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1、摘要软件系统的规模和复杂度日益增加，在软件设计过程中人们所面临的问题不仅仅是考虑软件系统的功能问题，而是面临要解决更难处理的可修改性、性能、可靠性等非功能性问题。软件体系结构就是试图用类似建筑学的观点去构造软件，以更精确的方式刻画软件的结构。软件体系结构的提出对软件重用机制和软件开发效率的提高具有非常重要的意义。软件体系结构的使用是提高软件开发质量、减少软件开销和促进软件生产率提高的最有效方法之一。采用定性分析、比较研究等多种方法，实现了几种新型软件体系结构的剖析。给出了软件体系结构及软件体系结构风格的定义，阐述了软件体系结构的研究的发展状况、几个研究领域和实际应用的情况。Discusses
2、on Software StructureAbstractWith the increasing software system scale and complex day by day， the questions faced in the software design process not merely are to consider functions of software system， but are to solve non-function questions， such as the revision， the performance， and so on。 The so
3、ftware structure is attempt to structure software with the similar architecture viewpoint， in order to portray software structure in a more precise wayIt is very important to present the concept of software architecture for improving software reuse and development efficiency。 Development used by sof
4、tware architecture is one of the most promising methods for improving software quality， reducing software cost and raising software productivity。 With analysis on feature and compare research methods， the analysis of the several new software architectures are implemented。 Firstly， the main definitio
5、ns of software architecture and software architecture styles are introduced。 Then， the several new software architecture styles are described。 Lastly， the main features of the several new software architectures are analyzed。目录摘要2Abstract31软件体系结构的起源及发展51.1软件体系结构的由来51.2软件体系结构的概念及风格51.3软件体系结构的发展62软件体系结
6、构的研究72.1软件体系结构分析、设计72.2软件体系结构发现、演化与复用72.3软件体系结构研究的几个领域:82.3.1软件体系结构描述语言ADL82.3.2体系结构描述构造与表示82.3.3 软件体系结构分析、设计与验证92.3.4软件体系结构发现、演化与复用92.3.5 基于体系结构的软件开发方法研究102.4软件体系结构研究存在的不足103软件体系结构的应用113. 1工业标准的制定113. 2 实际产品的开发113.3 相关书籍和课程113. 4 国内进展124结论13参考文献141软件体系结构的起源及发展1.1软件体系结构的由来软件体系结构(Software Architectur
7、e ，简称SA)首次在1969 年的NATO 软件工程会议上提出1 ，但是直到20 世纪80 年代architecture 一词通常表示计算机系统的物理结构，而SA 作为清晰的概念是在1990 年出现的。 1995 年出版的IEEE Software体系结构专刊和1996 年出版的专著Software Architecture ：Perspectives on an Emerging Discipline，标志着SA 作为软件工程一个研究方向的正式提出。 软件体系结构作为一门学科逐渐受到人们重视，并成为软件工程领域的研究热点，Perry和Wolf曾预言“未来年代将是研究软件体系结构的时代!”2
8、。软件体系结构已发展成为软件工程的一个重要研究领域，1.2软件体系结构的概念及风格软件体系结构的问题包括软件系统整体的组织和控制结构；通讯、同步和数据存取的协议；系统单元的功能分配;物理分布；系统单元的集成、系统性能以及在各设计方案间进行选择等问题。SA还有一种定义是:软件体系结构是一个程序或系统的组件的组织结构、它们之间的关联关系、以及支配系统设计和演变的原则及方针。其核心内容都是软件系统的结构，包括系统总体组织、全局控制、通信技术、同步、数据存取、设计元素的功能、组织、规模、性能、设计方案的选择等等3，4。软件体系结构风格是描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式。体系结构定义了一个系
