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          软件体系结构介绍

          犮件体系对构介结

          在20世纪60年代后期,人们已经淸楚地知道,软件开发与物理结构的建造 不一样:不能通过简单地雇用更多的编程人员来加快一个滞后的项目(Brooks, 19乃)。软件已经变成了许多系统的一个关键组件,而且由于太复杂,不一定 能按计划或质量进行开发。这引起金融和公共安全方面的关注。这种状况发栈 成了所谓的软件危机(software crisis),为应对这种悄况,软件开发闭体创立 了软件工程(software engineering)这门学科。它要求软件制造业述立相传统 的用于丄程部门的理论基础和规程之上。

          软件体系结构是软件开发方法学和模型的综合,这使它冇别于特殊的分析 和设计方法学。复杂的软件解决方案的结构不适合问題的描述,它增加了软件 开发的复杂性。软件体系结构是冇助于控制软件开发复杂性的一个方法和技术 的集合体。

          1.2.3专用程序设计语亩

          软件体系结构是软件工程学科的内然扩展。在早期文献中,软件体系结构 被简单地称为大型栈序设计。软件体系结构提出了把一个软件系统分解为组件 (component)和连接器(connector)的观点。组件封装某组扣关的功能;连接 器实现组件之间的实时交互。系统设计根据其组件和连接器的构成实现一定的 质S。可以在一个名为体系结构描述的文档中规定软件系统的体系结构。软件 体系结构设计并非与现有软件设丨丨方法完全不同。它只是州附加的系统观点补 充了它们,这些观点从未由渚如曲向对象设计这样的传统方法处理过。我们将 会认识到,软件体系结构适合于较大的企业体系结构,这种体系结构还包含业 务体系结构、信怠技术体系结构和数据体系结构。

          1.2J可霣用资源

          本人认为,软件工枵划分可能涪鸷技术(数据库、.!ava)和问题域的M种 结合。当然,对个别技术、工具和方法的专门研究仍然会带来工程问题,会使 集成这些技术的系统复杂化。这正是软件体系结构设计师发挥作用的所在。可

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          1.2.4建模语言和表示法

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          在软件幵发中有两个主要问题至今尚未阀满解决,它们就岳系统的心效成 本与高质请的问题。提高软件工程师的生产率是使系统成本更头效的一个敢要 方面。而提髙系统的质铒对i?更安全和更有效地完成业夯n标很取费。提高-个系统的设丨丨瑛世也有助于提岛成本的钉效性。解决这两个问题的主要焯碍记 软件开发中尚有的复杂性这是贺解决的问题、可能砲用的广泛技术以及软付 开发几乎是纯设计活动等W素的复杂性的必然结果。(在其他I:稃学科中,制 造是过程的主要耗时因索和成本因岽,而在软件中,即使代码编写也是一个设 计活动,不能像制造过程那样筲理。>

          库组件时,程序员利用数据定义语a (Data Definmon Languages,D丨儿)科 SQL来实现数据存储和访问方案。SQL是专门用于关系数椐库领域的。专用语 言提崧了牛产率.它允许开发人M用特定技术的袖象概念(押解起来史简中? 思考问题.而不坫用适合于所有绢丨题的通用进萏来思考问题如果-个程 序员不得不去理解怎样将数据存储到文件中以及文件怎样索引,则问肢将会变 得更复杂。当然,专州语H也有丹己的复杂性..业界通过违立备效使用特定技 术的指导准则和税式来解决这个问题。在关系数据库中,可迮立范式理论来活 助程序员设计具冇一定质6的数据库。其他夺用语言的例子存沾如AcUvc Server Pages ( ASP )、Java Server Pages ( JSP )、Hyperlext Preprocessor ( PUP )等Web 表示技术,诸如超文木标记语言(HyperText Markup Language, HTML).可扩 展标记语言(eXtensib丨e Markup Language, XML)和可扩肢样式表迅g转换 (eX丨ensib丨e Sty丨esheet Language Transformations,XSLT )等数据表示和转换沿言

