軟件體系結(jié)構(gòu)Chap05建模課件

第五章軟件體系結(jié)構(gòu)建模5.1軟件體系結(jié)構(gòu)建模概述5.2“4＋1”視圖模型5.3軟件體系結(jié)構(gòu)的核心模型5.4軟件體系結(jié)構(gòu)的生命周期5.5軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2023/2/61§5.1軟件體系結(jié)構(gòu)建模概述根據(jù)側(cè)重點(diǎn)不同，可分為5種：1、結(jié)構(gòu)模型以體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)件、連接件和其他概念來(lái)刻畫結(jié)構(gòu)，并力圖通過(guò)結(jié)構(gòu)來(lái)反映系統(tǒng)的重要語(yǔ)義內(nèi)容，包括系統(tǒng)的配置、約束、隱含的假設(shè)條件、風(fēng)格、性質(zhì)。研究核心是體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言(ADL)；2、框架模型側(cè)重于整體結(jié)構(gòu)，以一些特殊的問(wèn)題為目標(biāo)建立只針對(duì)和適應(yīng)該問(wèn)題的結(jié)構(gòu)；2023/2/623、動(dòng)態(tài)模型

結(jié)構(gòu)或框架模型的補(bǔ)充，研究系統(tǒng)的"大顆粒"的行為性質(zhì)。例如，描述系統(tǒng)的重新配置或演化。4、過(guò)程模型

過(guò)程模型研究構(gòu)造系統(tǒng)的步驟和過(guò)程，其結(jié)構(gòu)是遵循某些過(guò)程腳本的結(jié)果。5、功能模型

將體系結(jié)構(gòu)視為由一組功能構(gòu)件按層次組成，下層向上層提供服務(wù)。一種特殊的框架模型。2023/2/63不同視圖從不同的側(cè)面描述系統(tǒng)；使得不同需求的人員能夠得到他們對(duì)于軟件體系結(jié)構(gòu)想要了解的東西。邏輯視圖(LogicView)；進(jìn)程視圖(ProcessView)；物理視圖(PhysicalView)or部署視圖(DeploymentView)；開(kāi)發(fā)視圖(DevelopmentView)or實(shí)現(xiàn)視圖(ImplementationView)；場(chǎng)景視圖(Scenarios)or用例視圖(UseCaseView)；2023/2/652023/2/665.2.1

邏輯視圖－－面向?qū)ο蟮姆纸饷嫦蜃罱K用戶；支持系統(tǒng)的功能需求，即系統(tǒng)提供給最終用戶的服務(wù)；從問(wèn)題域出發(fā)，采用面向?qū)ο蟮姆椒ǎ凑粘橄?、封裝、繼承的原則，進(jìn)行分解，得到代表著系統(tǒng)的關(guān)鍵抽象表示的集合；描述方法：RationalRose支持的Booch標(biāo)記法。2023/2/675.2.3

進(jìn)程視圖面向系統(tǒng)集成人員；考慮是的一些非功能性的需求，側(cè)重于系統(tǒng)的運(yùn)行特性，主要是關(guān)注一些非功能性的需求，例如系統(tǒng)的性能和可用性。進(jìn)程視圖可以描述成多層抽象，每級(jí)分別關(guān)注不同的方面。2023/2/695.2.4

物理視圖－－從軟件到硬件的映射面向系統(tǒng)工程人員；物理視圖主要考慮如何把軟件映射到硬件上，它通?？紤]到系統(tǒng)性能、規(guī)模、可靠性等；解決系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、系統(tǒng)安裝、通信等問(wèn)題；考慮的是非功能性的系統(tǒng)需求，如系統(tǒng)的可用性、可靠性(容錯(cuò)性)、性能(信息吞吐量)和可擴(kuò)展性。2023/2/6105.2.5

場(chǎng)景視圖－－匯總重要系統(tǒng)活動(dòng)的抽象，它使4個(gè)視圖有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，從某種意義上說(shuō)場(chǎng)景是最重要的需求抽象；邏輯視圖和開(kāi)發(fā)視圖描述系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，而進(jìn)程視圖和物理視圖描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)。

