【正文】 立設(shè)計(jì)的更小的部分。 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ◇ 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則 這條原理是眾所周知的，它來(lái)自古時(shí)的政治，也來(lái)自諸如歸并分類的組合算法。對(duì)象的抽象把具有相同基類的導(dǎo)出類看作是同類，加上過(guò)程抽象帶來(lái)的在過(guò)程名稱下的“偷梁換柱”，因此實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)約束，使面向抽象問(wèn)題而不是實(shí)際結(jié)構(gòu)的抽象程序設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)。減少部件耦合、接口與實(shí)現(xiàn)的分離等，都得益于抽象。行為、過(guò)程的抽象使得操作的指派是依據(jù)標(biāo)識(shí)而非地址，由此產(chǎn)生了操作的接口和動(dòng)態(tài)約束描述。抽象有幾種形式，如數(shù)據(jù)抽象、對(duì)象抽象、實(shí)體抽象、行為抽象、過(guò)程抽象、虛擬機(jī)抽象等。但是，正如軟件體系結(jié)構(gòu)的其他概念和方法一樣，對(duì)于體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人們也沒(méi)有形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。這是因?yàn)?，軟件體系結(jié)構(gòu)包括了早期的設(shè)計(jì)決定，體現(xiàn)了系統(tǒng)的全局結(jié)構(gòu)，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量有著決定性的影響。 XML相關(guān)的技術(shù)有很多，但主要有三個(gè)： Schema、 XSL和 XLL。文檔本身只說(shuō)明文檔包括什么標(biāo)記，而不是說(shuō)明文檔看起來(lái)是什么樣的。 XML是用來(lái)描述數(shù)據(jù)的；用戶可以創(chuàng)建自己需要的標(biāo)記，當(dāng)需要時(shí)，告訴瀏覽器如何顯示這些標(biāo)記就可以了。LocPrefs(loc_type)。EquipReqts(equip_type)。PrefSet(date_mg)。RequestWithdrawal(Attendee)。GetExclSet()。 i n t e r f a c e I m p o r t a n t M t g A t t e n dL o c P r e f s ( l o c _ t y p e ) 。E x c l S e t ( d a t e _ m g ) 。 i n t e r f a c e I m p o r t a n t M t g I n i tG e t L o c P r e f s ( ) 。R e q u e s t W i t h d r a w a l ( A t t e n d e e ) 。G e t E x c l S e t ( ) 。 三部分不是相互獨(dú)立的 ， 而是相互交叉重疊 、 緊密相連 ， 共同構(gòu)成了 UML的完整語(yǔ)義 。 包括定制 、 標(biāo)記值 、 注記 、 約束 、 依賴關(guān)系 、 類型 實(shí)例 、 類型 類的對(duì)應(yīng)關(guān)系等機(jī)制； ◇ 通用類型：主要描述 UML中各種類型的語(yǔ)義 。 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)與 UML ◇ 直接使用 UML建模 ◎ UML語(yǔ)義部分 ◇ 通用元素：主要描述 UML中各元素的語(yǔ)義 。 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)與 UML ◇ 直接使用 UML建模 ◎ 語(yǔ)義約束 由對(duì)象約束語(yǔ)言 OCL表示 ， OCL基于一階謂詞邏輯 ，每一個(gè) OCL表達(dá)式都處于一些 UML模型元素的背景下 （ 由“ self”引用 ） ， 可使用該元素的屬性和關(guān)系作為其項(xiàng)（ term） ， 同時(shí) OCL定義了在集合 （ sets） 、 袋 (bags)等上的公共操作集和遍歷建模元素間關(guān)系的構(gòu)造 ， 因此 ，其它建模元素的屬性也可以作為它的項(xiàng) 。通常，狀態(tài)圖是對(duì)類圖的補(bǔ)充 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)與 UML ◇ 活動(dòng)圖 描述滿足用例要求所要進(jìn)行的活動(dòng)以及活動(dòng)間的約束關(guān)系，有利于識(shí)別并行活動(dòng) 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)與 UML ◇ 構(gòu)件圖 描述代碼構(gòu)件的物理結(jié)構(gòu)及各構(gòu)件之間的依賴關(guān)系 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)與 UML ◇ 部署圖 部署圖定義系統(tǒng)中軟硬件的物理體系結(jié)構(gòu) 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)與 UML ◇ 直接使用 UML建模 元 元模型元模型模型用戶對(duì)象UML的四層元模型體系結(jié)構(gòu) 。