software Architecture(1)

一.软件体系结构概论。

1.SA定义：Architecture=Components+Connectors+Topology+Constraints+Performance

 (软件体系结构=构建+连接件+拓扑结构+约束+质量）

2.构件（component）

广义上讲，构件时具有某种功能的可复用的软件结构单元，是为组装服务的，是组成软件系统的计算单元或数据存储单元；严格意义上讲，构件时一种可部署单元，它具有规范的接口规约和显式的语境依赖，而接口功能由构件内部封装的服务来实现。

3.接口（interface）与服务（service）

构件作为一个封装实体，只能通过其接口与外部环境交互，表示了构件与外部环境的交互点。内部结构则被隐藏起来（black-box)，一个构件至少有一个接口，一个构件可以提供多重接口，构件接口与其内部实现应严格分开。构件内部所实现的功能以服务的形式体现出来，并通过接口向外发布，进而产生与其他构件之间的关联。

4连接（connection)

连接：构件间建立和维护行为关联与信息传递的途径；需要两方面的支持:连接发生和维持的机制，和连接能够准确、无二义、无冲突惊醒的保证——连接正确有效的进行信息交换的规则（连接的协议），即机制（mechanism）和协议（protocol）.

计算机硬件提供了一切连接的物理基础：

–中断、存储、堆栈、串行I/O、并行I/O、网络等；

连接实现机制：

–过程调用、回调、进程通讯、内存共享、同步/异步、远程过程调用、管道、消息传递、反射、动态链接、动态绑定、文件等；

协议(Protocol)是连接的规约(Specification)；

连接的规约是建立在物理层之上的有意义信息形式的表达规定

–对过程调用来说：参数的个数和类型、参数排列次序；

–对消息传送来说：消息的格式；

–对ODBC数据库连接来说：SQL语言；

–对Web Service连接而言：SOAP或REST协议；

目的：使双方能够互相理解对方所发来的信息的语义。

 

5.连接件（connector）

表示构件之间的交互并实现构件之间的连接，亦可以看作一类特殊的构件，不过连接件是负责完成构件之间信息交换和行为联系的专用构件。

连接件有：管道（pipe）、中间件（Middleware）(ODBC/JDBC、应用服务器、WEB服务器、消息中间件)

 

二.软件体系结构建模需求

1.SA建模三层次：——图形化模型：SA模型的多模图表示

                      ——形式化模型：SA描述模型

                      ——文档化模型：SA文档化.

2.4+1视图模型：（逻辑视图、进程视图、物理视图、开发视图、用例视图）

 

 

3.用例视图（Use Case View）

用例视图用来捕获最终用户所需求的功能性，即“系统应该做什么”；The use case view includes use case diagrams and typically uses several interaction diagarams  to show use case details.

4.开发视图（Development View）

主要侧重于软件模块的组织和管理。系统-子系统-模块（构件、文件、资源等）并组成层次结构，另一个焦点是描述各模块之间的依存关系——What components depend on what,what source files implement what classes,etc.实现视图要考虑软件内部的实现需求，如软件开发的容易性、软件的复用和软件的通用性，要充分考虑由于具体开发工具的不同而带来的局限性。在UML中，开发视图通常使用以下的图形表达形式-component diagrams(构件图)-package diagrams(包图)

5.进程视图（Process View）

进程视图侧重于系统的动态运行特性，主要关注一些非功能的需求：

——并发性、分布性、系统集成性和容错能力

——逻辑视图中的各个抽象概念如何在进程中被执行

——逻辑视图中各个类操作具体在进程中那个线程被执行

在UML中进程视图通常使用Activity diagrams(活动图)和Sequence diagrams（次序图）来描述一个系统的运行时行为

6.物理视图（Physical View）

物理视图主要考虑如何把软件部署到硬件上，它通常要考虑系统性能、规模、可靠性等,结局软件系统设置、安装、系统部署后的物理拓扑结构、系统执行过程中的通讯问题等。在UML只能怪通常为部署图（Deployment diagrams）

三. 架构设计案例

1.系统需求说明

§功能需求

–用户管理：用户注册、用户验证、删除用户、用户信息修改等

–存货管理：订书、到货接收、入库、修改库存、查询等

–购物管理：购物、查看购物车、支付等

–订单实现：处理订单、打包管理、配送、查询等

§非功能需求

–可扩展

–可靠性

–安全性

–安全与法规

 

2.用例视图的UML表示

 

3.逻辑视图的UML表示-次序图

 

4.逻辑视图的UML表示-类图

5.逻辑视图的UML表示-活动图

6.逻辑视图的UML表示-状态图

7.实现视图的UML表示-构件图

8.实现视图的UML表示-包图

9.进程视图的UML表示-顺序图

10.物理视图的UML表示-部署图

以上均摘自  刘旭东

刘旭东 软件体系结构课件cameran@hit.edu.cn