2023/2/611ROSE的視圖用例視圖；邏輯視圖；構(gòu)件視圖；部署視圖；2023/2/613ROSE的標(biāo)記方法Booch標(biāo)記法；面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)(OMT:ObjectModelingTechnique)；統(tǒng)一過(guò)程方法(UnifiedProcess)；2023/2/6142023/2/6152023/2/617§5.3軟件體系結(jié)構(gòu)的核心模型2023/2/618體系結(jié)構(gòu)的核心模型由五種元素組成：構(gòu)件、連接件、配置、端口和角色；構(gòu)件是具有某種功能的可重用的軟件單元，表示了系統(tǒng)中主要的計(jì)算元素和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，在體系結(jié)構(gòu)中，一個(gè)構(gòu)件可能小到一個(gè)過(guò)程或大到整個(gè)應(yīng)用程序，它包括了多種屬性，如接口、類型、語(yǔ)義、約束、演化和非功能屬性等。接口是構(gòu)件與外部世界的一組交互點(diǎn)。ADL中的構(gòu)件接口說(shuō)明了構(gòu)件提供的那些服務(wù)（消息、操作、變量），是由一組端口組成，每個(gè)端口表示了構(gòu)件和外部環(huán)境的交互點(diǎn)通過(guò)不同的端口類型，一個(gè)構(gòu)件可以提供多重接口。類型是實(shí)現(xiàn)構(gòu)件重用的手段，保證了構(gòu)件能夠在體系結(jié)構(gòu)描述中的多次實(shí)例化，并且每個(gè)實(shí)例可以對(duì)應(yīng)于構(gòu)件的不同實(shí)現(xiàn)。連接件是用來(lái)建立構(gòu)件間的交互以及支配這些交互規(guī)則的體系結(jié)構(gòu)構(gòu)造模塊。與構(gòu)件不同，連接件可以不與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的編譯單元對(duì)應(yīng)。他們可以是消息路由設(shè)備實(shí)現(xiàn)，也可以是共享變量、表入口、客戶服務(wù)協(xié)議、管道、過(guò)程調(diào)用、應(yīng)用程序中的SQL語(yǔ)句等；配置是描述體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)件與連接件的連接圖，是提供信息來(lái)確定構(gòu)件是否正確連接、接口是否匹配，連接件構(gòu)成的通信是否正確，并說(shuō)明實(shí)現(xiàn)要求行為的組合語(yǔ)義2023/2/619軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各個(gè)階段：1、需求分析階段任務(wù)：根據(jù)需求，決定系統(tǒng)功能；特點(diǎn)：一個(gè)抽象思維、邏輯推理的過(guò)程；過(guò)程：需求獲取、生成類圖、對(duì)類分組、把類打包成構(gòu)件，需求評(píng)審；結(jié)果：軟件規(guī)格說(shuō)明。2023/2/6212、建立軟件體系結(jié)構(gòu)階段特點(diǎn)：從結(jié)構(gòu)的角度對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析；任務(wù)和過(guò)程：選擇體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格、將構(gòu)件映射到體系結(jié)構(gòu)中，選擇恰當(dāng)?shù)臉?gòu)件、構(gòu)件間的相互作用關(guān)系、以及對(duì)它們的約束；結(jié)果：形成一個(gè)系統(tǒng)框架，為設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。3、設(shè)計(jì)階段對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模塊化，決定描述各個(gè)構(gòu)件間的詳細(xì)接口、算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選定；獨(dú)立于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的外部人員對(duì)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)審。2023/2/6224、實(shí)現(xiàn)階段將設(shè)計(jì)階段的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用程序語(yǔ)言表示，滿足設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)和需求分析的要求；每個(gè)構(gòu)件必須滿足軟件體系結(jié)構(gòu)中說(shuō)明的對(duì)其他構(gòu)件的責(zé)任；通過(guò)組裝支持工具把構(gòu)件的實(shí)現(xiàn)體組裝起來(lái)，完成整個(gè)系統(tǒng)的連接與合成。5、測(cè)試階段單個(gè)構(gòu)件的功能性測(cè)試和整個(gè)系統(tǒng)的功能和性能測(cè)試。2023/2/623軟件體系結(jié)構(gòu)的生命周期模型2023/2/625§5.5

軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)支持對(duì)軟件質(zhì)量的需求，如健壯性、適應(yīng)性、可重用性和可維護(hù)性等。體系結(jié)構(gòu)決定了早期的設(shè)計(jì)決定，體現(xiàn)了系統(tǒng)的全局結(jié)構(gòu)、對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量有著決定性的影響。5.5.1體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的元模型元模型是對(duì)各種體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型的抽象；元模型是各種設(shè)計(jì)方法的抽象，用于比較和分析各種體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法；2023/2/626領(lǐng)域知識(shí)：解決某一問(wèn)題所應(yīng)用的知識(shí)的范圍，包括問(wèn)題領(lǐng)域知識(shí)、商業(yè)領(lǐng)域知識(shí)、解決方案領(lǐng)域知識(shí)、通用知識(shí)，等等；需求規(guī)格說(shuō)明：表示規(guī)格說(shuō)明，描述了所要開(kāi)發(fā)的體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)需求；解決方案抽象：定義了體系結(jié)構(gòu)中子結(jié)構(gòu)的概念表示；體系結(jié)構(gòu)描述：定義了軟件體系結(jié)構(gòu)的規(guī)格說(shuō)明。2023/2/6272、用例驅(qū)動(dòng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從用例導(dǎo)出體系結(jié)構(gòu)抽象；一個(gè)用例是指系統(tǒng)進(jìn)行的一個(gè)活動(dòng)序列，它為參與者提供一些結(jié)果值；參與者通過(guò)用例使用系統(tǒng)；用例模型作為系統(tǒng)預(yù)期功能及其環(huán)境的模型，在客戶和開(kāi)發(fā)者之間起到合約的作用；統(tǒng)一過(guò)程(UnifiedProcess)使用用例驅(qū)動(dòng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法；問(wèn)題：難以把握域模型和商業(yè)模型的細(xì)節(jié)；包的語(yǔ)義簡(jiǎn)單，難以形成體系結(jié)構(gòu)構(gòu)件。2023/2/6293、領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從領(lǐng)域模型導(dǎo)出體系結(jié)構(gòu)抽象；領(lǐng)域模型可有不同的表示方法：如類、實(shí)體關(guān)系圖、框架、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、規(guī)則，等等；問(wèn)題：?jiǎn)栴}領(lǐng)域分析在導(dǎo)出體系結(jié)構(gòu)抽象方面效果較差，領(lǐng)域分析不足以驅(qū)動(dòng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程。2023/2/630特定領(lǐng)域的軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)DSSA(DomainSpecificSoftwareArchitecture)；從領(lǐng)域分析階段開(kāi)始，面向一組有共同問(wèn)題和功能的應(yīng)用程序。參考需求包括功能需求、非功能需求、設(shè)計(jì)需求、實(shí)現(xiàn)需求；參考體系結(jié)構(gòu)是用于一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)族的體系結(jié)構(gòu)，應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)是用于一個(gè)單一應(yīng)用系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。2023/2/6314、模式驅(qū)動(dòng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)模式的目的在于編制一套可重用的基本原則，用于開(kāi)發(fā)高質(zhì)量的軟件系統(tǒng)；意圖：表示使用模式的基本原則；上下文：表示問(wèn)題的產(chǎn)生環(huán)境；問(wèn)題：表示上下文環(huán)境中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題；解決方案：以元素及其關(guān)系的抽象描述的形式來(lái)表示對(duì)問(wèn)題的解決方案。2023/2/6325.5.3

軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理一些最重要的支撐軟件體系結(jié)構(gòu)的原則：抽象Abstraction封裝Encapsulation信息隱藏InformationHiding模塊化Modularization注意點(diǎn)分離SeparationofConcerns內(nèi)聚與耦合Cohesion

andCoupling充分性、完備性與原子性Sufficiency,Completeness&Primitiveness策略與實(shí)現(xiàn)的分離SeparationofPolicy&Implementation界面與實(shí)現(xiàn)的分離SeparationofInterface&Implementation分治Divide-and-Conquer層次化Layering2023/2/633用語(yǔ)言支撐開(kāi)發(fā)需求描述語(yǔ)言構(gòu)件描述語(yǔ)言模式描述語(yǔ)言框架描述語(yǔ)言構(gòu)件編程語(yǔ)言過(guò)程控制和系統(tǒng)集成語(yǔ)言2023/2/634系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的集成平臺(tái)各種支撐語(yǔ)言、制作構(gòu)件。制作界面和I/O。構(gòu)件管理和查詢。實(shí)例生成和系統(tǒng)集成。2023/2/635模型表示方式模型分為四個(gè)部分描述：