9、统家族，即一个体系结构定义一个词汇表和一组约束。词汇表中包含一些构件和连接件类型，而这组约束指出系统是如何将这些构件和连接件组合起来的。软件体系结构风格是指在众多系统中所拥有的共同的组织结构框架和语义特性，指导如何将各个模块和子系统组织成一个完整的系统。经典的软件体系结构风格主要有管道和过滤器风格、数据抽象和面向对象结构风格、基于事件的隐式调用风格、分层系统风格、仓储风格、客户机/服务器结构风格等 58。1.3软件体系结构的发展近年来，人们逐渐认识到软件体系结构在软件开发中的重要地位，好的软件体系结构已经是决定一个软件系统成功的重要因素。因此，软件工程研究人员将研究热点集中到软件体系结构的研究
10、上。目前已有一些公用的体系结构范型，如管道/过滤器、层次系统、Client/Server结构等。但是软件体系结构的研究尚处在发展之中，用于对软件体系进行规格描述的模型、标记法和工具目前仍很不正规，只是用特定的方式来理解并用于特定的系统。软件系统设计者没有从系统体系结构中寻找共性，以便在特定领域形成通用的体系结构范型;没有对体系结构模型进行选择的原则，甚至没有能将他们的设计技巧规范地表达出来。因此，为了使模型、标记法更为精确和健壮，在很多方面的研究工作还需要继续进行，如充实、完善公用体系结构范型中所用的术语，使之标准化和规范化。另外还要为软件构件间的交互定义更好的抽象模型并加以实现。建立完善的软
11、件体系结构的形式模型、描述方法、度量模型、评价方法和可复用的软件体系结构范型库，将有助于对软件的理解、复用，以及解决软件危机问题，并且使以后的软件开发者节省时间。尽管软件体系结构研究领域取得了若干成果，但在应用方面，软件体系结构仍然很不成熟。N.Medvovonic认为，目前对软件体系结构的理解还仅限于直观、或当作稀奇事、或当作民间传说;语义丰富但不严紧。体系结构似乎没有解决实际问题。由此可见，若要有效地指导软件工程实践、为软件开发提供一个好的结构及其设计结构的指导原则，软件体系结构研究还有若干问题需要解决。2软件体系结构的研究2.1软件体系结构分析、设计软件体系结构是对系统的高层抽象，是在软
12、件开发过程之初产生的，因此设计优质的体系结构可以减少和避免软件错误的产生和维护阶段的高昂代价。软件体系结构本身需要分析与测试，以确定这样的体系结构是否满足需求。 如非功能分析的体系结构分析方法SAAM，基于场景的体系结构分析方法，多质量属性情况下的体系结构质量模型、分析与权衡方法ATAM。生成一个满足软件需求的体系结构的过程即为体系结构设计。 体系结构设计过程的本质在于：将系统分解成相应的组成成(如构件、连接件) ，并将这些成分重新组装成一个系统。体系结构设计有两大类方法：过程驱动方法和检查列表驱动方法。2.2软件体系结构发现、演化与复用软件体系结构发现解决如何从已经存在的系统中提取软件的体系
13、结构，属于逆向工程范畴。由于系统需求、技术、环境、分布等因素的变化而最终导致软件体系结构的变动，称之为软件体系结构演化。 软件系统在运行时刻的体系结构变化称为体系结构的动态性，而将体系结构的静态修改称为体系结构扩展。 体系结构扩展与体系结构动态性都是体系结构适应性和演化性的研究范畴。体系结构复用属于设计复用，比代码复用更抽象。 一般认为易于复用的标准包括领域易于理解，变化相对慢，内部有构件标准，与已存在的基础设施兼容，在大规模系统开发时体现规模效应。由于软件体系结构是系统的高层抽象，反映了系统的主要组成元素及其交互关系，因而较算法更稳定，更适合于复用。 总结和记录(codify) 软件经验是软
14、件工程的重要目标之一。 体系结构风格是描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式，为设计人员的交流提供了公共的术语空间，促进了设计复用与代码复用。 现在已总结出若干被广泛接受的体系结构风格。 经典的体系结构风格包括数据流风格、调用/ 返回风格、独立构件风格、虚拟机风格、仓库风格等，之后仍有扩充，出现了基于消息的风格C2 等，但关于风格应用的研究尚处于起步阶段。2.3软件体系结构研究的几个领域:2.3.1软件体系结构描述语言ADL提出了若干适用于特定领域的ADL。典型的有:C2 是一种基于构件和消ADL，适用于大型频繁交互的层次型图形用户界面的软件的体系结构描9;Darwin10和Wright
15、11分别将演算和CSP 作为其数学基础，适用于分布、并发类型的体系结构描述;多智能体系统体系结构描述语言A-ADL12 ，可视化体系结构描述语言XYX/ADL13，基于主动连接件的体系结构描述语言Tracer14等。Shaw 和Garlan 则倡导将连接件作为ADL 中第一类实体，同时还提出一个好的ADL 的框架应具备如下几个方面的特点，即组装性、抽象性、重用性、可配置、异构性、可分析。在此基础上，Medvidovic 提出了一种ADL 的分类和比较框架15 。2.3.2体系结构描述构造与表示按照一定的描述方法，用体系结构描述语言对体系结构进行说明的结果则称为体系结构的表示，而将描述体系结构的过程称为体系结构构造。在体系结构描述方面，Kruchten 提出的“4+1”模型是当前软件体系结构描述的一个经典范例，该模型由逻辑视图、开发视图、过程视图和物理视图组成，并通过场景将这4 个视图有机地结合起来，比较细致地描述了需求和体系结构之间的关系。而Booch 则从UML 的角度给出了一种由设计视图
