變卦就描畫一個(gè)詳細(xì)的維護(hù)義務(wù)。ALPSM以場(chǎng)景變

9、卦的規(guī)模作為可維護(hù)性的預(yù)測(cè)因子，經(jīng)過場(chǎng)景變卦所需的維護(hù)代價(jià)分析體系構(gòu)造可維護(hù)性。3.3 ALPSM方法ALPSM方法結(jié)合設(shè)計(jì)閱歷和歷史數(shù)據(jù)對(duì)可維護(hù)行框架進(jìn)展驗(yàn)證，并且有效地引入變卦，預(yù)測(cè)系統(tǒng)的可維護(hù)性。方法的缺陷是具有一些不確定性，例如如何驗(yàn)證可維護(hù)性框架具有代表性。3.3 ALPSM方法如下圖，該方法有很多輸入，例如需求聲明、 體系構(gòu)造描畫、 來(lái)自軟件工程師的專門意見，以及能夠存在的歷史維護(hù)數(shù)據(jù)。ALPSM的輸入與輸出3.3 ALPSM方法ALPSM包括六個(gè)步驟：標(biāo)志維護(hù)義務(wù)的分類合成場(chǎng)景為每個(gè)場(chǎng)景分配權(quán)重估計(jì)一切元素的大小為場(chǎng)景編寫腳本計(jì)算預(yù)測(cè)的維護(hù)本錢3.3 ALPSM方法4 關(guān)鍵方法的

10、比較本部分主要對(duì)三個(gè)相對(duì)有代表性軟件體系構(gòu)造分析與評(píng)價(jià)方法做了比較與討論，經(jīng)過圖表的方式分辨從調(diào)查的屬性，適用的階段，適用的評(píng)價(jià)技術(shù)以及風(fēng)險(xiǎn)承當(dāng)者的參與等角度進(jìn)展概括與總結(jié)，使得讀者可以更加清楚的了解到各種軟件評(píng)價(jià)方法的優(yōu)點(diǎn)與缺陷。4 關(guān)鍵方法的比較上表顯示了基于場(chǎng)景的體系構(gòu)造分析方法SAAM，體系構(gòu)造權(quán)衡分析方法ATAM，體系構(gòu)造級(jí)別上的軟件維護(hù)預(yù)測(cè)ALPSM。三種典型的評(píng)價(jià)方法比較4 關(guān)鍵方法的比較 比較因素比較因素 考查的考查的質(zhì)量屬性質(zhì)量屬性使用階段使用階段使用的使用的評(píng)估技術(shù)評(píng)估技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)者的參與者的參與評(píng)估方法評(píng)估方法SAAM可修改性可修改性SA的最終版的最終版本本場(chǎng)景場(chǎng)

11、景所有的風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)所有的風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)者者ATAM多個(gè)質(zhì)量屬性多個(gè)質(zhì)量屬性（側(cè)重可修改（側(cè)重可修改性、安全性、性、安全性、性能和可用性性能和可用性）SA的最終版的最終版本或設(shè)計(jì)的本或設(shè)計(jì)的重復(fù)改進(jìn)過重復(fù)改進(jìn)過程程詢問技術(shù)和度量技術(shù)（通過效用詢問技術(shù)和度量技術(shù)（通過效用樹和對(duì)場(chǎng)景的集體討論來(lái)理解質(zhì)樹和對(duì)場(chǎng)景的集體討論來(lái)理解質(zhì)量屬性需求，通過對(duì)軟件體系結(jié)量屬性需求，通過對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)方法的分析來(lái)確定敏感點(diǎn)、權(quán)構(gòu)方法的分析來(lái)確定敏感點(diǎn)、權(quán)衡點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)）衡點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)）所有的風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)所有的風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)者和體系結(jié)構(gòu)設(shè)者和體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師計(jì)師ALPSM可維護(hù)性可維護(hù)性設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程場(chǎng)景（不同于用例場(chǎng)景，它描述場(chǎng)景（不同于用

12、例場(chǎng)景，它描述的是與系統(tǒng)相關(guān)的可能發(fā)生的活的是與系統(tǒng)相關(guān)的可能發(fā)生的活動(dòng)或活動(dòng)的序列，而一個(gè)變化場(chǎng)動(dòng)或活動(dòng)的序列，而一個(gè)變化場(chǎng)景描述了系統(tǒng)的某個(gè)維護(hù)任務(wù)）景描述了系統(tǒng)的某個(gè)維護(hù)任務(wù)）僅僅設(shè)計(jì)師僅僅設(shè)計(jì)師從表中可以看出三種方法運(yùn)用的階段是不同的。對(duì)于ALPSM來(lái)說(shuō)，這種方法主要運(yùn)用在設(shè)計(jì)過程，并且調(diào)查軟件系統(tǒng)的可維護(hù)性，該方法是基于場(chǎng)景不同于用例場(chǎng)景的方式的，風(fēng)險(xiǎn)承當(dāng)者的參與僅僅是設(shè)計(jì)師。4 關(guān)鍵方法的比較同樣對(duì)于SAAM來(lái)講，運(yùn)用的評(píng)價(jià)技術(shù)也是基于場(chǎng)景的，這種方法主要用來(lái)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的可修正性，運(yùn)用的階段通常是SA的最終版可修正性、平安性、可用性，運(yùn)用階段主要是SA的最終版本或設(shè)計(jì)的反復(fù)改良本?；?/p>

