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1、讨论要点(1)(1)什么是软件结构？(2)(2)如何建立设计模型？第1页/共49页软件设计的目标和目的 软件需求：解决“做什么”软件设计：解决“怎么做”软件设计的任务 问题结构(软件需求)软件结构 从软件需求规格说明书出发，形成软件的具体设计方案。映射映射映射映射第2页/共49页软件的总体结构主要回答的问题软件的组成部分软件的层次关系模块的内部处理逻辑模块之间的界面第3页/共49页软件体系结构软件体系结构包括两部分:(1)(1)过程构件(模块)的层次结构(2)(2)数据构件第4页/共49页4.1 4.1 软件体系结构软件体系结构的有关概念软件体系结构的层次性软件体系结构的设计原理第5页/共49
2、页软件体系结构的有关概念什么是软件体系结构软件体系结构的发展软件体系结构的研究范畴第6页/共49页软件设计的目标设计应该是便于维护和升级的，因而应该是模块化的设计应该是便于移植的设计应该具有适应性设计过程应该受到理性化的控制设计应该表现出概念的完整性第7页/共49页软件设计思想强调信息隐蔽的单元概念应用基于操作和数据封装构成的单元设计技术应用专门的机制可靠地处理并发控制和分布系统问题提出基于模型的系统结构和设计方法明确提出软件体系结构的设计思想第8页/共49页什么是软件体系结构 软件体系结构定义了软件局部和总体计算部件的构成,以及这些部件之间的相互作用关系。从整体看，软件体系结构是由结构和功能
3、各异、相互作用的部件集合，按照层次构成的。它包括了系统基础构成单元、它们之间的作用关系、在构成系统时它们的合成方法以及对合成约束的描述。第9页/共49页普通部件及其支持的相互作用序序号号部件类型部件类型部件支持的相互作用类型部件支持的相互作用类型1模块模块(Module)过程调用、数据共享过程调用、数据共享2对象对象(Object)方法调用方法调用3过滤器过滤器(Filter)数据流数据流4过程过程(Process)消息传递、远程调用、消息传递、远程调用、通讯协议、同步通讯协议、同步5数据文件数据文件(Data file)读写读写6数据库数据库(Database)模式、查询语言模式、查询语言7
4、文档文档(Document)共享表示假设共享表示假设第10页/共49页软件体系结构可分为四种不同的体系：概念结构 包括部件、互连、原则和性能等代码结构 包括软件的配置管理、系统建造等模块结构 包括模块界面、模块管理、模块控制和一致性等执行结构 包括性能分析、调度分析、动态配置和不同的执行系统之间的接口等第11页/共49页 与软件体系结构有关的研究：体系结构风格(Architecture Styles)(Architecture Styles)表示软件系统的一种特别的基本结构，以及相关的构造方法设计模式(Design Patterns)(Design Patterns)构造型模式、结构型模式、行
5、为型模式框架(Framework)(Framework)另一种研究和构造软件体系结构的方法，更多的是关于应用领域问题的已建立的系统结构。第12页/共49页软件体系结构的层次结构软件的构成软件的物质基础软件的结构基础软件的层次结构模型软件体系结构的层次结构模型软件体系结构的体系第13页/共49页软件的构成软件体系结构需要基础软件体系结构需要层次软件体系结构需要模式第14页/共49页软件的物质基础 软件设计的物质基础是计算机硬件，当前的计算机硬件决定了软件设计和实现的出发点，计算机硬件的发展影响着软件体系结构。第15页/共49页计算机硬件体系结构分类SISD单指令流单数据流计算机控制处理存储指令指
6、令数据数据指令指令第16页/共49页计算机硬件体系结构分类SIMD单指令流多数据流计算机控制处理2存储2指令指令数据数据22存储1存储n处理1处理n数据数据11数据数据nn第17页/共49页计算机硬件体系结构分类MISD多指令流单数据流计算机控制2处理2存储2指令指令11存储1存储n处理1处理n数据数据数据数据控制1控制n指令指令22指令指令nn指令指令11指令指令22指令指令nn第18页/共49页计算机硬件体系结构分类MIMD多指令流多数据流计算机控制2处理2存储2指令指令11存储1存储n处理1处理n控制1控制n指令指令22指令指令nn指令指令11指令指令22指令指令nn数据数据22数据数据
