软件体系结构和UML

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1、软件体系结构和软件体系结构和UML原著：Grady Booch翻译：窗外软件工程2构建一个小狗屋构建一个小狗屋可以由一个人制造 需求： 最小模型 简单的过程 简单的工具3构造一栋房屋构造一栋房屋由一个团体建设，并且需要更高的效率、更精确的时间限制 需求 模型 良好定义的过程 功能强大的工具4构建一个高层建筑构建一个高层建筑5早期的结构早期的结构过程过程 - 有限的理论知识有限的理论知识6现代的结构现代的结构进步进步 - 先进的原材料先进的原材料 - 先进的分析先进的分析范围范围 - Pantheon的五倍范围的五倍范围 - Cheops的的3倍高度倍高度7房屋建模房屋建模8民间风格的结构民间风

2、格的结构 青铜时代/古埃及(Imhotep) 古希腊/罗马 (Vitruvius) 东罗马/罗马式 哥特式 怪异的 (米开朗基罗, Palladio) 巴洛克 工程/Rational/National/Romantic 艺术 noveau 现代风格 (Wright, LeCorbusier)过程过程 - 对早期成就的模仿对早期成就的模仿 - 从失败中学习从失败中学习 - 对其他影响因素的综合对其他影响因素的综合 - 试验试验9民用建筑结构的种类民用建筑结构的种类 社会 -房屋,、旗子和单元房、花园、教育、旅店和宗 教 商务 -商店和仓库、饭店、旅馆、办公楼、银行、机场 工业 -工业建筑、图书馆

3、、农场建筑 休闲 -运动、剧场、电影院、博物馆Neufert Architects Data The Handbook of Building Types10民用建筑的影响因素民用建筑的影响因素避免失败避免失败 - 安全因素安全因素 - 冗余冗余 - 平衡平衡压缩压缩负载负载伸展伸展负载负载负载的种类负载的种类 - 固定的负载固定的负载 - 活动的负载活动的负载 - 动态的负载动态的负载任何时候您要抛弃已经具有的习惯时，特别是大的项目中，您最好任何时候您要抛弃已经具有的习惯时，特别是大的项目中，您最好 要用多十倍的努力、多十倍的调查。要用多十倍的努力、多十倍的调查。- LeMessuier11

4、剪切层的改变剪切层的改变场地场地表面表面结构结构服务服务空间计划空间计划填充填充Brand, How Buildings Learn12软件复杂性的度数软件复杂性的度数更高的技术复杂性更高的技术复杂性 - 嵌入式，实时的，分布式的，不可出错的嵌入式，实时的，分布式的，不可出错的 - 定制的定制的, 空前的，可复用的空前的，可复用的 - 高性能的高性能的低技术复杂度低技术复杂度 - 大部分是大部分是4GL, 或基于组件技术的或基于组件技术的 - 应用反向工程应用反向工程 - 交互性能交互性能较高管理复杂度较高管理复杂度 - 大范围大范围 - 合同契约性合同契约性 - 多数人控制的多数人控制的 -

5、 “项目”项目”较低的管理复杂度较低的管理复杂度 - 小范围小范围 - 非正式的非正式的 - 简单的资金运作简单的资金运作 - “产品”产品”防御防御MIS系统系统防御防御 武器系统武器系统信息信息 交换交换CASE工具工具国际空中运输国际空中运输 控制系统控制系统企业企业IS (IS应用的家庭服务应用的家庭服务)商业商业 编译器编译器商业制表软件商业制表软件IS应用应用 分布式对象分布式对象 (订购实体订购实体)小型科学模拟小型科学模拟大型组织大型组织/实体仿真模拟实体仿真模拟一个比较中等的项目 - 5-10 人人 - 10-15 个月的开发周期个月的开发周期 - 3-5 个外部界面个外部界

6、面 - 一些不可知的事情一些不可知的事情 -提供了系统的局部详细描述； -和别的视图保持语义一致； 在UML中,有九种标准图表 -静态视图: 用例图, 类图,对象图,组件图 , 分布图 -动态视图: 时序图,协作图,状态图,活动图40用例图 捕获用户能够看到的系统功能41用例图用例图 捕获系统中用户能够看见的功能 在开发过程的早期创建 目的： -详细说明系统的表达含义； -捕获系统的需求； -验证系统的体系结构； -驱动实现和生成测试用例。 由分析人和领域专家开发42类图 捕获系统的词汇表43类图 捕获系统的词汇表 在开发过程中被创建和精确化 目的 -系统中的名字和模型概念 -详细描述协作关系

7、 -详细描述逻辑数据库表 由分析人员、设计人员和代码实现人员开发44对象图 捕获实例和连接45对象图 捕获实例和连接 在分析和设计阶段创建 目的 -举例说明数据/对象结构 -详细描述瞬态图 由分析人员、设计人员和代码实现人员开发46组件图 捕获实现的物理结构47组件图 捕获实现的物理结构 作为体系结构规范的一部分实现 目的 -组织源代码 -构造一个可执行的发布版本 -指定物理数据库 由集成人员和程序人员创建48分布图 捕获系统硬件的拓扑结构49分布图 捕获系统硬件的拓扑结构 作为系统结构规范的一部分被创建 目的 -描述组件的分布 -标识系统性能瓶颈 由集成人员、网络工程师和系统工程师开发50时