13、于訊問技術(shù)與度量技術(shù)的ATAM方法，可以檢測(cè)多種質(zhì)量屬性，其中包括過程，風(fēng)險(xiǎn)承當(dāng)者的參與是一切的風(fēng)險(xiǎn)承當(dāng)者以及體系構(gòu)造設(shè)計(jì)師。4 關(guān)鍵方法的比較5.1.1 描畫體系構(gòu)造電子編輯器是用戶用來(lái)制造、編輯和閱讀用于懇求系統(tǒng)中所需的各類電子文件的。它主要分為以下模塊：主控制模塊(MainProc)、模板管理模塊(TmptMalmge)、文檔轉(zhuǎn)換模塊DocConv)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(DocStor)、常用字處置模塊(WordPmc)、文檔構(gòu)造索引模塊(Doelndex)、XML轉(zhuǎn)換模塊(XMLEonv)、輔助審查模塊(AsitCheck)、模板制造模塊(TmptEditor)、ACD文件編輯模塊(ADIE

14、ditor)等。5.1.1 描畫體系構(gòu)造軟件體系構(gòu)造圖5.1.1 描畫體系構(gòu)造1. 翻開其他格式的文檔，比如原先不支持word97以上的文檔格式、WPS文檔格式，如今要求支持WORD97以上的doc文檔以及WPS文檔等。2. 改動(dòng)文檔構(gòu)造索引的顯示風(fēng)格，從樹形改為列表形。3. 添加對(duì)XMI文件的輔助審查。4. 添加對(duì)數(shù)學(xué)公式、化學(xué)公式的支持。5. 添加快速索引的功能，比如對(duì)于條目自動(dòng)跳過。6. 常用字處置模塊采用的是WPTOOIs組件，假設(shè)WPTOOLs組件不符臺(tái)要求的話，對(duì)軟件的設(shè)計(jì)有何影響。7. 輔助審查的內(nèi)容可以改動(dòng)。8. XML采用的構(gòu)造從DTD改為SCHEMA，隨之帶來(lái)的XML規(guī)范也

15、要進(jìn)展改動(dòng)。5.1.2 開發(fā)義務(wù)場(chǎng)景對(duì)每一個(gè)場(chǎng)景，確定這個(gè)義務(wù)能否被直接支持(經(jīng)過執(zhí)行該系統(tǒng))或間接支持(經(jīng)過修正該系統(tǒng))。假設(shè)是間接支持，需求確定需求改動(dòng)的部件和關(guān)系數(shù)量，改動(dòng)的多少，可以代表系統(tǒng)的性能。改動(dòng)越少，代表系統(tǒng)性能越好，反之，系統(tǒng)性能越差。5.1.3 執(zhí)行場(chǎng)景評(píng)價(jià)1. 支持其他不同格式的文檔：間接支持，需求改動(dòng)的模塊足DoctConv。2. 改動(dòng)文檔構(gòu)造索引表的顯示風(fēng)格：間接支持。需求改動(dòng)的模塊是Ooclndex。3. 添加對(duì)XML文件的輔助審查：間接支持。需求改動(dòng)的是MainProc，AsitCheck。MainProc模塊需求添加進(jìn)展XML文件輔助審查的命令。AsitChec

16、k需求添加對(duì)XML文件進(jìn)展輔助審查功能。4. 添加對(duì)化學(xué)公式和數(shù)學(xué)公式的支持：間接支持。需求改動(dòng)的是MainProc模塊。需求添加一個(gè)處置數(shù)學(xué)與化學(xué)公式的模塊。5. 添加快速索引的功能：間接支持。需求改動(dòng)的模塊是MainProc。6. 常用字處置組件WPTOOLS改為RICHEDIT：間接支持。需求改動(dòng)的模塊是：MmnPmc，WordProc，AsitCheck，Doclndex。5.1.3 執(zhí)行場(chǎng)景評(píng)價(jià)7. 輔助審查的內(nèi)容發(fā)生改動(dòng)，分兩種情況：改動(dòng)的內(nèi)容可以用規(guī)定的文法來(lái)描畫，那么直接支持。改動(dòng)的內(nèi)容不可以用規(guī)定的文法來(lái)描畫那么間接支持。8. XML采用的DTD構(gòu)造政為SCHEMA構(gòu)造：間接