1.組織描述系統(tǒng)的組織機(jī)構(gòu)，有那些崗位及上下級(jí)關(guān)系；2.角色的責(zé)職功能描述各崗位上的責(zé)職，用IPO方式描述--即輸入、處理和輸出：3.數(shù)據(jù)各單據(jù)、文檔等；4.過(guò)程(活動(dòng))處理各事務(wù)的流程，實(shí)際上這部分是冗佘信息，可作一致性和完備性檢查用。仿真客觀世界形成客觀系統(tǒng)。2023/2/636組織客觀系統(tǒng)設(shè)置那些崗位，以及這些崗位之間的關(guān)系，即客觀系統(tǒng)中的體系結(jié)構(gòu)，而通常這是一種層次結(jié)構(gòu)，如：總經(jīng)理下級(jí)有秘書和若干個(gè)副經(jīng)理，它們又分管若干部門，每個(gè)部門中有一負(fù)責(zé)人，并設(shè)立若干崗位，他們之間有上下級(jí)關(guān)系，每個(gè)崗位又稱為角色。2023/2/637角色每個(gè)角色要給以名稱，即標(biāo)志符。角色是要執(zhí)行一列動(dòng)作的。同時(shí)要給文檔或文件進(jìn)行記錄。角色是系統(tǒng)中承擔(dān)動(dòng)作的人員、組織、設(shè)備。角色是作為獨(dú)立成份看待。大角色，有自己的文檔，與對(duì)外聯(lián)系關(guān)系。但他又可以分成若干小角色，大角色的引入是為建立層次的分解，小角色是真正系統(tǒng)中有實(shí)質(zhì)性的作用。2023/2/638角色必須與系統(tǒng)的目標(biāo)有關(guān)，如銀行中的警衛(wèi)員與銀行付款系統(tǒng)無(wú)直接關(guān)健，不能作角色。角色是客觀系統(tǒng)中概念，不是軟件系統(tǒng)中概念，也不是現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中概念。角色又分為二種，主角和配角，主角是系統(tǒng)主要完成某些功能而執(zhí)行一系列動(dòng)作，配角僅是起到觸發(fā)系統(tǒng)工作的。2023/2/639角色的各種活動(dòng)的動(dòng)作序列每個(gè)崗位上要負(fù)責(zé)幾件事，做每個(gè)事稱為活動(dòng)，每個(gè)活動(dòng)是通過(guò)一系列動(dòng)作完成。每個(gè)動(dòng)作將如何記錄文檔，何時(shí)與其他角色進(jìn)行聯(lián)系。角色間的聯(lián)系是一種通信聯(lián)系，要給出聯(lián)系的方式，如請(qǐng)求其他角色給以服務(wù)，即一種同步通信?；蛲ㄖ渌巧寻l(fā)生了某事件，即異步通信。2023/2/640主角需完成某些活動(dòng)，而配角沒(méi)有活動(dòng)，而只向某主角發(fā)送一個(gè)事件，配角之間的聯(lián)系對(duì)客觀系統(tǒng)是無(wú)意義的，而主角與主角間存在著緊密的聯(lián)系。一個(gè)主角可以有承擔(dān)多個(gè)活動(dòng)，如收發(fā)人員承擔(dān)收信、發(fā)信、訂閱雜志、接待訪問(wèn)者，如外事人員，可承擔(dān)外事活動(dòng)，代辦出國(guó)手續(xù)等，2023/2/641這些動(dòng)作是要順序執(zhí)行，有些動(dòng)作可以并行執(zhí)行或重復(fù)執(zhí)行，分別要給出標(biāo)志用圖形描述較為直觀。每個(gè)動(dòng)作通常是動(dòng)作又分為二種,通信及IPO：對(duì)文檔的輸入、處理、輸出操作；通信可以是發(fā)送或接受某個(gè)服務(wù)或事件。2023/2/642ARIS角色法需求建模該方法是面向企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的企業(yè)功能模型，它不僅是為軟件開(kāi)發(fā)用，也可用于企業(yè)診斷和改革用，現(xiàn)已有幾百類企業(yè)的參考模型銷售模型，每個(gè)約五萬(wàn)美元以上。已成為國(guó)際上名牌產(chǎn)品。用于開(kāi)發(fā)時(shí)，需要依此建立邏輯模型。2023/2/643基于業(yè)務(wù)過(guò)程的ARIS方法ARIS體系結(jié)構(gòu)ARIS――集成信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)ARIS是TheArchitectureofIntegratedInformationSystems的縮寫，是由謝爾教授發(fā)展起來(lái)的一種信息集成系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，其目的是為了尋求一種能夠用來(lái)縮小企業(yè)與信息技術(shù)之間差距的應(yīng)用框架，提供一種能夠?qū)I(yè)務(wù)流程概念進(jìn)行準(zhǔn)確描述和詳細(xì)分析的方法，這種方法為企業(yè)信息系統(tǒng)的發(fā)展提供了一個(gè)起點(diǎn)2023/2/645蘇東坡的《題西林壁》中描述廬山是“橫看成嶺側(cè)成峰”，其實(shí)換個(gè)角度來(lái)講，就是因?yàn)閷?duì)于相同或不同的人在相同或不同的角度觀察事物，在大腦中構(gòu)建出來(lái)的模型是不一樣的。同樣對(duì)于企業(yè)而言，從不同的角度去考慮、去觀察所看到的結(jié)構(gòu)也是不一樣的。歸結(jié)到模型上，也就是同一個(gè)企業(yè)可以建出許許多多的模型，管理有管理的模型，業(yè)務(wù)有業(yè)務(wù)的模型，而信息系統(tǒng)也有它的模型，各個(gè)模型反映著企業(yè)的某個(gè)方面。當(dāng)我們對(duì)一個(gè)事物進(jìn)行觀察，我們總是帶著特定的目的，而那個(gè)事物在那個(gè)目的下它只會(huì)呈現(xiàn)出一種或兩種樣子，這一種或兩種樣子傳遞了事物的部分信息，當(dāng)然如果要將一個(gè)事物完整的反映出來(lái)只靠這一兩個(gè)樣子顯然是不夠的。當(dāng)我們回到業(yè)務(wù)流程建模上來(lái)時(shí)，對(duì)一個(gè)企業(yè)的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行建模，我們顯然不可能依靠一個(gè)大的、單獨(dú)的模型來(lái)反映整個(gè)企業(yè)。我們所要做的是構(gòu)建出一系列相對(duì)較小，容易理解的，從各個(gè)特定方面反映企業(yè)業(yè)務(wù)流程的模型，然后再將它們通過(guò)某種方式結(jié)合起來(lái)形成一個(gè)完整的模型。這也是ARIS建模體系所使用的途徑。在ARIS中有各種各樣的模型，每一個(gè)模型包含有一系列的項(xiàng)目（對(duì)象）和連接（關(guān)系），而且在一個(gè)模型中出現(xiàn)的對(duì)象也可能同時(shí)會(huì)在其他的模型出現(xiàn)。ARIS體系結(jié)構(gòu)

