软件体系结构课件.ppt

1、软件体系结构软件体系结构2 2软件体系结构软件体系结构10.基于基于UML的的SA描述描述1010：基于：基于UMLUML的的SASA描述描述1 1、UMLUML概述概述2 2、“4+1”4+1”模型模型Part 10Part 10：基于：基于UMLUML的的SASA描述描述1 1、UMLUML概述概述1.11.1、UMLUML的内容和组成的内容和组成1.21.2、UMLUML的应用的应用5 51.11.1、UMLUML的内容与组成的内容与组成语言的语言的公共机制公共机制模型的概念模型的概念和表示法和表示法对象约束对象约束语言语言OCL的表达式以条的表达式以条件或限制的形件或限制的形式附加在模

2、型式附加在模型元素上。元素上。事物事物结构性事物结构性事物对象类对象类Use case接口接口(Interface)构件构件(Component)接点接点(Node)等等行为性事物行为性事物成组性事物：包成组性事物：包(Package)等等注释性事物：注释注释性事物：注释(Note) 等等交互交互状态状态等等联系联系依赖依赖(Dependency)关联关联(Association)泛化泛化(Generalization)聚合聚合(Aggregation)实现实现(Realization)图形图形UML对象图对象图类图类图Use Case图图顺序图顺序图协作图协作图状态图状态图活动图活动图构件图

3、构件图配置图配置图动态建模机制6 61.11.1、UMLUML的内容与组成的内容与组成泛化泛化(Generalization)即继承即继承 7 71.11.1、UMLUML的内容与组成的内容与组成关联关联(Association):是一种结构关是一种结构关系，它描述了一组链，链是对象系，它描述了一组链，链是对象之间的连接。之间的连接。 8 81.11.1、UMLUML的内容与组成的内容与组成聚合聚合(Aggregation)9 91.11.1、UMLUML的内容与组成的内容与组成依赖依赖(Dependency)其中一个事物其中一个事物( (独立事物独立事物) )发发生变化会影响另一个事物生变化

4、会影响另一个事物( (依赖事物依赖事物) )的语义。在图形的语义。在图形上，把一个依上，把一个依 赖画成一条赖画成一条可能有方向的虚线。可能有方向的虚线。 10101.11.1、UMLUML的内容与组成的内容与组成依赖依赖(Dependency)关联关联(Association)是一种结是一种结构关系，它描述了一组链，构关系，它描述了一组链，链是对象之间的连接。链是对象之间的连接。 泛化泛化(Generalization)聚合聚合(Aggregation)实现实现(Realization)11114.5 软件体系结构与软件体系结构与UMLUse CaseDiagramsUse CaseDiag

5、rams用例图用例图ScenarioDiagramsScenarioDiagrams协作图协作图StateDiagramsStateDiagrams构件图构件图ComponentDiagramsComponentDiagrams部署图部署图StateDiagramsStateDiagrams对象图对象图ScenarioDiagramsScenarioDiagrams状态图状态图Use CaseDiagramsUse CaseDiagrams序列图序列图StateDiagramsStateDiagrams类图类图活动图活动图UML1.11.1、UMLUML的内容与组成的内容与组成12121.11

6、.1、UMLUML的内容与组成的内容与组成( (续续) )语言的语言的公共机制公共机制说明说明(Specification)除图形之外的文字部分除图形之外的文字部分(具有语法和语义具有语法和语义)装饰装饰(Adornment)：细节特性的说明：细节特性的说明对象和类的划分对象和类的划分接口和接口实现的划分接口和接口实现的划分构造型构造型(Stereotype)标记值标记值(Tagged Value)约束约束(Constraint)通用划分通用划分(Common Division)扩展机制扩展机制(Extensibility)13131.11.1、UMLUML的内容与组成的内容与组成( (续续)

7、 )对象图对象图类图类图Use Case图图顺序图顺序图协作图协作图状态图状态图活动图活动图构件图构件图配置图配置图UML UML 图形图形c1:公司公司d1:部门部门部门名部门名=“销售部销售部”d2:部门部门部门名部门名=“研发部研发部”d3:部门部门部门名部门名=“国内部国内部”p1:员工员工编号编号=2姓名姓名=“张三张三”职务职务=“销售经理销售经理”:联系信息联系信息地址地址=“师大路师大路3号号”经理经理14141.11.1、UMLUML的内容与组成的内容与组成( (续续) )对象图对象图类图类图Use Case图图顺序图顺序图协作图协作图状态图状态图活动图活动图构件图构件图配置

