軟件體系結(jié)構(gòu)描述方法的論文

蘭州交通大學(xué)數(shù)理與軟件工程學(xué)院課程論文1蘭州交通大學(xué)數(shù)理與軟件工程學(xué)院軟件體系結(jié)構(gòu)論文論文題目 軟件體系結(jié)構(gòu)的幾種描述方法學(xué)生姓名 陳 兵學(xué)生學(xué)號(hào) 200905109二一二年 十二月 三 日蘭州交通大學(xué)數(shù)理與軟件工程學(xué)院課程論文2一 引言目前整個(gè)軟件行業(yè)在軟件體系結(jié)構(gòu)的組成元素和結(jié)構(gòu)的描述過程中，采用了各種表達(dá)對(duì)軟件構(gòu)成的描述形式，形成了一定的規(guī)范，術(shù)語(yǔ)等。但還沒有關(guān)于軟件體系結(jié)構(gòu)的普遍接受的分類標(biāo)準(zhǔn)，也沒有完善的軟件結(jié)構(gòu)體系的理論。形式化和規(guī)范化的軟件體系結(jié)構(gòu)描述對(duì)于體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和理解非常重要。對(duì)于軟件體系結(jié)構(gòu)的描述主要有兩類：1.使用精確的，無歧異體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言，并提供對(duì)體系結(jié)構(gòu)和特征分析的設(shè)計(jì)環(huán)境和分析工具。2.采用形式化的方法，提供精確的，抽象模型，并提供基于這個(gè)模型的分析工具。二 描述方法的種類2.1 圖形表達(dá)工具某軟件輔助理解和測(cè)試工具部分體系結(jié)構(gòu)描述項(xiàng) 目 管 理測(cè) 試 結(jié) 果 打 印 程 序 復(fù) 雜 度函 數(shù) 調(diào) 用 關(guān) 系圖帶 時(shí) 間 特 性 的流 程 圖 復(fù) 雜 度 計(jì) 算布 圖 算 法最 優(yōu) /最 劣 時(shí) 間計(jì) 算緩 沖測(cè) 試 結(jié) 果 庫(kù)測(cè) 試 配 置 時(shí) 間 分 析 器靜 態(tài) 分 析 器矩形框：代表抽象構(gòu)件，框內(nèi)標(biāo)注的文字為抽象構(gòu)件的名稱；有向線段：代表輔助各構(gòu)件進(jìn)行通信、控制或關(guān)聯(lián)的連接件。蘭州交通大學(xué)數(shù)理與軟件工程學(xué)院課程論文32.2 模塊內(nèi)連接語(yǔ)言2.3 基于軟構(gòu)件的系統(tǒng)描述語(yǔ)言2.4 軟件體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言2.4.1 體系結(jié)構(gòu)的核心模型 采用將一種或幾種傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的模塊連接起來的模塊內(nèi)連接語(yǔ)言。由于程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和模塊內(nèi)連接語(yǔ)言具有嚴(yán)格的語(yǔ)義基礎(chǔ)，因此它們能支持對(duì)較大的軟件單元進(jìn)行描述，諸如定義/使用和扇入/扇出等操作。例如，Ada 語(yǔ)言采用 use實(shí)現(xiàn)包的重用，Pascal 語(yǔ)言采用過程（函數(shù)）模塊的交互等。 MIL(module interconnection language)方式對(duì)模塊化的程序設(shè)計(jì)和分段編譯等程序設(shè)計(jì)與開發(fā)技術(shù)確實(shí)發(fā)揮了很大的作用。但是由于這些語(yǔ)言處理和描述的軟件設(shè)計(jì)開發(fā)層次過于依賴程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，因此限制了它們處理和描述比程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言元素更為抽象的高層次軟件體系結(jié)構(gòu)元素的能力。 基于軟構(gòu)件的系統(tǒng)描述語(yǔ)言將軟件系統(tǒng)描述成一種是由許多以特定形式相互作用的特殊軟件實(shí)體構(gòu)造組成的組織或系統(tǒng)。 例如，一種多變配置語(yǔ)言就可以用來在一個(gè)較高的抽象層次上對(duì)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)建模，Darwin 最初用作設(shè)計(jì)和構(gòu)造復(fù)雜分布式系統(tǒng)的配置說明語(yǔ)言，因具有動(dòng)態(tài)特性，也可用來描述動(dòng)態(tài)體系結(jié)構(gòu)。 這種表達(dá)和描述方式雖然也是較好的一種以構(gòu)件為單位的軟件系統(tǒng)描述方法，但是他們所面向和針對(duì)的系統(tǒng)元素仍然是一些層次較低的以程序設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的通信協(xié)作軟件實(shí)體單元，而且這些語(yǔ)言所描述和表達(dá)的系統(tǒng)一般而言都是面向特定應(yīng)用的特殊系統(tǒng)，這些特性使得基于軟構(gòu)件的系統(tǒng)描述仍然不是十分適合軟件體系結(jié)構(gòu)的描述和表達(dá)。 軟件體系結(jié)構(gòu)的第四種描述和表達(dá)方法是參照傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的設(shè)計(jì)和開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，重新設(shè)計(jì)、開發(fā)和使用針對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的專門的軟件體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言。 