《软件体系结构建模》课件

软件体系结构建模软件体系结构建模是软件开发过程中的重要环节，它在软件设计阶段发挥着关键作用通过构建软件体系结构模型，可以更好地理解软件系统的设计，并为后续的开发、维护和演进提供指导什么是软件体系结构软件系统的蓝图组件和接口系统架构图软件体系结构是软件系统的顶层设计，就体系结构描述了系统中各个组件的构成、体系结构通常通过架构图、文档或模型等像建筑的蓝图，定义了系统各个组件的组功能和职责，以及它们之间如何通过接口形式来表达，清晰地展示系统的整体结构织结构、相互关系和交互方式进行通信和协作和关键要素软件体系结构有哪些特点抽象性可重用性可扩展性可维护性软件体系结构是对系统高层良好的体系结构设计可以促可扩展性是指系统能够在不可维护性是指系统易于理次的设计描述，它隐藏了实进代码和组件的重用，降低影响现有功能的情况下，轻解、修改和维护的能力合现细节，只关注系统的组织开发成本，提高开发效率松添加新功能或处理更多数理的体系结构设计可以提高结构和主要组件之间的关据的能力良好的体系结构代码的可读性和可维护性系设计可以提升系统的可扩展性软件体系结构的作用指导开发提高质量为软件系统提供结构化的蓝图，通过明确定义组件、接口和交互指导开发人员进行设计、实现和方式，提高代码可读性、可维护维护性和可扩展性降低风险促进沟通在早期阶段识别潜在问题和风提供一个共通的语言，使开发人险，减少后期开发中的错误和返员、测试人员和用户之间能够更工好地沟通和理解软件体系结构的层次系统架构1最高层次子系统架构2将系统划分为多个子系统模块架构3每个子系统内部的模块划分软件体系结构层次反映了系统设计过程中的不同抽象级别从最高层次的系统架构开始，逐步细化到子系统和模块的架构设计软件体系结构的设计原则可重用性灵活性效率安全性鼓励组件和模块的重复使用，适应未来需求变化，易于修改优化资源利用，提高软件的性保障软件的完整性和保密性，降低开发成本，提高软件质和扩展，提高软件的适应性能，减少资源浪费防止非法访问和恶意攻击量软件体系结构的描述方法文本描述图形描述

11.

22.使用自然语言，例如英文或中文，来描述软件体系结构利用图形符号，例如或，来表达软件体UML ArchiMate系结构形式化描述代码描述

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44.使用形式语言，例如或，来描述软件体系结构直接使用代码来展现软件体系结构的具体实现Z Alloy软件体系结构描述的基本元素模块组件

11.

22.模块是软件体系结构的最小单组件是模块的集合，它们共同元，表示一个可重用的功能或完成一个特定功能，例如用户代码段界面或数据库访问连接器约束

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44.连接器定义了组件之间的交互约束限制了软件体系结构的构方式，例如调用、事件或消息建，例如性能、安全性和可扩传递展性要求软件体系结构视图逻辑视图物理视图开发视图进程视图描述软件系统的功能和组件之描述软件系统的硬件和网络配描述软件系统的开发流程和组描述软件系统的运行时行为，间的关系，包括类、接口和数置，包括服务器、网络设备、织结构，包括模块、组件和开包括进程、线程、通信机制据结构等存储设备等发团队等等逻辑视图逻辑视图描述软件系统的功能分解和组织结构它关注的是软件系统提供的服务和功能，以及它们之间的关系逻辑视图主要关注系统的设计和实现，与具体的物理实现无关逻辑视图通常以类图、组件图、用例图等形式来表示，它可以帮助开发人员理解系统的功能和设计，并指导系统的设计和开发物理视图物理视图主要关注软件系统在物理环境中的部署和运行情况，包括硬件、网络、操作系统等它描述了软件系统运行的具体物理环境，包括服务器、网络设备、存储设备等物理视图帮助开发人员理解软件系统在实际环境中的运行方式，并确保软件系统能够在目标硬件平台上正常运行开发视图开发视图侧重于描述软件系统的内部结构和组件之间的关系它关注软件系统如何被设计、开发和测试开发视图通常包括以下内容软件模块、类、接口、数据结构和算法等它帮助开发人员理解软件系统的实现细节，并指导代码的编写和测试工作进程视图进程视图描述了软件系统运行时的进程结构和交互它展示了不同进程之间的通信方式和资源共享机制进程视图帮助理解系统并发性和性能表现例如，一个应用程序可能会包含多个进程一个处理请求Web的服务器进程，一个处理数据库操作的数据库进程，以及Web一个负责日志记录的进程部署视图物理环境云平台部署网络连接展示软件系统在物理环境中的部署情况，描述软件系统在云平台上的部署方式，例说明软件系统各个组件之间的网络连接关包括服务器、网络设备、存储设备等如虚拟机、容器、无服务器等系，包括网络协议、端口等软件体系结构建模的方法UML建模1统一建模语言（UML）提供了一套标准的符号和方法来建模软件系统，包括体系结构4+1视图模型2从五个不同视角来描述软件体系结构，包括逻辑视图、开发视图、进程视图、物理视图和部署视图ADL建模3体系结构描述语言（ADL）专门用于描述软件体系结构，可以更精确地表达体系结构的复杂性建模UML统一建模语言面向对象模型元素是一种图形化语言，用于可视化、指支持面向对象分析和设计提供了各种模型元素，例如类、对UML UMLUML定、构建和文档化软件密集型系统的模（），并提供了用于建模各种系统象、接口、用例和活动图，用于描述软件OOAD型组件的符号系统的不同方面视图模型4+1逻辑视图描述了软件系统的功能和行为，包括主要的组件及其之间的交互关系开发视图描述了软件系统的实现结构，包括代码组织、模块划分和依赖关系进程视图描述了软件系统的运行时结构，包括进程、线程和并发机制物理视图描述了软件系统的部署结构，包括硬件配置、网络连接和数据存储4+1视图模型是一种常见的软件体系结构描述方法，它使用多个视图来描述系统的不同方面该模型将软件体系结构划分为五个视图逻辑视图、开发视图、进程视图、物理视图和用例视图建模ADL架构描述语言形式化描述是一种专门用于描述软件体使用形式化的语法和语义来ADL ADL系结构的语言，可以清晰地表达描述体系结构，避免歧义，提高系统结构和行为描述的准确性工具支持通常与工具集成，用于自动生成代码、进行结构分析和验证ADL软件体系结构模式定义作用软件体系结构模式是针对特定软件体系结构问题，提供解决方案通过重用成功的架构设计，模式可以帮助开发人员更快地构建可的最佳实践靠、可扩展和可维护的软件它们通常包括组件、连接器、约束和原则，用于构建有效的软件它们提供了一种标准化的方式来描述和交流体系结构设计，促进系统团队合作和代码复用层次模式分层结构层间依赖