8、图配置图UML UML 图形图形公司公司员工员工编号编号:integer姓名姓名:string职务职务:string职工工号（）职工工号（）职工名（）职工名（）取联系信息（）取联系信息（）联系信息联系信息地址地址:integer1部门部门部门名部门名:string1.*0.1*1.*1经理经理成员成员subset15151.11.1、UMLUML的内容与组成的内容与组成( (续续) )对象图对象图类图类图Use Case图图顺序图顺序图协作图协作图状态图状态图活动图活动图构件图构件图配置图配置图UML UML 图形图形添加技能添加技能删除技能删除技能更新技能更新技能添加资源添加资源删除资源删除

9、资源更新资源更新资源查找技能查找技能查找资源查找资源把技能指定给资源把技能指定给资源从资源中清除技能从资源中清除技能UseUseUseUseextendextend示例示例1：资源管理资源管理Use CaseUse Case图图16161.11.1、UMLUML的内容与组成的内容与组成( (续续) )对象图对象图类图类图Use Case图图顺序图顺序图协作图协作图状态图状态图活动图活动图构件图构件图配置图配置图UML UML 图形图形资源管理窗口资源管理窗口：用户接口：用户接口：资源：资源：技能：技能：资源：资源-技能技能：资源管理员：资源管理员找出资源找出技能把技能加入资源按名找资源按名找技

10、能把技能加入资源资源中无该技能对象对象(对象类角色对象类角色)时间时间消息消息(message)激活期激活期(Activation)生命线生命线(lifeline)条件条件17171.11.1、UMLUML的内容与组成的内容与组成( (续续) )对象图对象图类图类图Use Case图图顺序图顺序图协作图协作图状态图状态图活动图活动图构件图构件图配置图配置图UML UML 图形图形：资源：资源资源管理窗口：资源管理窗口：用户接口用户接口：资源：资源技能技能：技能：技能1:找出资源2:找出技能3:把技能加入资源1.1:按名找资源3.1:资源中无该技能把技能加入到资源2.1:按名找技能消息内消息内容

11、标签容标签连接和消连接和消息传递息传递18181.11.1、UMLUML的内容与组成的内容与组成( (续续) )对象图对象图类图类图Use Case图图顺序图顺序图协作图协作图状态图状态图活动图活动图构件图构件图配置图配置图UML UML 图形图形向上运行向上运行Dest_floorEntry:dest_floor=floorDo:上行到上行到dest_floor向下运行向下运行Dest_floorEntry:dest_floor=floorDo:下行到下行到dest_floor服务停靠服务停靠Entry:Queue.delete(head)空闲空闲Timer=0Do:increase tim

12、er停留在一层停留在一层GoUp(floor)GoDown(floor)CurrentFloor= dest_floorCurrentFloor= dest_floorGoDown(floor)GoUp(floor)GoUp(floor)GoDown(floor)timer=timeOut/GoDown(firstFloor)19191.11.1、UMLUML的内容与组成的内容与组成( (续续) )对象图对象图类图类图Use Case图图顺序图顺序图协作图协作图状态图状态图活动图活动图构件图构件图配置图配置图UML UML 图形图形接收定货接收定货填写定单填写定单通宵发货通宵发货接收付款接收付

13、款快速定货顾客定货顾客定货处理的活动图处理的活动图接收货接收货款业务款业务流流分支处理分支处理寄送货票寄送货票常规发货常规发货关闭定货关闭定货否则同步行为同步行为发货处发货处理业务理业务流流20201.11.1、UMLUML的内容与组成的内容与组成( (续续) )对象图对象图类图类图Use Case图图顺序图顺序图协作图协作图状态图状态图活动图活动图构件图构件图配置图配置图UML UML 图形图形 业务业务(源码源码)不同开发过程的软件产物的构件图不同开发过程的软件产物的构件图 资源管理资源管理(源码源码) 资源管理资源管理(对象对象) 资源管理资源管理(执行码执行码) 项目管理项目管理(源码

14、源码)项目管理项目管理(对象对象)项目管理项目管理(执行码执行码) 系统管理系统管理(源码源码)系统管理系统管理(对象对象)系统管理系统管理(执行码执行码)开发期开发期运行期运行期21211.11.1、UMLUML的内容与组成的内容与组成( (续续) )对象图对象图类图类图Use Case图图顺序图顺序图协作图协作图状态图状态图活动图活动图构件图构件图配置图配置图UML UML 图形图形应用应用服务器服务器 系统管理系统管理(执行码执行码) 通用应用通用应用(执行码执行码)数据库服务器数据库服务器DB:数据库数据库资源管理资源管理桌面桌面客户客户资源管理资源管理(执行码执行码)项目管理项目管理

