軟件體系結(jié)構(gòu)課后習(xí)題參考答案

1、軟件體系結(jié)構(gòu)第四章作業(yè)題 1. 請(qǐng)把基于體系結(jié)構(gòu)的軟件開(kāi)發(fā)模型與其他軟件開(kāi)發(fā)模型進(jìn) 行比較。答：一、基于體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的基于構(gòu)件組裝的軟件開(kāi)發(fā)模型，如基于構(gòu)件 的開(kāi)發(fā)模型和基于體系結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)模型等。基于體系結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)模型是以軟 件體系結(jié)構(gòu)為核心，以基于構(gòu)件的開(kāi)發(fā)方法為基礎(chǔ)。然后采用迭代增量方式 進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，將功能設(shè)計(jì)空間映射到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)空間，再由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)空間 映射到系統(tǒng)設(shè)計(jì)空間的過(guò)程。該開(kāi)發(fā)模型把軟件生命周期分為軟件定義、需 求分析和定義、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn) 5 個(gè)階段.特點(diǎn)：是利用需求分析結(jié)果設(shè)計(jì)出軟件的總體結(jié)構(gòu)，通過(guò)基于構(gòu)件的組 裝方法來(lái)構(gòu)造軟件系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：基于構(gòu)件的開(kāi)

2、發(fā)方法使得軟件開(kāi)發(fā)不再一切從頭開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)的過(guò) 程就是構(gòu)件組裝的過(guò)程，維護(hù)的過(guò)程就是構(gòu)件升級(jí)、替換和擴(kuò)充的過(guò)程。構(gòu) 件組裝模型導(dǎo)致了軟件的復(fù)用，提高了軟件開(kāi)發(fā)的效率。軟件體系結(jié)構(gòu)的出 現(xiàn)使得軟件的結(jié)構(gòu)框架更清晰，有利于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和維護(hù)。并且軟件 復(fù)用從代碼級(jí)的復(fù)用提升到構(gòu)件和體系結(jié)構(gòu)級(jí)的復(fù)用。缺點(diǎn)：由于采用自定義的組裝結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，缺乏通用的組裝結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，因 而引入了較大的風(fēng)險(xiǎn)?？芍赜眯院蛙浖咝圆灰讌f(xié)調(diào)，需要精干的有經(jīng)驗(yàn) 的分析和開(kāi)發(fā)人員，一般開(kāi)發(fā)人員插不上手?？蛻舻臐M意度低，并且由于過(guò) 分依賴于構(gòu)件，所以構(gòu)件庫(kù)的質(zhì)量影響著產(chǎn)品質(zhì)量。二、以軟件需求完全確定為前提軟件開(kāi)發(fā)模型，如瀑布模型等。

3、特點(diǎn)：軟件需求在開(kāi)發(fā)階段已經(jīng)被完全確定，將生命周期的各項(xiàng)活動(dòng)依順序固定，強(qiáng)調(diào)開(kāi)發(fā)的階段性；優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)發(fā)流程簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：是開(kāi)發(fā)后期要改正早期存在的問(wèn)題需要付出很高的代價(jià)，用戶需 要等待較長(zhǎng)時(shí)間才能夠看到軟件產(chǎn)品，增加了風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。并且如果在開(kāi)發(fā)過(guò) 程存在阻塞問(wèn)題，則影響開(kāi)發(fā)效率。三、在開(kāi)始階段只能提供基本需求的漸進(jìn)式開(kāi)發(fā)模型，如螺旋模型和原型實(shí) 現(xiàn)軟件開(kāi)發(fā)模型等。特點(diǎn)：軟件開(kāi)發(fā)開(kāi)始階段只有基本的需求，軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的各個(gè)活動(dòng)是 迭代的。通過(guò)迭代過(guò)程實(shí)現(xiàn)軟件的逐步演化，最終得到軟件產(chǎn)品。在此引入 了風(fēng)險(xiǎn)管理，采取早期預(yù)防措施，增加項(xiàng)目成功幾率，提高軟件質(zhì)量；優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)調(diào)了其他模型均忽略了的風(fēng)險(xiǎn)分析。逐步調(diào)