由于 ADL 是在吸收了傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中的語(yǔ)義嚴(yán)格精確的特點(diǎn)基礎(chǔ)上，針對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)的整體性和抽象性特點(diǎn)，定義和確定適合于軟件體系結(jié)構(gòu)表達(dá)與描述的有關(guān)抽象元素，因此，ADL 是當(dāng)前軟件開發(fā)和設(shè)計(jì)方法學(xué)中一種發(fā)展很快的軟件體系結(jié)構(gòu)描述方法，目前，已經(jīng)有幾十種常見的 ADL。 軟 件 體 系 結(jié) 構(gòu)配 置 連 接 件構(gòu) 件端 口 角 色1:N1:N1:N蘭州交通大學(xué)數(shù)理與軟件工程學(xué)院課程論文42.4.2 典型的描述語(yǔ)言2.4.2.1 C2 風(fēng)格三 軟件體系結(jié)構(gòu)與 UML3.1 UML 簡(jiǎn)介3.1 用例圖用于顯示若干角色以及這些角色與系統(tǒng)提供的用例之間的連接關(guān)系。用例是系統(tǒng)提供的功能的描述。通過連接件綁定在一起的按照一組規(guī)則運(yùn)作的并行構(gòu)件網(wǎng)絡(luò)。C2 風(fēng)格中的系統(tǒng)組織規(guī)則如下： 系統(tǒng)中的構(gòu)件和連接件都有一個(gè)頂部和一個(gè)底部； 構(gòu)件的頂部應(yīng)連接到某連接件的底部，構(gòu)件的底部則應(yīng)連接到某連接件的頂部，而構(gòu)件與構(gòu)件之間的直接連接是不允許的； 一個(gè)連接件可以和任意數(shù)目的其它構(gòu)件和連接件連接； 當(dāng)兩個(gè)連接件進(jìn)行直接連接時(shí)，必須由其中一個(gè)的底部到另一個(gè)的頂部。 UML(Unified Modeling Language)是下面這些最好的建模方法中最好部分的集成: 商務(wù)流程模型(Work Flow) 對(duì)象建模方法 軟構(gòu)件建模思想 UML 是一種用可視化方法對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行描述、實(shí)施和說明的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言。 支持用不同實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行的軟件開發(fā)全過程。Use CaseDiagramsUse CaseDiagrams用例圖ScenarioDiagramsScenarioDiagrams協(xié)作圖StateDiagramsStateDiagrams構(gòu)件圖ComponentDiagramsComponentDiagrams部署圖StateDiagramsStateDiagrams對(duì)象圖ScenarioDiagramsScenarioDiagrams狀態(tài)圖Use CaseDiagramsUse CaseDiagrams序列圖StateDiagramsStateDiagrams類圖活動(dòng)圖UML蘭州交通大學(xué)數(shù)理與軟件工程學(xué)院課程論文53.2 序列圖用來反映若干個(gè)對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)協(xié)作關(guān)系，也就是隨著時(shí)間的推移，對(duì)象之間是如何交互的。3.3 協(xié)作圖述對(duì)象間的協(xié)作描關(guān)系，協(xié)作圖跟序列圖相似，顯示對(duì)象間的動(dòng)態(tài)合作關(guān)系。如果強(qiáng)調(diào)時(shí)間和順序，則使用序列圖；如果強(qiáng)調(diào)上下級(jí)關(guān)系，則選擇協(xié)作圖。這兩種圖合稱為交互圖。3.4 狀態(tài)圖描述類的對(duì)象所有可能的狀態(tài)以及事件發(fā)生時(shí)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件。通常，狀態(tài)圖是對(duì)類圖的補(bǔ)充蘭州交通大學(xué)數(shù)理與軟件工程學(xué)院課程論文63.5 構(gòu)架圖描述代碼構(gòu)件的物理結(jié)構(gòu)及各構(gòu)件之間的依賴關(guān)系 3.6 部署圖部署圖定義系統(tǒng)中軟硬件的物理體系結(jié)構(gòu)。3.7 直接使用 UML 建模元-元模型層定義了元模型層的規(guī)格說明語(yǔ)言，元模型層為給定的建模語(yǔ)言定義規(guī)格說明，模型層用來定義特定軟件系統(tǒng)的模型，用戶對(duì)象用來構(gòu)建給定模型的特定實(shí)例。 元 -元 模 型元 模 型模 型用 戶 對(duì) 象蘭州交通大學(xué)數(shù)理與軟件工程學(xué)院課程論文7四 總結(jié) 我們可以作個(gè)簡(jiǎn)單的比喻，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)時(shí)代是以磚、瓦、灰、沙、石、預(yù)制梁、柱、屋面板蓋平房和小樓，而面向?qū)ο髸r(shí)代以整面墻、整間房、一層樓梯的預(yù)制件蓋高樓大廈。構(gòu)件怎樣搭配才合理？體系結(jié)構(gòu)怎樣構(gòu)造容易？重要構(gòu)件有了更改后，如何保證整棟高樓不倒？每種應(yīng)用