15、桌面桌面客户客户项目管理项目管理(执行码执行码)打印机打印机打印机打印机项目与资源管理的配置图项目与资源管理的配置图(C/S三层结构三层结构)驻留构件驻留构件通讯联系通讯联系22221.21.2、UMLUML的应用的应用(1)可以描述非软件系统可以描述非软件系统：如机械系统、企业结构等；：如机械系统、企业结构等；(2)支持软件系统开发的各个阶段支持软件系统开发的各个阶段：a）需求需求：Use Case捕获用户需求；捕获用户需求；b）分析分析：领域相关的类、对象及其关系；：领域相关的类、对象及其关系；c）设计设计：与技术实现相关的类，如：与技术实现相关的类，如UI、DB、通讯等；、通讯等；d）编

16、码编码：将设计的类转化为具体：将设计的类转化为具体OO语言的代码。语言的代码。e）测试测试：单元测试：依据类图和规格说明；单元测试：依据类图和规格说明；集成测试：构件图和协作图；集成测试：构件图和协作图；系统测试：系统测试： Use Case来验证系统行为。来验证系统行为。1010：基于：基于UMLUML的的SASA描述描述1 1、UMLUML概述概述2 2、“4+1”4+1”模型模型24242 2、 “4+1”4+1”模型模型-统一软件开发过程统一软件开发过程RUPRUP构件图构件图 (静态静态)顺序图顺序图 (动态动态)协作图协作图状态图状态图活动图活动图RUP的的4+1视图视图逻辑视图逻

17、辑视图（Design view）进程视图进程视图（Process view）开发视图开发视图（Implementation view）物理视图物理视图（Deployment view）Use Case视图视图（ Use Case view）类图类图 (静态静态)对象图对象图顺序图顺序图 (动态动态)协作图协作图状态图状态图活动图活动图注重描述线程和注重描述线程和进程的主动类进程的主动类;系统有一定的并系统有一定的并发行为时使用发行为时使用;配置图配置图 (静态静态)顺序图顺序图 (动态动态)协作图协作图状态图状态图活动图活动图功能描述功能描述：(静态静态) 用况图；用况图；(动态动态) 顺序图

18、、顺序图、 协作图、状态图、活动图协作图、状态图、活动图类、接口和协作类、接口和协作,主要支持功能需求主要支持功能需求针对系统的性能、针对系统的性能、可收缩性和吞吐量可收缩性和吞吐量软件系统的物理分布软件系统的物理分布2525 软件体系结构建模软件体系结构建模解决如何表示软件体系结构问题解决如何表示软件体系结构问题2 2、 “4+1”4+1”模型模型2626 软件体系结构建模的种类软件体系结构建模的种类 结构模型结构模型 框架模型框架模型 动态模型动态模型 过程模型过程模型 功能模型功能模型 按体系结构的模型分类按体系结构的模型分类, ,最常用的结构模型和最常用的结构模型和动态模型动态模型27

19、27 “4+1” “4+1”模型概述模型概述 KruchtenKruchten在在19951995年提出了年提出了“4+1”4+1”的视图模型。的视图模型。 “ “4+1”4+1”视图模型从视图模型从5 5个不同的视角包括逻辑视图、个不同的视角包括逻辑视图、进程视图、物理视图、开发视图和场景视图来描述软进程视图、物理视图、开发视图和场景视图来描述软件体系结构。件体系结构。 每一个视图只关心系统的一个侧面，每一个视图只关心系统的一个侧面，5 5个视图结合在个视图结合在一起才能反映系统的软件体系结构的全部内容。一起才能反映系统的软件体系结构的全部内容。 2828 “4+1” “4+1”模型概述模型

20、概述 逻辑视图逻辑视图进程视图进程视图开发视图开发视图物理视图物理视图最终用户：功能需求最终用户：功能需求场景场景编程人员：软件管理编程人员：软件管理系统集成人员：性能系统集成人员：性能可扩充性、吞吐量等可扩充性、吞吐量等系统工程人员：系统系统工程人员：系统拓扑、安装、通信等拓扑、安装、通信等2929 逻辑视图逻辑视图 逻辑视图主要支持系统的功能需求，即系统提供给逻辑视图主要支持系统的功能需求，即系统提供给最终用户的服务。最终用户的服务。 在面向对象技术中，通过抽象、封装和继承，在面向对象技术中，通过抽象、封装和继承，可以用对象模型来代表逻辑视图，用类图来描述逻辑可以用对象模型来代表逻辑视图，