8、序图 捕获系统的动态行为(面向时间的)51时序图 捕获系统的动态行为(面向时间的) 目的 -模型流程的控制 -举例说明典型的脚本52协作图 捕获系统的动态行为 (面向消息的)53协作图 捕获系统的动态行为 (面向消息的) 目的 -模型流程控制 -举例说明对象结构和控制的协调54状态图状态图 捕获系统动态行为(面向事件的)55状态图 捕获系统动态行为(面向事件的) 目的 -对象生命周期模型 -为起反作用的对象(用户接口、设备等）建模56活动图 捕获动态行为（面向活动的）57活动图 捕获动态行为（面向活动的 目的 -给商业工作流建模 -给操作建模58体系结构和体系结构和UML组织： 包, 子系统动

9、态 交互 状态机设计视图实现视图过程视图组件类, 接口, 协作活动类分布视图节点用例图用例59软件工程过程软件工程过程部分特定的顺序是为了达到一个目标.载软件工 程领域目标就是开发出软件产品或增强已有 系统的功能。 体系结构构建过程 -导致体系结构产品产生的活动的顺序: 软件体系结构描述 体系结构原型60Rational统一过程统一过程 迭代 以体系结构为中心的 用例驱动的 抵制奉献的61时间上的焦点时间上的焦点发现发现创造创造焦点焦点实现实现62关键概念关键概念 相态, 迭代 过程工作流-活动,步骤 人工活动 -模型-报告,文档 工作者: 构建发生什么发生什么?产生什么产生什么?如何做如何做

10、?什么时候什么时候体系结构发生体系结构发生?63生命周期相态生命周期相态时间最初最初详细详细构造构造提交最初定义项目的范围和开发商业案例详细计划项目，详细说明功能和结构的基线构造创建产品 提交把产品提交给用户64重要的里程碑重要的里程碑时间想象体系结构基线初始能力产品发布最初详细构造提交65相态和迭代相态和迭代一个循环是一次确定的计划评估标准的活动的阶段，最终 结果是产生可执行发布版本。主要 循环.开发 循环开发 循环.提交 循环.发布发布发布发布发布发布发布发布预备 循环.最初详细构造构造提交66体系结构中心体系结构中心 模型是使体系结构可视化、详细描述、可文档 化、构造的工具手段 统一过程

11、指明了可执行体系结构的顺序行为时间体系结构初始化详细描述构造提交67统一过程结构统一过程结构管理管理 环境环境商业模型商业模型实现实现测试测试分析和设计分析和设计预备循环Iter. #1相态相态 处理工作流处理工作流反复反复支持工作流支持工作流Iter. #2Iter. #nIter. #n+1Iter. #n+2Iter. #mIter. #m+1分布分布配置管理配置管理需求需求详细化详细化提交提交初始化初始化构造构造68体系结构和循环体系结构和循环用例模型设计模型分布模型侧是模 型实现模型内容69体系结构设计体系结构设计 标识、选择和验证“体系结构”元素 不是所有的事物都是体系结构 -主要

12、商业类 -重要的机制 -处理器和过程 -层和子系统 -接口 产生软件体系结构文档70体系结构设计流程体系结构设计流程选择一个脚本: 危险程度和风险标识主要的类和它们的责任给类分配行为子系统结构，层，定义接口定义分配和并发性实现体系结构原型从用例开始测试评估体系结构循环循环用例图逻辑视图分布视图实现视图过程视图71体系结构的起源体系结构的起源偷窃偷窃方法方法直觉直觉传统系统传统系统新系统新系统偷窃偷窃方法方法直觉直觉72模式模式 模式是范围内的问题的解决方案 模式是一个领域内的经验汇集成的正式的详 细知识 所有好的系统结构都是完整的模式-成语-设计模式-体系结构模式73机械装置机械装置Screw

13、s BrakesKeys PipesRivets ValvesBearings SpringsPins, axles, shafts Cranks and rodsCouplings CamsRopes, belts, and chains PulleysFriction wheels Engaging gearsToothed wheelsFlywheelsLevers and connecting rodsClick wheels and gearsRatchetsdaVinci74设计模式设计模式 创造性的模式 - 抽象工厂 - 原型 结构模式 - 适配器 - 桥 - 代理 行为模式 -

14、 责任链 - 担保人 - 访问者 机械装置是体系结构的灵魂Design Patterns Gamma et al75给设计模式建模给设计模式建模76给设计模式建模给设计模式建模(cont.)77给设计模式建模给设计模式建模(cont.)78体系结构模式体系结构模式分布式的 分层的事件驱动的 多变量计数基于框架的 红外为中心的批处理 包容管道和过滤 可任意使用的中心知识库黑板解释程序基于规则的Software Architecture Shaw and Garlan Buschmann et al A System of Patterns Buschman et al Booch79复杂的商业系

15、统复杂的商业系统Real-Life Object-oriented Systems Soren LauesenSQL 数据库中间层用户界面层ServiceAgentpurchase(customer, product, items)Customer name : String Address : Stringsave()Customername : String Address : Stringsave() getName() updateName()CustomerOrder Line* *Product* *Order Line items : ProductgetName() updat

16、eName()Observerupdate()Order date : DateProduct name : String price : CurrencygetName() updateName()Sales product : Product80逻辑应用体系结构逻辑应用体系结构Relational Database图形 用户 界面关系 数据库图形 用户 界面商业 对象 模型图形 用户 界面商业 对象 模型关系 数据库81物理应用程序体系结构物理应用程序体系结构关系数据库关系数据库C客户端客户端 WWW BrowserWeb 服务器服务器HTML CGIASPJava商业对象服务商业对象引擎应用商业对象服务A客户端客户端商业对象引擎廋客户端，胖服务器B客户端客户端 Applicati