4、整原型使其滿足客 戶的要求，而同時(shí)也使開(kāi)發(fā)者對(duì)將要做的事情有更好的理解。使得開(kāi)發(fā)人員 和用戶對(duì)每個(gè)演化層出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)有所了解，繼而做出應(yīng)有的反應(yīng)，因此特別 適用于龐大、復(fù)雜并具有高風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)。缺點(diǎn)：由于需求的不完全性，從而為軟件的總體設(shè)計(jì)帶來(lái)了困難和削弱 了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的完整性，并要求對(duì)風(fēng)險(xiǎn)技能管理水平的高要求。題2.請(qǐng)把基于體系結(jié)構(gòu)的軟件設(shè)計(jì)方法與其他軟件設(shè)計(jì)方法進(jìn)行比較。答：基于體系結(jié)構(gòu)的軟件設(shè)計(jì)方法為產(chǎn)生軟件系統(tǒng)的概念體系結(jié)構(gòu)提供 構(gòu)造，概念體系結(jié)構(gòu)是由 Hofimeister、Nord和Soni提出的四種不同的體系 結(jié)構(gòu)中的一種，它描述了系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)元素及其關(guān)系。概念體系結(jié)構(gòu)代表 了在開(kāi)發(fā)

5、過(guò)程中作出的第一個(gè)選擇，相應(yīng)地，它是達(dá)到系統(tǒng)質(zhì)量和商業(yè)目標(biāo) 的關(guān)鍵，為達(dá)到預(yù)定功能提供了一個(gè)基礎(chǔ)。體系結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，是指構(gòu)成體系結(jié)構(gòu)的商業(yè)、質(zhì)量和功能需求的組合。使用基于體系結(jié)構(gòu)的軟件設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)活動(dòng)可以在體系結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)一決 定就開(kāi)始，需求抽取和分析活動(dòng)與設(shè)計(jì)活動(dòng)并行。特別是在不可能預(yù)先決定 所有需求時(shí)，例如產(chǎn)品線系統(tǒng)或長(zhǎng)期運(yùn)行的系統(tǒng)，快速開(kāi)始設(shè)計(jì)是至關(guān)重要 的。商業(yè)用例軟件設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn) 遺留系統(tǒng)1 r需求分析功能需求抽象用例質(zhì)量需求抽象質(zhì)量因素體系結(jié)構(gòu)選項(xiàng)1 F約束ABSD方法1抽象構(gòu)件 軟件模板 約束 F需求實(shí)際構(gòu)件設(shè)計(jì)基于體系結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)方法從系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)入手，將一個(gè)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)顯 示化，

6、以在高抽象層次處理諸如全局組織和控制結(jié)構(gòu)、功能到計(jì)算元素的分配、 計(jì)算元素間的高層交互等設(shè)計(jì)問(wèn)題?；隗w系結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)方法相比其他軟件設(shè)計(jì)方法，出現(xiàn)了基于構(gòu)件、基于框 架、基于模板的開(kāi)發(fā)技術(shù)，項(xiàng)目利用基于體系結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的思想， 從需求到高層框 架設(shè)計(jì)、架構(gòu)設(shè)計(jì)、平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，充分體現(xiàn)了基于體系結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)中從高層設(shè)計(jì)入手， 復(fù)用體系結(jié)構(gòu)框架、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可復(fù)用的構(gòu)件的原則。此外，與其他軟件設(shè)計(jì)方法的 區(qū)別還有：1、在基于軟件體系結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)方法中，單個(gè)用戶界面和業(yè)務(wù)邏輯的改動(dòng)不會(huì)影響到系統(tǒng)整體，可根據(jù)新的需求選擇或設(shè)計(jì)新的構(gòu)件進(jìn)行組裝。2、在基于軟件體系結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)方法中，開(kāi)發(fā)人員的組織用戶界面和業(yè)務(wù)邏輯的定制

7、可由領(lǐng)域人員來(lái)完成，不必專業(yè)計(jì)算機(jī)軟件人員參與；專業(yè) 計(jì)算機(jī)人員則集中精力做構(gòu)件庫(kù)的部分，完成業(yè)務(wù)邏輯的抽象，制作 不同粒度的構(gòu)件，完成模型的開(kāi)發(fā)。3、在基于軟件體系結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)方法中，不同業(yè)務(wù)對(duì)象有相似的業(yè)務(wù)邏輯， 可直接復(fù)用其構(gòu)件。不同的業(yè)務(wù)邏輯可以有相似業(yè)務(wù)流程、業(yè)務(wù)規(guī)則、 和原子數(shù)據(jù)操作，這些都直接可復(fù)用構(gòu)件庫(kù)，這種構(gòu)件級(jí)的重用將大 大節(jié)省了開(kāi)發(fā)成本4、在基于軟件體系結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)方法中，在針對(duì)新的需求的開(kāi)發(fā)，可以復(fù)用原有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，在系統(tǒng)維護(hù)過(guò)程更新某一模塊，不會(huì)影響系統(tǒng) 的其它部分。題3.如何才能提高軟件系統(tǒng)的可演化性。答：在生物學(xué)里面演化又稱進(jìn)化，是指生物在不同世代之間具有差異的