這兩種圖合稱為交互圖。 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)與 UML ◇ 順序圖 用來(lái)反映若干個(gè)對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)協(xié)作關(guān)系，也就是隨著時(shí)間的推移，對(duì)象之間是如何交互的 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)與 UML ◇ 協(xié)作圖 描述對(duì)象間的協(xié)作關(guān)系，協(xié)作圖跟順序圖相似，顯示對(duì)象間的動(dòng)態(tài)合作關(guān)系。用例是系統(tǒng)提供的功能的描述。 ◎ 支持用不同實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行的軟件開(kāi)發(fā)全過(guò)程。 ◎ C2對(duì)構(gòu)件和連接件的實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言 、 實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的線程控制 、構(gòu)件的部署以及連接件使用的通訊協(xié)議等都不加限制 。 ◎ 請(qǐng)求消息只能向上層傳送而通知消息只能向下層傳送 。 ◇ C2概述 (1) 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 典型軟件體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言 ◎ 構(gòu)件之間的消息交換不能直接進(jìn)行 ， 而只能通過(guò)連接件來(lái)完成 。 ◎ 每個(gè)接口包含一種可發(fā)送的消息和一組可接收的消息 。 構(gòu)件 請(qǐng)求 通知 ◇ C2風(fēng)格 構(gòu)件 構(gòu)件構(gòu)件連接件連接件連接件構(gòu)件連接件構(gòu)件連接件連接件構(gòu)件構(gòu)件第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 典型軟件體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言 ◎ C2和其提供的設(shè)計(jì)環(huán)境 （ Argo） 支持采用基于時(shí)間的風(fēng)格來(lái)描述用戶界面系統(tǒng) ， 并支持使用可替換 、 可重用的構(gòu)件開(kāi)發(fā) GUI的體系結(jié)構(gòu) 。 每個(gè)構(gòu)件都有一個(gè)頂端域 、一個(gè)底端域 。 這種單向的傳遞性 ， 有利于系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)展 。 構(gòu)件之間的通信只能通過(guò)消息傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn) ， 不允許使用共享內(nèi)存方式通信 。 在 C2風(fēng)格的體系結(jié)構(gòu)中 ， 連接件在構(gòu)件之間轉(zhuǎn)發(fā)消息 ，構(gòu)件負(fù)責(zé)維護(hù)狀態(tài) ， 進(jìn)行操作 ， 通過(guò)兩個(gè)接口 （ 頂端接口和底端接口 ） 和其他構(gòu)件交換消息 。 C2風(fēng)格中的系統(tǒng)組織規(guī)則如下： ◎ 系統(tǒng)中的構(gòu)件和連接件都有一個(gè)頂部和一個(gè)底部； ◎ 構(gòu)件的頂部應(yīng)連接到某連接件的底部 ， 構(gòu)件的底部則應(yīng)連接到某連接件的頂部 ， 而構(gòu)件與構(gòu)件之間的直接連接是不允許的； ◎ 一個(gè)連接件可以和任意數(shù)目的其它構(gòu)件和連接件連接； ◎ 當(dāng)兩個(gè)連接件進(jìn)行直接連接時(shí) ， 必須由其中一個(gè)的底部到另一個(gè)的頂部 。 當(dāng)前常見(jiàn)的一些體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言、方法： ACME Wright C2 UniCon Darwin AESOP Rapide Weaves SADL UML Gestalt Demeter FR ControlH amp。 現(xiàn)在的 ADL大多與領(lǐng)域相關(guān)。描述好體系結(jié)構(gòu)，做好承上啟下的工作很重要。 在不同層次上描述軟件系統(tǒng)；異構(gòu)情況下的配置。 同時(shí)檢查語(yǔ)法、說(shuō)明語(yǔ)義。 連接件包含的屬性：角色。 連接件可以不與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的編譯單元對(duì)應(yīng)。 構(gòu)件包含的多種屬性： 接口、類型、語(yǔ)義、約束、演化和非功能屬性等。 ◇ ADL與其他語(yǔ)言的比較 (3) 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言 ◇ 典型元素含義比較 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言 ◇ 常見(jiàn)的軟件體系結(jié)構(gòu)元素 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言 ◇ ADL的構(gòu)成要素 軟件體系結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)成要素： 構(gòu)件、連接件、體系結(jié)構(gòu)配置。 ◎ ADL與建模語(yǔ)言的區(qū)別：后者對(duì)整體行為的關(guān)注要大于對(duì)部分的關(guān)注 ， 而 ADL集中在構(gòu)件的表示上 。 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言 ◎ 組合能力： ADL使得其描述的每一系統(tǒng)元素都有其自己的局部結(jié)構(gòu) ， 這種描述局部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)使得 ADL支持軟件系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化組合； ◎ 異構(gòu)能力： ADL允許多個(gè)不同的體系結(jié)構(gòu)描述關(guān)聯(lián)存在； ◎ 分析和推理能力： ADL允許對(duì)其描述的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行多種不同的性能和功能上的多種推理分析 。 軟件體系結(jié)構(gòu)處理算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之上關(guān)于整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和描述方面的一些問(wèn)題 ， 如全局組織和全局控制結(jié)構(gòu) 、 關(guān)于通訊 、同步與數(shù)據(jù)存取的協(xié)議 ， 設(shè)計(jì)構(gòu)件功能定義 ， 物理分布與合成 ， 設(shè)計(jì)方案的選擇 、 評(píng)估與實(shí)現(xiàn)等 。 ◇ 軟件體系結(jié)構(gòu)的定義 第一章 軟件體系結(jié)構(gòu)概論 體系結(jié)構(gòu)的興起和發(fā)展 ◎ Mary Shaw和 David Garlan （ 1993年） 軟件體系結(jié)構(gòu)是軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè) 層次 ， 這一層次 超越計(jì)算過(guò)程中的算法設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。 這些 ADL強(qiáng)調(diào)了體系結(jié)構(gòu)不同的側(cè)面 ， 對(duì)體系結(jié)構(gòu)的研究和應(yīng)用起到了重要的作用 ， 但也有負(fù)面的影響 。 其三個(gè)基本元素是：構(gòu)件 、 連接件 、 體系結(jié)構(gòu)配置 。 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言 ADL是在底層語(yǔ)義模型的支持下 ， 為軟件系統(tǒng)的概念體系結(jié)構(gòu)建模提供了具體語(yǔ)法和概念框架 。 （ 4個(gè)視點(diǎn) 、 7個(gè)體系結(jié)構(gòu)視圖 ） ◎ 與 IEEE P1471相比 ， 該建議標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)描述方案涉及面比較窄 ， 所注重的層次比較低 ， 因而更具體 。 該建議草案已經(jīng)提交 OMG。 但如何描述以及具體的描述技術(shù)等方面缺乏更進(jìn)一步的指導(dǎo) 。 ◎ IEEE P1471適用于軟件密集的系統(tǒng) ， 其目標(biāo)在于：便于體系結(jié)構(gòu)的表達(dá)與交流 ， 并通過(guò)體系結(jié)構(gòu)要素及其實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)化 ， 奠定質(zhì)量與成本的基礎(chǔ) 。 請(qǐng)參閱 《 軟件體系結(jié)構(gòu) —— 理論與實(shí)踐 》 ，馮沖 江賀 馮靜芳 編著，人民郵電出版社。 對(duì)于 ADL現(xiàn)在也是無(wú)統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。 ◇ 軟件體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)狀 第一章 軟件體系結(jié)構(gòu)概論 體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)狀 ◎ 軟件體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言 ADL（體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言）提供了具體的語(yǔ)法與刻畫(huà)體系結(jié)構(gòu)的概念框架。 ◇ 軟件體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)描述方法 ◎ 軟件體系結(jié)構(gòu)的第四種描述和表達(dá)方法是參照傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn) ， 重新設(shè)計(jì) 、 開(kāi)發(fā)和使用針對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的專門的軟件體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言 —— ADL。 ◎ 例如 ， 一種多變配置語(yǔ)言就可以用來(lái)在一個(gè)較高的抽象層次上對(duì)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)建模 ， Darwin最初用作設(shè)計(jì)和構(gòu)造復(fù)雜分布式系統(tǒng)的配置說(shuō)明語(yǔ)言 ， 因具有動(dòng)態(tài)特性 ， 也可用來(lái)描述動(dòng)態(tài)體系結(jié)構(gòu) 。 但是由于這些語(yǔ)言處理和描述的軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)層次過(guò)于依賴程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 ， 因此限制了它們處理和描述比程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言元素更為抽象的高層次軟件體系結(jié)構(gòu)元素的能力 。 例如 ， Ada語(yǔ)言采用 use實(shí)現(xiàn)包的重用 ，Pascal語(yǔ)言采用過(guò)程 （ 函數(shù) ） 模塊的交互等 。 ◇ 描述方法的種類 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)描述方法 ◎ 圖形表達(dá)工具 ◎ 模塊內(nèi)連接語(yǔ)言 ◎ 基于軟構(gòu)件的系統(tǒng)描述語(yǔ)言 ◎ 軟件體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言 ◇ 圖形表達(dá)工具 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)描述方法 項(xiàng) 目 管 理測(cè) 試 結(jié) 果 打 印程 序 復(fù) 雜 度函 數(shù) 調(diào) 用 關(guān)系 圖帶 時(shí) 間 特 性的 流 程 圖復(fù) 雜 度 計(jì) 算布 圖 算 法最 優(yōu) / 最 劣時(shí) 間 計(jì) 算緩 沖測(cè) 試 結(jié) 果 庫(kù)測(cè) 試 配 置時(shí) 間 分 析 器靜 態(tài) 分 析 器簡(jiǎn)潔易懂 容易使用 使用廣泛 不 規(guī) 范 不 精 確 ◇ 模塊內(nèi)連接語(yǔ)言 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)描述方法 ◎ 采用將一種或幾種傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的模塊連接起來(lái)的模塊內(nèi)連接語(yǔ)言 （ MIL） 。 形式化的、規(guī)范化的體系結(jié)構(gòu)描述對(duì)于體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和理解都是非常重要的。第 4章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述和設(shè)計(jì) 本章結(jié)構(gòu) 軟件體系結(jié)構(gòu)描述方法 軟件體系結(jié)構(gòu)描述框架標(biāo)準(zhǔn) 體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言 典型的軟件體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言 （ C2） 軟件體系結(jié)構(gòu)與 UML 可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言 基于 XML的軟件體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言 軟件體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 引言 當(dāng)前對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)的描述在很大程度上還停留在非形式化的基礎(chǔ)上，依賴于軟件設(shè)計(jì)師個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)和技巧。 非形式化的描述不易被開(kāi)發(fā)人員理解，不利于分析和開(kāi)發(fā)的進(jìn)行。 由非形式化到形式化的過(guò)程。 由于程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和模塊內(nèi)連接語(yǔ)言具有嚴(yán)格的語(yǔ)義基礎(chǔ) ， 因此它們能支持對(duì)較大的軟件單元進(jìn)行描述 ， 諸如定義 /使用和扇入 /扇出等操作 。 ◎ MIL方式對(duì)模塊化的程序設(shè)計(jì)和分段編譯等程序設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)技術(shù)確實(shí)發(fā)揮了很大的作用 。 ◇ 基于軟構(gòu)件的系統(tǒng)描述語(yǔ)言 第四章 軟件體系結(jié)構(gòu)描述 軟件體系結(jié)構(gòu)描述方法