21、用类图来描述逻辑视图。视图。3030 逻辑视图逻辑视图 可以从可以从BoochBooch标记法中导出逻辑视图的标记法，只是标记法中导出逻辑视图的标记法，只是从体系结构级的范畴来考虑这些符号，用从体系结构级的范畴来考虑这些符号，用Rational Rational RoseRose进行体系结构设计。进行体系结构设计。构件构件实例实例继承继承使用使用包含，聚集包含，聚集关联关联类层次类层次参数化类参数化类类服务类服务类类连接件连接件3131 逻辑视图逻辑视图 逻辑视图中使用的风格为面向对象的风格。逻辑视图中使用的风格为面向对象的风格。会话终端控制器转换服务连接服务编号计划例例: :某通信系统体系结

22、构的主要某通信系统体系结构的主要类类 功能是在终端之间建立连接功能是在终端之间建立连接, ,终端终端可以是电话机、通讯线路等可以是电话机、通讯线路等 线路控制器对象译码并把所有符号线路控制器对象译码并把所有符号加入到线路接口卡中。加入到线路接口卡中。 终端对象是保持终端的状态终端对象是保持终端的状态 会话对象是代表一组参与会话的终会话对象是代表一组参与会话的终端，使用转换服务和连接服务在终端端，使用转换服务和连接服务在终端之间建立语音路径之间建立语音路径3232 逻辑视图逻辑视图 对于规模更大的系统来说，体系结构级中包含数十对于规模更大的系统来说，体系结构级中包含数十甚至数百个类甚至数百个类

23、。例：空中交通管制系统类图，包含。例：空中交通管制系统类图，包含8 8组类。组类。显示及用户接口机械服务基本元素航空信息空中交通管理飞行管理外部接口网关仿真和培训3333 开发视图开发视图 开发视图也称模块视图，主要侧重于软件模块的组开发视图也称模块视图，主要侧重于软件模块的组织和管理。织和管理。 开发视图要考虑软件内部的需求，如软件开发的容开发视图要考虑软件内部的需求，如软件开发的容易性、软件的重用和软件的通用性，要充分考虑由于易性、软件的重用和软件的通用性，要充分考虑由于具体开发工具的不同而带来的局限性。具体开发工具的不同而带来的局限性。开发视图通过系统输入输出关系的模型图和子系统图开发视

24、图通过系统输入输出关系的模型图和子系统图来描述。来描述。3434 开发视图开发视图 与逻辑视图一样，可以使用与逻辑视图一样，可以使用BoochBooch标记法中某些符号来标记法中某些符号来表示开发视图。表示开发视图。构件参照相关性模块连接件子系统层3535 开发视图开发视图 在开发视图中，最好采用在开发视图中，最好采用4-64-6层子系统，而且每个子层子系统，而且每个子系统仅仅能与同层或更低层的子系统通讯，这样可以系统仅仅能与同层或更低层的子系统通讯，这样可以使每个层次的接口既完备又精练，避免了各个模块之使每个层次的接口既完备又精练，避免了各个模块之间很复杂的依赖关系。间很复杂的依赖关系。 3

25、636 开发视图开发视图 空中交通管制系统开发视图空中交通管制系统开发视图公用构件1低层服务支撑机制：通信、时间、储存、资源管理等2航空类、空中交通管制类3空中交通管制功能区：飞行管理、雷达管理等4人机接口外部系统5离线工具测试工具各种各样的空中交通管制系统特定的空中交通管制系统构件空中交通管制系统框架分布式虚拟机基本元素硬件、操作系统、数据库领域特定领域无关通用空中交通管制代码客户定制3737 进程视图进程视图 进程视图侧重于系统的运行特性，主要关注一些非进程视图侧重于系统的运行特性，主要关注一些非功能性的需求。功能性的需求。 进程视图强调并发性、分布性、系统集成性和容错进程视图强调并发性、

26、分布性、系统集成性和容错能力，以及从逻辑视图中的主要抽象如何适合进程结能力，以及从逻辑视图中的主要抽象如何适合进程结构。它也定义逻辑视图中的各个类的操作具体是在哪构。它也定义逻辑视图中的各个类的操作具体是在哪一个线程中被执行的。一个线程中被执行的。 3838 进程视图进程视图 通过扩展通过扩展BoochBooch对对AdaAda任务的表示法，来表示进程视任务的表示法，来表示进程视图。图。构件事件广播双向消息远程过程调用消息未指定连接件循环进程简化进程进程3939 进程视图进程视图控制器进程慢周期控制器任务快周期控制器任务主控制器任务终端进程通信系统局部进程视通信系统局部进程视图：图：所有终端由