7、11数据数据nn第19页/共49页多处理机系统具有共享存储结构的多处理机控制处理MAP控制处理MAP存储存储互连网络互连网络通道I/O通道I/O第20页/共49页多处理机系统具有分布存储结构的多处理机控制处理MAP控制处理MAP互连网络互连网络I/O存储存储第21页/共49页分布计算系统分布计算网络交换机交换机电信网络网络第22页/共49页软件的结构基础结构控制流部件连接方式结构化连接模式基本数据类型抽象数据类型进程及运行环境分时并发计算资源共享/并行同步实时系统软件结构的四视图观第23页/共49页软件体系结构的四视图概念视图模块视图代码视图运行视图部件连接器配置模块子系统层模块限制新模块分割
8、部件连接器配置运行限制新模块分割模块变化成运行实体运行实体源代码硬件和操作系统体系结构第24页/共49页软件的层次结构模型计算机网络的体系结构计算机操作系统的体系结构第25页/共49页软件体系结构的层次结构模型第6层：应用层第5层：系统结构模式层层第4层：资源和管理调度层第3层：基础控制描述层第2层：软化的硬件层第1层：计算机硬件层第26页/共49页客户机/服务器体系结构应用系统的组成：显示逻辑部分(表示层):实现与用户交互应用处理部分(功能层):进行具体运算和数据处理数据管理部分(数据层):对数据库中数据进行查询、修改、更新等任务应用分层表示层功能层数据层三层明确分割,逻辑上独立 第27页/
9、共49页瘦客户机和胖客户机客户机“胖”客户机应用处理逻辑显示逻辑服务器数据管理逻辑数据库“瘦”客户机表示显示逻辑数据管理逻辑数据库表示应用处理应用处理逻辑客户机服务器第28页/共49页三层C/S的基本硬件结构 将三层功能装载到硬件的三种基本方法表示层表示层表示层功能层数据层数据层功能层功能层数据层客户机服务器(1)(1)将数据层和 功能层放在 一台服务器上(2)(2)将数据层和 功能层放在 不同服务器上服务器(3)(3)将功能层放 在客户机上第29页/共49页层次模型的结构关系客户层N层N-1层1使用抽象的最高层抽象的最低层第30页/共49页2.2.软件设计的问题 工具工具 如何描述软件的总体
10、结构如何描述软件的总体结构 方法方法 用什么方法有问题结构导出用什么方法有问题结构导出 软件结构软件结构 评估准则评估准则 什么样的软件结构是什么样的软件结构是 “最优的最优的”第31页/共49页公认的、被多次使用的系统结构被称为结构风格、设计模式、(设计)框架。如果说一门工程技术的成熟表现在其基本设计构件的提出和系统化，那么体系结构的风格、模式、框架就是软件工程中的基本构件。体系结构概念能否成熟到使软件设计发生根本革命的水平？第32页/共49页广泛提及的体系结构风格：v管道和过滤器 (Pipe and Filters)v数据抽象或对象(Data Abstraction and Object
11、Orientted)v隐式调用/消息(Event-Based/Implicit Invocation)v层次(Layered System)v仓库(Repositories)v解释器(Interpreters)v过程控制(Process Control)v分布式系统(Distributed System)v客户/服务器(Client/Server)v主程序/子程序(Main/Sub Programs)v状态转换(State Transition)v专用领域(Domain Specific Styles)第33页/共49页对体系结构风格的理解v结构风格以结构组织为特性定义了一个软件系统族，表达了
12、部件以及部件之间的关系。v体系结构风格通过组件应用的限制及其与构建有关的组成和设计规则来表现组件和组件之间的关系。v体系结构风格表示了软件系统的一种特别的基本结构，以及相关的构造方法。v体系结构风格应该使一些对软件构成带有整体性、普遍性、一般性的结构和结构关系的方法。在设计中，遵循这些风格的构成原则，对软件的开发和维护十分有益。第34页/共49页面向电子商务的应用体系结构图网络平台以有应用系统数据库中间件基础设施J2EE/CORBA/COM+传统中间件操作系统B2B集成平台应用集成平台应用系统工作流第35页/共49页o5S(o5)o6S(o6)分布式对象体系结构o1S(o1)o2S(o2)o3