8、現(xiàn)象，以及解釋這些現(xiàn)象的各種理論。但是在計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域里，“演化”這個(gè)術(shù)語(yǔ)一般是指在性質(zhì)和特性方面的遞增式的改變。在某種意義上來(lái)說(shuō)，這 個(gè)在某個(gè)方面或某些方面屬性的改變的過(guò)程，導(dǎo)致了新特性的出現(xiàn)或進(jìn)行改 進(jìn)。一般來(lái)說(shuō)，這種改變都是諸如改變類的成員以適應(yīng)環(huán)境的改變。改變會(huì) 使得它們更有用或更有意義，而且在某種程度上會(huì)增加它們的價(jià)值。與此同 時(shí)，演化也會(huì)去掉一些不合適的特性。也可以認(rèn)為，軟件系統(tǒng)的演化指的是 在軟件系統(tǒng)的生命周期內(nèi)軟件維護(hù)和軟件更新的行為和過(guò)程。在軟件系統(tǒng)的 生命周期中，演化是一項(xiàng)貫穿始終的活動(dòng)。在如何提高軟件系統(tǒng)的可演化性上，Lehman提出了軟件演化的八條規(guī) 律：(1) 必須頻

9、繁地變化以適應(yīng)要求。(2) 軟件的復(fù)雜度不斷地增長(zhǎng)。(3) 通過(guò)自我調(diào)節(jié)以符合產(chǎn)品需求和過(guò)程特性。(4) 在軟件的生命周期中保持一定的組織穩(wěn)定性。(5) 不同的版本之間保持一定的連貫性。(6) 功能持續(xù)地增加。(7) 在沒(méi)有嚴(yán)格的維護(hù)和適應(yīng)性修改的情況下會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量衰退。(8) 是一個(gè)反饋系統(tǒng)。第五章作業(yè)題1.為什么要評(píng)估軟件體系結(jié)構(gòu)？答:對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估 ，是為了在系統(tǒng)被構(gòu)建之前預(yù)測(cè)它的質(zhì)量 ，并不需要 精確的評(píng)估結(jié)果，通過(guò)分析SA體系結(jié)構(gòu)對(duì)于系統(tǒng)質(zhì)量的主要影響 ，進(jìn)而提出改進(jìn)。此外，軟 件體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中關(guān)鍵的一步。而對(duì)于當(dāng)今世界上龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，若沒(méi)有一

10、個(gè)合適的體系結(jié)構(gòu)， 卻想要要有一個(gè)成功的軟件設(shè)計(jì)幾乎是不可想象的。不同類型的系統(tǒng)需要不同的軟件體系結(jié)構(gòu)，甚至一個(gè)系統(tǒng)的不同子系統(tǒng)也需要不同的體系結(jié) 構(gòu)。因此，體系結(jié)構(gòu)的選擇往往會(huì)成為一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。題 2. 從哪些方面評(píng)估軟件體系結(jié)構(gòu)？答：可以從以下 9 個(gè)方面來(lái)評(píng)估軟件體系結(jié)構(gòu)1、性能性能是指系統(tǒng)的響應(yīng)能力， 即要經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間才能對(duì)某個(gè)事件做出響應(yīng)， 或者在某段事 件內(nèi)系統(tǒng)所能處理的事件的個(gè)數(shù)。經(jīng)常用單位時(shí)間內(nèi)所處理事務(wù)的數(shù)量或系統(tǒng)完成某個(gè)事務(wù)處理所需的時(shí)間來(lái)對(duì)性能進(jìn) 行定量的表示。2、可靠性 可靠性是軟件系統(tǒng)在應(yīng)用或系統(tǒng)錯(cuò)誤面前，在意外或錯(cuò)誤使用的情況下維持軟件系統(tǒng)的 功能特性的基