11.

22.系统被分解成多个层次，每个上层依赖下层，下层为上层提层次提供特定的功能供服务独立性可扩展性

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44.每个层次相对独立，可以单独可以通过添加新层或修改现有开发和测试层来扩展系统功能管道过滤器模式-数据处理单元数据流动模块化每个过滤器组件独立完成特定数据转换任数据流经管道，每个过滤器接收前一个过每个过滤器独立开发和测试，提高系统可务滤器的输出作为输入维护性事件总线模式中心化消息传递松散耦合事件总线充当消息中心，协调系组件无需直接了解彼此，只需发统中不同组件之间的通信送和接收事件灵活扩展异步处理事件总线允许添加新组件，而无事件总线支持异步处理，提高系需修改现有组件统效率客户端服务器模式-集中式控制网络通信数据存储服务器负责处理所有请求，客户端只需发客户端和服务器通过网络进行通信，通常服务器存储应用程序数据，客户端可以访送请求并接收响应使用协议问和更新这些数据TCP/IP面向服务的架构服务化松耦合云部署将应用程序分解为独立的、可重用的服服务之间彼此独立，无需了解彼此的内部非常适合云环境，可以轻松实现服务SOA务，并通过标准协议进行通信实现细节的扩展和管理软件体系结构设计的过程需求分析1定义系统需求体系结构设计2设计系统结构实现与集成3构建系统组件测试与维护4验证系统功能软件体系结构设计是一个迭代的过程，从需求分析开始，经过体系结构设计、实现与集成、测试与维护等阶段，最终形成一个完整的软件系统需求分析功能需求性能需求明确系统需要完成的功能，例如对系统性能指标的要求，例如响用户登录、数据查询等应时间、吞吐量、并发用户数等可靠性需求安全性需求系统在运行过程中能正常工作的对系统安全方面的要求，例如身要求，例如容错能力、数据一致份验证、数据加密等性等体系结构设计确定体系结构风格设计组件和连接选择合适的体系结构风格，例如分层、管道过滤器或事件驱动定义系统的关键组件，并确定它们之间的交互方式考虑数据流-等考虑系统的规模、复杂度、性能要求以及开发团队的技术水动、通信协议、安全机制和容错机制等平实现与集成代码实现模块集成

11.

22.根据设计的软件体系结构，将各个模块的代码进行编写，将各个模块进行集成，进行系统测试，并进行必要的调试并进行单元测试和优化运行环境配置系统部署

33.

44.根据系统需求，配置运行环境，包括硬件、软件和网络将系统部署到目标环境，并进行最终的测试和验收等测试与维护功能测试性能测试测试软件是否满足功能需求，验证代码的正确性，确保软件评估软件性能，包括响应时间、吞吐量、资源占用等，确保可以正常运行软件满足性能指标安全性测试用户体验测试测试软件的安全漏洞，确保软件能够抵御攻击，保护用户数评估用户对软件的满意度，包括易用性、友好性、界面美观据和系统安全等，确保软件满足用户需求软件体系结构建模的工具支持建模工具代码生成器代码分析工具包括各种图形化建模工具，例如可以根据软件体系结构模型自动生成代可以对软件代码进行分析，识别潜在的错、、码，例如、、误、漏洞和代码质量问题，例如StarUML EnterpriseArchitect ArgoUMLVisual Studio、等代码生成器可以提高开发效、、Visual ParadigmIBM RationalEclipse SonarQubeFindBugs Checkstyle等这些工具提供了率，减少代码错误，并确保代码与体系结等代码分析工具可以帮助开发人员提高Software Architect丰富的建模功能，支持多种建模语言和标构模型的一致性代码质量，确保软件系统的安全性和可靠准性总结与展望软件体系结构建模是软件开发的重要环节未来将继续发展，为复杂软件系统的开发提供更强大的支持。