软件体系结构建模方法应用(以武钢高炉开料计算为例)讲义.docx

软件体系结构建模方法的实例与应用 学号： 姓名： 专业： 摘要：软件体系结构建模已经成为软件工程领域的一个新的研究方向，对软件开发效率的提高具有非常重要的意义。本文简述了软件体系结构的定义及其建模方法，并结合以UML建模语言为载体的武钢6号高炉开炉装料最优计算的应用实例，对现今软件体系结构的软件开发模型进行了举例说明。 关键字：软件体系结构；建模；UML 1 软件体系结构的定义 软件体系结构已经在软件工程领域中有着广泛的应用，许多专家学者从不同角度和不同侧面对软件体系结构进行了刻画，综合各种定义，软件体系结构的定义包括以下四个部分： （1）组件：可计算性的元素，它们共同构成了软件的体系结构。通常软件体系结构可分解为子系统，子系统又可进一步地分解(如子子系统、模块等)。大粒度的体系结构组件包括客户端、服务器和持久存储等。 （2）接口：一种特殊的体系结构元素，它定义了一组组件间的交互点。定义良好的接口可以保证组件之间本质的关系。在某些体系结构定义中。接口是隐含定义的，并不明确出现。 （3）关系(连接器)：体系结构组件间的逻辑连接。关系模拟了组件间的交互以及控制这些交互的规则。 （4）约束(规则) ：组件与其关系之间所必须满足的条件和限制.约束把体系结构与系统需求联系起来。 2 软件体系结构的建模研究 研究软件体系结构的首要问题是如何表示软件体系结构，即如何对软件体系结构建模。根据建模的侧重点的不同，可以将软件体系结构的模型分为五种：结构模型、框架模型、动态模型、过程模型和功能模型。 2.1 结构模型 这是一个最直观、最普遍的建模方法。这种方法以体系结构的构件、连接件和其他概念来刻画结构，并力图通过结构来反映系统的重要语义内容，包括系统的配置、约束、隐含的假设条件、风格、性质，研究结构模型的核心是体系结构描述语言。 2.2 框架模型 框架模型与结构模型类似，但它不太侧重描述结构的细节而更侧重于整体的结构。框架模型主要以一些特殊的问题为目标建立只针对和适应该问题的结构。 2.3 动态模型 动态模型是对结构或框架模型的补充，研究系统的“大颗粒”的行为性质。例如，描述系统的重新配置或演化。动态可能指系统总体结构的配置、建立或拆除通信通道或计算的过程。这类系统常是激励型的，目前应用较普遍。 2.4 过程模型 过程模型研究构造系统的步骤和过程。因而结构是遵循某些过程脚本的结果。 2.5 功能模型 该模型认为体系结构是由一组功能构件按层次组成，下层向上层提供服务，它也可以看作是一种特殊的框架模型。 这五种模型各有所长，将五种模型有机地统一在一起，形成一个完整的模型来刻画软件体系结构更合适。例如，Kruchten 在1995 年提出了一个“4+1”的视角模型。“4+1”模型从五个不同的视角包括逻辑视角、过程视角、物理视角、开发视角和场景视角来描述软件体系结构。每一个视角只关心系统的一个侧面，五个视角结合在一起才能够反映系统的软件体系结构的全部内容（如图2-1所示）。 最终用户：功能需求 编辑人员：软件管理 图2-1 “4+1”模型示意图 3 建模实例 3.1 UML建模语言 UML是一种通用的对象建模语言，已被工业界广泛接受。UML融合了许多面向开发方法的基本概念和优点。它具有一致的图形表示法和语义，因此出现了许多UML工具，能够很好地支持软件开发。由于UML是一种通用的建模语言，在用于软件体系结构建模时，却缺少分析体系结构所需的语义。但UML内建了扩展机制，具有较强的扩展能力。 UML的模型由多种模型组成，每种模型从不同角度和观点来描述系统。 UML模型可用用例图、类图、对象图、包图、活动图、合作图、顺序图、状态图、组件图和配置图来表示。 UML是一种功能强大的、面向对象的可视化建模语言,它采用了一整套成熟的建模技术，广泛地适用于各种应用领域。但由于UML的标准表示法不能完全满足软件体系结构建模的需要，因此有必要用UML的扩展机制对其表示法进行扩充，为具有体系结构意义的模型元素添加新的语义，构造出新模型元素，用以说明软件体系结构的特点。 3.2 UML在武钢6号高炉进行开炉装料计算的应用 3.2.1 用例建模 在UML中，一个用例模型由若干个用例图描述，用例图的主要元素是用例和执行者。在用例建模阶段，先要确定执行者和用例，从而确定系统的边界；然后，再依据系统功能确定高炉开炉装料系统的用例模型，建立用例图。 首先确定高炉开炉装料系统的执行者。根据高炉开炉工作的实际需要, 使用高炉开炉装料系统的人员分为三类：第一类是系统维护人员，该类人员需要使用系统增加、修改、删除操作人员的相关信息和备份，恢复有关数据；第二类是高炉技术人员，该类人员需要使用系统进行以下操作