2023/2/646ARIS將對(duì)象和關(guān)系通過(guò)四種視圖進(jìn)行分類和組織

組織視圖：組織結(jié)構(gòu)的靜態(tài)模型。包括：層次組織結(jié)構(gòu)的人員(peoplenothuman)資源，生產(chǎn)資源(比如，設(shè)備，運(yùn)輸?shù)?以及計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等。數(shù)據(jù)視圖：業(yè)務(wù)信息的靜態(tài)模型。包括：數(shù)據(jù)模型，知識(shí)結(jié)構(gòu)，信息載體，技術(shù)術(shù)語(yǔ)和數(shù)據(jù)庫(kù)模型等。功能視圖：業(yè)務(wù)流程任務(wù)的靜態(tài)模型。包括：功能層次，業(yè)務(wù)對(duì)象，支持系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等?？刂疲I(yè)務(wù)）視圖：動(dòng)態(tài)模型，展示流程運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并能夠?qū)I(yè)務(wù)流程與流程相關(guān)的資源、數(shù)據(jù)以及功能等聯(lián)系起來(lái)。包括：事件驅(qū)動(dòng)過(guò)程鏈、信息流、物流、通信圖、產(chǎn)品定義、價(jià)值增值圖等。2023/2/647ARIS-業(yè)務(wù)過(guò)程管理build-time-configurationIV.過(guò)程應(yīng)用III.過(guò)程流I.過(guò)程設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)過(guò)程重組參考模型II.過(guò)程管理對(duì)象庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)軟件internetJava的程序數(shù)據(jù)庫(kù)仿真質(zhì)量管理建模分析導(dǎo)航模塊

Internet文件夾執(zhí)行信息系統(tǒng)控制監(jiān)控進(jìn)度和能力控制過(guò)程連續(xù)改善打開(kāi)功能打開(kāi)文檔打開(kāi)數(shù)據(jù)?Scheer2023/2/648ARIS方法

我們?yōu)槭裁葱枰髽I(yè)過(guò)程模型?標(biāo)準(zhǔn)軟件的介紹建立客觀系統(tǒng)

(軟件的開(kāi)發(fā))業(yè)務(wù)工程成本核算工作流系統(tǒng)的實(shí)施ISO9000質(zhì)量論證(標(biāo)準(zhǔn)軟件客戶化)模型-今天(現(xiàn)狀)-明天(目標(biāo))ARI