第2讲 软件体系结构设计.ppt

第二讲 软件体系结构设计 （概要设计） 楚 旺 sdchuw@ 体系结构设计 目标 确定系统结构：构件的特征及构件之间的关系； 把软件需求变换为构件及其接口的定义； 逻辑模型 实现模型。 实施者 系统架构师 主要输出 - 体系结构设计文档(ADD-Architectural Design Document); - 详细设计阶段的软件项目管理计划(SPMP/DD); - 详细设计阶段的软件配置管理计划(SCMP/DD); - 详细设计阶段的软件验证与确认计划(SVVP/DD); - 详细设计阶段的软件质量保证计划(SQAP/DD); - 集成测试计划(SVVP/IT). - 进度报告和配置状态审计报告。 参与者 开发者、用户代表、硬件工程师、操作人员。 过程 体系结构设计的基本原则 - 考虑多种设计方案； - 设计应该可跟踪到需求模型； - 设计应尽可能地重用设计经验； - 软件的结构应与问题域的结构相近； - 设计模型应该符合统一规范； - 设计不是编码，编码也不是设计； - 对设计模型进行质量评审，而不是事后进行修改。 设计的基本概念 抽象（Abstraction） - 抽象是人类在解决复杂问题时经常采用的一种思维方式，它是指将现实世界中具有共性的一类事物的相似的、本质的方面集中概括起来，而暂时忽略它们之间的细节差异。在系统开发中运用抽象的概念，可以将复杂问题的求解过程分层，在不同的抽象层上实现难度的分解。在抽象级别较高的层次上，可以将琐碎的细节信息暂时隐藏起来，以利于解决系统中的全局性的问题。 - 在最高抽象层，其中的概念与问题域有关； - 在最低抽象层，其中的概念与计算相关。 细化（Refinement） - 一种自顶向下的设计策略； - 细节逐渐增加 逐步求精是人类解决复杂问题时采用的基本方法，也是许多软件工程技术（例如，规格说明技术，设计和实现技术）的基础。可以把逐步求精定义为：“为了能集中精力解决主要问题而尽量推迟对问题细节的考虑。” 逐步求精之所以如此重要，是因为人类的认知过程遵守Miller法则：一个人在任何时候都只能把注意力集中在（7±2）个知识块上。 Miller法则是人类智力的基本局限，我们不可能战胜自己的自然本性，只能接受这个事实，承认自身的局限性，并在这个前提下尽我们的最大努力工作。 软件体系结构（Software Architecture） - 体系结构是一种构件的层次化结构、构件之间的交互方式、构件使用的数据结构； - 构件表示系统的功能单元。 有效地模块化设计 模块化是指将整个系统划分为若干个模块，每个模块用于实现一个特定的功能。划分模块对于解决大型复杂的问题是非常必要的，可以大大降低解决问题的难度。 - 设C(x)为问题x所对应的复杂度函数，E(x)为解决问题x所需要的工作量函数。对于两个问题P1和P2，如果： C(P1) C(P2) 即问题P1的复杂度比P2高，则显然有： E(P1) E(P2) 即解决问题P1比P2所需的工作量大。 模块独立性 - 模块独立性是指每个模块只完成系统要求的独立的子功能，并且与其他模块的联系最少且接口简单。 - 模块独立性可以从两个方面来衡量：模块本身的内聚和模块之间的耦合。前者反映的是模块内部各个成分之间的联系，所以也称块内联系；后者反映的是一个模块与其他模块之间的联系，所以又称块间联系。模块的独立性越高，则块内联系越强，块间联系越弱，因此必须尽可能得设计出高内聚低耦合的模块。 内聚（Cohesion） 模块的内聚是指模块内部各成分间联系的紧密程度。一个模块内部各成分之间的联系越紧密，该模块独立性越高。按照由弱到强的顺序，把模块的内聚分为7种类型。 耦合 模块的耦合是指模块之间相互联系的程度。相互联系复杂的模块耦合度强，模块独立性低；相互联系简单的模块耦合度弱，模块独立性高。按照由弱到强的顺序，把模块的耦合也分为7种类型。 封装/信息隐藏 应用模块化设计原理时，自然会产生的一个问题是：“为了得到最好的一组模块，应该怎样分解系统呢？” 信息隐蔽原理指出：应该这样设计和确定模块，使得一个模块内包含的信息(过程和数据)对于不需要这些信息的模块来说，是不能访