13、S(o3)o4S(o4)基本系统组件是对象，提供一组服务，对外给出 服务的接口 对象之间不存在客户机与服务器的界限，接受服 务者扮演客户机角色，提供服务者就是服务器 对象可能分布在网络的多台计算机上，通过中间 件相互通信软件总线（中间件）第36页/共49页OMG体系结构和服务参考模型公共对象服务与特定非标准化应用系统有关的对象横向工具对象与特定纵向领域有关的对象应用系统接口领域接口CORBA工具接口CORBA对象请求代理（ORB）CORBA服务接口第37页/共49页.NET体系通用语言运行时刻环境（CLR）基本类库数据和XMLWeb服务用户接口通用语言运行规范（CLS）VB.NETC+C#Pe
14、rlVisual Studio.NET第38页/共49页某制造企业的架构用户界面销售公司子系统生产计划部生产设备处采购财务处人事处劳资处专卖处科技处仓库办公室市场部DDL专用构件库采购管理分析对比财务管理销售管理计划管理汇总执行文档审计文档批阅特权管理文档转发MIS通用构件库查询统计计帐报表计划OA构件库录入通信维护构件库归档恢复转储基本构件库ODBC应用数据库运行和维护平台UNIXWindow NTTCP/IPORACLE第39页/共49页领域框架示例之一：政府招商引资招商服务相关单位招商引资工商管理财政结算税务管理电子银行信息发布统计分析咨询服务业务受理业务预审流程定制业务流转投资咨询网上
15、洽谈投诉受理政策法规办事流程招商简报第40页/共49页领域框架示例之二：统计局信息输入系统管理统计查询数据收集数据上报统计局综合信息库数据接口基础数据库综合信息库统计局综合管理系统政府信息资源库第41页/共49页MIS的构件提取的案例采购半成品库供应商原料库成品库成品顾客原料本成品仓库管理生产车间仓库管理销售成品成品半成品半成品半成品原料原料采购供应商三级商品库仓库管理销售商品 顾客二级商品库一级商品库仓库管理仓库管理商品商品商品 在不同行业的仓库物流模型寻找共性，进行模式复用第42页/共49页采购MIS的构件提取的案例物资库供应商原料库物资物流模型的构件提取仓库管理顾客仓库管理销售物资物资物
16、资物资物资 采购和销售的仓库物流模型在MISMIS领域中模式复用可作为MISMIS通用构件库的高级构件第43页/共49页MIS的构件提取的案例再一次模式复用采购物资库供应商原料库物资仓库管理顾客仓库管理销售物资物资物资物资物资供应者输入接受者处理输出所有处理过程的基本IPO(Input,Process,Output)IPO(Input,Process,Output)模式可作为基本构件库的高级构件或标准，来检验所有MISMIS系统或非MISMIS系统中处理过程是否全面包括输入、输出和处理三部分。第44页/共49页入库申请商品仓库系统调度模型进库出库申请仓库管理出库仓库入库批准出库批准入库商品出库
17、商品递交申请脱机打印系统管理模型打印申请执行申请打印管理打印机打印任务集递交批准执行批准递交的任务执行的任务生产申请资源的生产消费模式资源生产消费请求资源管理资源消费资源仓库生产批准消费批准生产的资源消费的资源从两个不同领域且不同侧面的模型，抽象出一个模式可把该模式转化为构件类，使用时只要对类实例化，就生成了构件，它对应一种模型第45页/共49页酒店管理信息系统功能结构图H M I SH M I S收银管理子系统收银管理子系统收银管理子系统收银管理子系统收银管理子系统收银管理子系统客客人人登登记记预预定定登登记记客客房房处处理理历历史史记记录录客客房房查查询询预预定定查查询询餐餐桌桌安安排排菜
18、菜单单作作业业营营业业结结帐帐汇汇总总打打印印各各类类查查询询初初始始设设置置客客帐帐处处理理退退房房处处理理夜夜审审处处理理客客帐帐查查询询报报表表打打印印第46页/共49页大型零售商场管理信息系统功能结构图TM M I STM M I S系系统统维维护护PPOOSS系系统统零零售售实实时时系系统统商商品品进进货货管管理理商商品品批批发发管管理理商商品品库库存存管管理理商商品品及及商商品品帐帐管管理理顾顾客客管管理理连连锁锁店店管管理理财财务务管管理理人人事事工工资资管管理理计计划划统统计计管管理理经经理理查查询询第47页/共49页软件体系结构的设计原理抽象封装信息隐蔽模块化注意点分散(Separation of Concerns)(Separation of Concerns)耦合和内聚充分性和原始性策略和实现的分离接口和实现的分离分而制之(Divide-and-conquer)(Divide-and-conquer)层次化第48页/共49页感谢您的观看！第49页/共49页