11、本能力?？煽啃钥梢苑譃閮蓚€(gè)方面：（1）容錯(cuò)。在錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)確保系統(tǒng)正確的行為，并進(jìn)行內(nèi)部“修復(fù)”。例如在一個(gè)分布式軟件系統(tǒng)中失去了一個(gè)與遠(yuǎn)程構(gòu)件的連接， 接下來(lái)恢復(fù)了連接。 在修復(fù)這樣的錯(cuò)誤之后， 軟件 系統(tǒng)可以重新或重復(fù)執(zhí)行進(jìn)程間的操作直到錯(cuò)誤再次發(fā)生。（2）健壯性。這里說(shuō)的是保護(hù)應(yīng)用程序不受錯(cuò)誤使用和錯(cuò)誤輸入的影響，在遇到意外錯(cuò)誤 事件時(shí)確保應(yīng)用系統(tǒng)處于已經(jīng)定義好的狀態(tài)。 值得注意的是， 和容錯(cuò)相比， 健壯性并不是說(shuō) 在錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)軟件可以繼續(xù)運(yùn)行，它只能保證軟件按照某種已經(jīng)定義好的方式終止執(zhí)行。3、可用性 可用性是系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的時(shí)間比例。經(jīng)常用兩次故障之間的時(shí)間長(zhǎng)度或在出現(xiàn)故障 時(shí)系統(tǒng)能

12、夠恢復(fù)正常的速度來(lái)表示。4、安全性 安全性是指系統(tǒng)在向合法用戶提供服務(wù)的同時(shí)能夠阻止非授權(quán)用戶使用的企圖或拒絕 服務(wù)的能力。安全性是根據(jù)系統(tǒng)可能受到的安全威脅的類型來(lái)分類的。 安全性又可劃分為機(jī)密性、完整性、 不可否認(rèn)性及可控性等特性。 其中，機(jī)密性保證信息不 泄露給未授權(quán)的用戶、實(shí)體或過(guò)程；完整性保證信息的完整和準(zhǔn)確，防止信息被非法修改； 可控性保證對(duì)信息的傳播及內(nèi)容具有控制的能力，防止為非法者所用。5、可修改性可修改性是指能夠快速地以較高的性能價(jià)格比對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行變更的能力。通常以某些具體 的變更為基準(zhǔn)，通過(guò)考察這些變更的代價(jià)衡量可修改性?？尚薷男园膫€(gè)方面： （1）可維護(hù)性。這主要體現(xiàn)在問(wèn)

13、題的修復(fù)上：在錯(cuò)誤發(fā)生后“修復(fù)”軟件系統(tǒng)。 （2）可擴(kuò)展性。這一點(diǎn)關(guān)注的是使用新特性來(lái)擴(kuò)展軟件系統(tǒng)，以及使用改進(jìn)版本來(lái)替換構(gòu) 件并刪除不需要或不必要的特性和構(gòu)件。（3）結(jié)構(gòu)重組。這一點(diǎn)處理的是重新組織軟件系統(tǒng)的構(gòu)件及構(gòu)件間的關(guān)系，（4）可移植性。可移植性使軟件系統(tǒng)適用于多種硬件平臺(tái)、用戶界面、操作系統(tǒng)、編程語(yǔ) 言或編譯器。6、功能性功能性是系統(tǒng)所能完成所期望的工作的能力。 一項(xiàng)任務(wù)的完成需要系統(tǒng)中許多或大多數(shù) 構(gòu)件的相互協(xié)作。7、可變性 可變性是指體系結(jié)構(gòu)經(jīng)擴(kuò)充或變更而成為新體系結(jié)構(gòu)的能力。這種新體系結(jié)構(gòu)應(yīng)該符合 預(yù)先定義的規(guī)則， 在某些具體方面不同于原有的體系結(jié)構(gòu)。 當(dāng)要將某個(gè)體系結(jié)構(gòu)作為一