17、支持。需求改動(dòng)的模塊是：XMLConv。9. 移植到其他的操作系統(tǒng)之中：間接支持。改動(dòng)一切調(diào)用，WIN32API的模塊都需求改動(dòng)。10. 從對(duì)一個(gè)懇求文檔的編輯改為對(duì)一個(gè)懇求工程工程的編輯：間接支持。需求改動(dòng)的模塊是：MainProcTmptManage。11. 與一個(gè)新的開發(fā)工具結(jié)合：間接支持。需求把電子編輯器改為可嵌入的效力器軟件。需求改動(dòng)的模塊是：MalnProc。5.1.3 執(zhí)行場(chǎng)景評(píng)價(jià)場(chǎng)景交互代表了功能是如何向設(shè)計(jì)過程分配的，過高的場(chǎng)景交互表示系統(tǒng)的模塊功能劃分得不好。下面經(jīng)過闡明XML電于編輯器中每一個(gè)模塊需求改動(dòng)的數(shù)目表示場(chǎng)景交互的程度，即對(duì)交互程度做了評(píng)價(jià)。模塊名：MainPr

18、oc,需求改動(dòng)的數(shù)目：8。模塊名：TmptManage， 需求改動(dòng)的數(shù)目：2。模塊名：DocConv，需求改動(dòng)的數(shù)目：1。模塊名：DoxStar，需求改動(dòng)的數(shù)目：1。模塊名：WordProc，需求改動(dòng)的數(shù)目：2。模塊名：DocIndex，需求改動(dòng)的數(shù)目：4。模塊名：XMLConv，需求改動(dòng)的數(shù)目：1。模塊名：AsitCheck，需求改動(dòng)的數(shù)目：5。模塊名：TmptEditor，需求改動(dòng)的數(shù)目：1。模塊名：ADLEditor，需求改動(dòng)的數(shù)目：3。5.1.4 場(chǎng)景的交互程度經(jīng)過一系列步驟，首先我們可以得出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)很明晰，同時(shí)可檢測(cè)性比較強(qiáng)。并且，系統(tǒng)的各個(gè)模塊籠統(tǒng)得比較好，相互之間比較獨(dú)立，系統(tǒng)

19、有著很強(qiáng)的可修正性。其次是數(shù)據(jù)格式的改動(dòng)對(duì)體系構(gòu)造的影響很小。最后，由于采用了面向?qū)ο蟮捏w系構(gòu)造和基于事件隱式調(diào)用的體系構(gòu)造，更加強(qiáng)了各個(gè)模塊的可重用性。特別是常用字處置模塊，輔助審查模塊和XML轉(zhuǎn)換模塊，可以很容易的被重用。5.1.5 得出總體評(píng)價(jià)6 目前仍存在的問題討論隨著軟件體系構(gòu)造的分析與評(píng)價(jià)研討的不斷深化，提出了很多新的方法，并且有了一定的研討進(jìn)展，但是目前依然存在一定的問題需求討論，包括：體系構(gòu)造的描畫，質(zhì)量特征的分析，場(chǎng)景不確定的處置，度量的運(yùn)用以及軟件體系構(gòu)造評(píng)價(jià)的開展趨勢(shì)。6 目前仍存在的問題討論由于短少一致的ADL框架和定義，體系構(gòu)造描畫有多種觀念，并且，用不同ADL描畫的體系構(gòu)造規(guī)格闡明，因此不能互換，大大添加了體系構(gòu)造比較和選擇的困難。6.1 體系構(gòu)造的描畫質(zhì)量特征的深化分析是體系構(gòu)造進(jìn)展度量和分析的根底之一。ISO/IEC9126提出了內(nèi)部質(zhì)量和外部質(zhì)量的概念，并給出了軟件的6個(gè)質(zhì)量特性和34個(gè)質(zhì)量子特性但對(duì)內(nèi)部質(zhì)量和外部質(zhì)量之間的關(guān)系，質(zhì)量特性和子特性之間的關(guān)系卻沒有明晰和準(zhǔn)確的定義，不能直接用于度量分析中。3因此，對(duì)于軟件體系構(gòu)造的評(píng)價(jià)，我們需求根據(jù)相應(yīng)的運(yùn)用領(lǐng)域，深化分析質(zhì)量的屬性，找出適宜的度量。6.2 質(zhì)量特征的分析由于基于場(chǎng)景的分析評(píng)價(jià)技術(shù)具有很多的不確定性，包括如何根據(jù)某質(zhì)量