27、同一终端所有终端由同一终端进程进行处理，由输入进程进行处理，由输入队列中的消息驱动。缓队列中的消息驱动。缓慢控制器扫描所有挂起慢控制器扫描所有挂起的终端，把活动的终端的终端，把活动的终端置入快控制器，快控制置入快控制器，快控制器检测任何状态改变，器检测任何状态改变，把改变传递给主控制器，把改变传递给主控制器，主控制器解释改变，通主控制器解释改变，通过消息与相应终端进行过消息与相应终端进行通信。通过共享内存进通信。通过共享内存进行消息传递行消息传递4040 物理视图物理视图 物理视图主要考虑如何把软件映射到硬件上，它通物理视图主要考虑如何把软件映射到硬件上，它通常要考虑到系统性能、规模、可靠性等

28、。解决系统拓常要考虑到系统性能、规模、可靠性等。解决系统拓扑结构、系统安装、通讯等问题。扑结构、系统安装、通讯等问题。 4141 物理视图物理视图 大型系统的物理视图可能会变得十分混乱，因此可大型系统的物理视图可能会变得十分混乱，因此可以与进程视图的映射一道，以多种形式出现，也可单以与进程视图的映射一道，以多种形式出现，也可单独出现。独出现。 构件宽带或总线双向通信单向通信临时通信通信其他设备处理器连接件4242 物理视图物理视图ACSACS系统的物理视图系统的物理视图 C主KKKKKKKKF备份F主F备份F主C备份4343 物理视图物理视图具有进程分配的小型具有进程分配的小型ACSACS系统

29、的物理视图系统的物理视图 K会话进程F终端进程控制器进程4444 物理视图物理视图具有进具有进程分配程分配的大型的大型ACSACS系统系统的物理的物理视图视图 C中心进程备份节点伪中心进程F会话进程终端进程伪中心进程F会话进程终端进程K控制器进程K控制器进程K控制器进程更多的K类处理器线路接口卡线路接口卡线路接口卡4545 场景场景 场景可以看作是那些重要系统活动的抽象，它使四场景可以看作是那些重要系统活动的抽象，它使四个视图有机联系起来，从某种意义上说场景是最重要的个视图有机联系起来，从某种意义上说场景是最重要的需求抽象。在开发体系结构时，它可以帮助设计者找到需求抽象。在开发体系结构时，它可

30、以帮助设计者找到体系结构的构件和它们之间的作用关系。同时，也可以体系结构的构件和它们之间的作用关系。同时，也可以用场景来分析一个特定的视图，或描述不同视图构件间用场景来分析一个特定的视图，或描述不同视图构件间是如何相互作用的。是如何相互作用的。 场景可以用文本表示，也可以用图形表示。场景可以用文本表示，也可以用图形表示。 4646 场景场景本地呼叫场景的一个原型：本地呼叫场景的一个原型： 电话控制器检测和验证电话从挂机到摘机状态的改变，发电话控制器检测和验证电话从挂机到摘机状态的改变，发送一个消息唤醒相应的终端；终端分配通信线路资源，发拨号送一个消息唤醒相应的终端；终端分配通信线路资源，发拨号

31、音通知控制器；控制器传送号码到终端；终端请求编号计划分音通知控制器；控制器传送号码到终端；终端请求编号计划分析号码；号码序列有效，终端打开一个会话过程；析号码；号码序列有效，终端打开一个会话过程；（1）摘机小王:控制器编号计划小王:终端小王:会话（2）拨号音（3）号码（4）号码（5）打开会话4747 小结小结 逻辑视图和开发视图描述系统的静态结构，而进程逻辑视图和开发视图描述系统的静态结构，而进程视图和物理视图描述系统的动态结构。视图和物理视图描述系统的动态结构。 对于不同的软件系统来说，侧重的角度也有所不同。对于不同的软件系统来说，侧重的角度也有所不同。例如，对于管理信息系统来说，比较侧重于从逻辑视图例如，对于管理信息系统来说，比较侧重于从逻辑视图和开发视图来描述系统，而对于实时控制系统来说，则和开发视图来描述系统，而对于实时控制系统来说，则比较注重于从进程视图和物理视图来描述系统。比较注重于从进程视图和物理视图来描述系统。 4848 思考题思考题 任选一个应用系统，采用任选一个应用系统，采用“4+1”4+1”模型来描述该系模型来描述该系统。统。