14、系列 相關(guān)產(chǎn)品（例如，軟件產(chǎn)品線）的基礎(chǔ)時(shí)，可變性是很重要的。8、可集成性可集成性是指系統(tǒng)能與其他系統(tǒng)協(xié)作的程度。9、互操作性作為系統(tǒng)組成部分的軟件不是獨(dú)立存在的，經(jīng)常與其他系統(tǒng)或自身環(huán)境相互作用。為了支持互操作性，軟件體系結(jié)構(gòu)必須為外部可視的功能特性和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供精心設(shè)計(jì)的軟件入口。程序和用其他編程語(yǔ)言編寫的軟件系統(tǒng)的交互作用就是互操作性的問(wèn)題，這種互操作性也影響應(yīng)用的軟件體系結(jié)構(gòu)。10、概念完整性能夠統(tǒng)一所有層面系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念的能力11、可分解性支持生產(chǎn)系統(tǒng)某個(gè)子集的能力題3. A公司是一家相對(duì)較大的軟件和硬件企業(yè)，專業(yè)從事網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開(kāi)發(fā)。從 單一的產(chǎn)品開(kāi)始，現(xiàn)在，已經(jīng)延伸到包括攝相服務(wù)器、

15、掃描服務(wù)器、光盤服務(wù) 器以及其他的存儲(chǔ)服務(wù)器在內(nèi)的產(chǎn)品。公司原來(lái)的產(chǎn)品都是一個(gè)一個(gè)地開(kāi)發(fā)， 每個(gè)軟件組織一個(gè)項(xiàng)目組。為了適應(yīng)快速變化的市場(chǎng)，降低開(kāi)發(fā)成本，公司想 引入產(chǎn)品線方法。然而，軟件產(chǎn)品線開(kāi)發(fā)涉及了一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)組織的多個(gè)產(chǎn)品， 選擇了軟件產(chǎn)品線意味著要承擔(dān)由此帶來(lái)的許多風(fēng)險(xiǎn)。所以，公司的CTO王總決定在弄清三個(gè)問(wèn)題之后再做決定，首先就是本公司的 業(yè)務(wù)范圍是否適合使用產(chǎn)品線方法，其次是如何在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上建立產(chǎn)品 線，最后是成功實(shí)施產(chǎn)品線的主要因素是什么？問(wèn)題1請(qǐng)用100字以內(nèi)文字說(shuō)明A公司是否適合采用產(chǎn)品線方法？為什么？問(wèn)題2請(qǐng)用200字以內(nèi)文字說(shuō)明如何在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上建立產(chǎn)品線？問(wèn)

16、題3請(qǐng)用150字以內(nèi)文字說(shuō)明成功實(shí)施產(chǎn)品線的主要因素是什么？答：?jiǎn)栴}1適合。原因：(1) 該公司是一家相對(duì)較大的軟件和硬件企業(yè)，產(chǎn)品都是在同一個(gè)領(lǐng)域一一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。該公司原有產(chǎn)品相對(duì)比較成熟，可以在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上建立產(chǎn)品線， 滿足軟件產(chǎn)品線建設(shè)的基本要求。(2) 該公司原來(lái)的產(chǎn)品都是一個(gè)一個(gè)地開(kāi)發(fā)，每個(gè)軟件組織一個(gè)項(xiàng)目組，這樣 不可避免造成了一定程度的資源浪費(fèi)。此外，公司需要適應(yīng)快速變化的市場(chǎng)和降 低開(kāi)發(fā)成本，而軟件產(chǎn)品線方法可以達(dá)到這一目的。問(wèn)題2在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，可采用下列方式之一建立產(chǎn)品線：(1) 演化方式，即基于現(xiàn)有產(chǎn)品演化為產(chǎn)品線，將特定產(chǎn)品的構(gòu)件逐步轉(zhuǎn)化為 產(chǎn)品線的共用構(gòu)件，從基于產(chǎn)品的方法逐步轉(zhuǎn)化為基于產(chǎn)品線的軟件開(kāi)發(fā)。(2) 革命方式，即用軟件產(chǎn)品線替代現(xiàn)有產(chǎn)品集，停止現(xiàn)有產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，所有工作直接針對(duì)軟件產(chǎn)品線的核心資源開(kāi)發(fā)。遺留系統(tǒng)只有在符合體系結(jié)構(gòu)和構(gòu)件 需求的情況下，才可以和新的構(gòu)件協(xié)作。演化方式革命行式基于現(xiàn)有產(chǎn)品集基于現(xiàn)有產(chǎn)品廊系結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā) 產(chǎn)品線的郎系結(jié)構(gòu)經(jīng)演化現(xiàn)有構(gòu)件的文件一玄 開(kāi)發(fā)一個(gè)產(chǎn)品線構(gòu)