第7章-基于体系结构的软件开发.doc

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1、第7章 基于体系结构的软件开发7.1 设计模式7.1.1 设计模式概述Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson、John Vlissides四人95年出版了Design Patterns一书，可重用设计。来源于建筑设计重用。算法，编程领域的设计模式，可以重用。MVC模式：图7-1，视图虽变，但模型可重用。设计模式：系统地命名、解释和评价某一个重要的可重现的面向对象的设计方案。软件体系结构的模式：出现在特定设计语境、再现问题、解决方案、通用图示。做到几点：P1937.1.2 设计模式的组成四个基本成分：(1) 模式名称：描述设计问题。(2) 问题：什么时候使用

2、。(3) 解决方案：如何解决再现问题。(4) 后果：结果和权衡。描述格式：Gamma等人的书，P195-196。7.1.3 模式和软件体系结构1.作为构造块：用已定义属性进行特定的软件体系结构的构造。2.异构：多个模式，解决多个问题，支持构造已定义属性的软件体系结构。3.微方法：模式描述包含了实现指南。4.实现：用几乎所有编程语言实现。7.1.4 设计模式方法分类1.Coad的划分：三类，P198。2.代码模式：从语法角度对软件体系结构提供基本规范。3.应用框架：特定的框架适用于特定的需求，“菜谱”。4.形式合约：描述框架设计，优缺点：P1995. Gamma分类：表7-27.2 基于体系结构

3、的设计方法ABSD产生概念体系结构(Conceptual Architecture)，(Module、Execution、Code)，第一选择，体系结构驱动。三个基础：功能分解，选择风格，软件模板。7.2.1 有关术语1.设计元素：泛指软件系统、概念子系统或概念构件，图7-2。2.视角和视图：从动态和静态视角观察体系结构元素，逻辑、并发、配置视图。3.用例和场景：用例使功能需求具体化，特定场景捕获质量需求。7.2.2 ABSD方法与生命周期图7-3中间，输入：六部分。输出：三个视图的概念构件集合。7.2.3 ABSD方法的步骤1.定义设计元素：顶层分解-概念子系统分解-概念构件。2.产生顺序：

4、广度遍历或深度遍历（图7-4）。3.活动：分解序列：图7-5反馈环，逻辑视图定义步骤：图7-6。实例：从图7-7开始，设计步骤：(1) 功能分解：每组在结构中独立。(2) 选择风格：体系结构驱动。(3) 分配功能：决定构件类型数量和功能。(4) 细化模板：加上功能。(5) 功能校验：由用例验证功能。(6) 并发视图：图7-8。(7) 配置视图：图7-9。(8) 验证质量：用场景。(9) 验证约束：没有矛盾。7.3 体系结构的设计与演化演化增量开发已成为标准，需求变化，初始原型与最终产品相差很大。好的结构应演化。7.3.1 设计和演化过程实验原型阶段和演化开发阶段。7.3.2 实验原型阶段第一开

5、发周期：两个小组，一个创建界面，另一个创建问题域。第二开发周期：设计正交软件体系结构，六个小阶段：(1) 标识构件：生成类图（7-10），分组，类簇打包。(2) 提出模型：选风格。(3) 映射：产生中间结构。(4) 分析交互：分析构件的相互作用，用顺序图（7-11）。(5) 产生结构：精化中间结构。(6) 正交化：自顶向下、由左到右进行。7.3.3 演化开发阶段确定正交体系结构后，开始构件开发，八个步骤：P214-215。7.4 基于体系结构的软件开发模型ABSDM，六个子过程，图7-12。7.4.1 体系结构需求图7-13，需求获取、标识构件、需求评审。7.4.2 体系结构设计图7-14，五

6、步。7.4.3 体系结构文档化输出需求规格说明和质量设计说明书。7.4.4 体系结构复审由外部人员进行复审。7.4.5 体系结构实现图7-15（虚线框）。7.4.6 体系结构演化图7-16，七步。7.5 应用开发实例7.5.1 系统简介劳动和社会保险信息系统，图7-17，层次式体系结构。1.通用核心层：图7-18，图7-19，基类：P221。2.基层单位管理平台：图7-20。3.业务管理系统：图7-21。4.扩展应用层：图7-22。7.7.2 系统设计与实现三级正交结构，第一级八个线索：图7-23。某个二级线索：图7-24，某个三级线索：图7-25，整个系统五层：图7-26。7.5.3 系统演

7、化六个步骤，P225-226。7.6 基于体系结构的软件过程7.6.1 有关概念1.软件过程：三个研究方向。2. Petri网：特点(1)、(2)、(3)、(4)。例子图7-27。7.6.2 软件过程网定义1. Petri网定义定义2. 活的，有界的。定义3. 路径定义4. 强连通定义5. 软件过程网SPN定义6. 完全展开软件过程网C_SPN定义7. 过程基本正确定义8. 过程正确7.6.3 基本结构的表示1.顺序：图7-282.与汇合：图7-293.或汇合：图7-304.与分支：图7-315.或分支：图7-326.迭代：图7-337.6.4 基于体系结构的软件过程Petri网ABSPN：图

8、7-34。定理4. ABSPN活的，有界的，过程基本正确。1.ABSPN_R：图7-35，过程正确，活的，有界的。2.ABSPN_D：图7-36，过程正确，活的，有界的。3.ABSPN_I：图7-37，过程正确，活的，有界的。4.ABSPN_E：图7-38，过程正确，活的，有界的。5.C_ABSPN：图7-39，ABSPN过程正确。7.7 软件体系结构演化模型7.7.1 SA静态演化模型1.软件体系结构静态演化模型定义1. 构件Com定义2. 连接件Con定义3. SA网络，NSA=定义4. SA简化模型，SAS=定义5. SA演化图7-40，实例，5个构件，6个连接件。图7-41，有向图，连

9、接件方向语义，简化模型。2. SA邻接矩阵与变换，图7-42，图7-43，语义关系连接矩阵。定义6. SA结构关系邻接矩阵图，图7-42定义7. SA语义关系连接矩阵图，图7-43定义8. 填上具有一定语义的数值后，称SA结构关系邻接矩阵和SA语义关系连接矩阵。7.7.2 SA的动态演化模型1. SA动态语义网推论1，P238，NSA能用有向图刻画。定义9. NSA=浸润，有向图GS，动态语义网。定理1 NSA与GS同构。定义10. NSA称为SA动态语义网。2. 浸润过程定义11. 浸润域推论2，GSA上的浸润域定义12. 策动源定义13. 邻接矩阵定义14等价于元素操作定义15. 浸润算子定义16. 浸润步定义17. 浸润过程定义18. 不动点定义19. 收敛定理2 收敛充要条件，Fi收敛于i。定义20. SA最优3. SA动态演化分析定义21. 特定条件域Ui定义22. SA条件域U定义23. 不动点软件体系结构SAi定义24. 不动点转移