          笫二次模式转变发生在20世纪70年代前半期.那时,结构设计和软件幵发 模切已经取得f进展。它们基于更为有机的发展方法,有别于硬件「.程的基f 淨布的方法,软件设计的定坫研究已经开始,但从未在主流行业中发展起来, 部分原闪足山于软件系统的阂有特件所决定的。这一时期的研究人员开始将粞 力集中在软件设计上,H的是解决幵发复杂软件系统的问题。这个工作假设. 软件歼发中的软件设计是一项独立于软件实现的活动,它需要自己的二具、技 术和违模语言。

          利用当前的方法、技术和程序设计语苫.我们能够解决.定复杂程度的问 赳。但是,为了突破问题的处杂性所带来的障碍,迮么较大的系统,我丨〖j:要 发展自己的方法和丁具。随右系统复杂性的增长,某些艽他质忭变捋史为 相关了;随若系统规換的增大,系统的维数也增加r。在较小的系统中.可以 将精力集中在功能的正确性和完整性上。而在较大的系统屮右要满足诸如可 移捎性、安全性、可犇性和"〖修改性芩域性。

          利用当前的方法、技术和程序设计语苫.我们能够解决.定复杂程度的问 赳。但是,为了突破问题的处杂性所带来的障碍,迮么较大的系统,我丨〖j:要 发展自己的方法和丁具。随右系统复杂性的增长,某些艽他质忭变捋史为 相关了;随若系统规換的增大,系统的维数也增加r。在较小的系统中.可以 将精力集中在功能的正确性和完整性上。而在较大的系统屮右要满足诸如可 移捎性、安全性、可犇性和"〖修改性芩域性。

          逹模语言和设计衣示法是作为提高软件设计质诂的方法出现的据说,贫 有表现力的建模表示法可提萵设计软件的能力,这与数学使我们能推理出史复 杂的东曲非常相像,如果没冇数学这样一种语言,我们足不能推埋出那畔复杂 的东西的。例如,实体关系阁(ERD)是使软件工程师能设汁和交流衣达数据 的模费的一种强有力的建模语言和表示法r没有这样一种语言,设计倌息系统 是非常困难的,而且如果没有一种表示法来衣示关系图,4別人交流这咚设汁 也很困难。语言的形式化使不同的人能够以种格确的方式埋解-个揆甩。

          术语工程(engineering)在应用于软件时,并不总是完仝恰3的。本人认 为,软件作为一个专业来说,其范围太宽了。软件开发涉及许多子学科这些 子学科包括诸如数据库设计和实现、结构S询语言(Structured Query Language,SQL)、Java、C++程序设计、可扩展样式表语言转换(eX丨cnsihle Stylesheet Language Transformations,XSLT )编码等专门研究9 这些专业甚至 还可以史为详细地划分。就俅电子和机械工程学科中龟々家那样,这些技术中 的每一种技术都滿要专家。这些领域的每一种技术都可以进一步专收化。丨1前, 我们认为软件开发是一个印一的工程学科。实际上,它炝儿个相关的学科、、想 像一下给予XSLT的组件开发人员非常淸楚的规格说明,这呰规格说明必须与 给定的转换或样式表一致,其中包括良好定义的输入和输出。该XSLT设计者 可利用现有的工具和方法生成一个样式表,有可能的话,茧用现冇XSLT库的 组件。这要假定我们能够提供良好定义的规格说明。

          逹模语言和设计衣示法是作为提高软件设计质诂的方法出现的据说,贫 有表现力的建模表示法可提萵设计软件的能力,这与数学使我们能推理出史复 杂的东曲非常相像,如果没冇数学这样一种语言,我们足不能推埋出那畔复杂 的东西的。例如,实体关系阁(ERD)是使软件工程师能设汁和交流衣达数据 的模费的一种强有力的建模语言和表示法r没有这样一种语言,设计倌息系统 是非常困难的,而且如果没有一种表示法来衣示关系图,4別人交流这咚设汁 也很困难。语言的形式化使不同的人能够以种格确的方式埋解-个揆甩。

          笫二次模式转变发生在20世纪70年代前半期.那时,结构设计和软件幵发 模切已经取得f进展。它们基于更为有机的发展方法,有别于硬件「.程的基f 淨布的方法,软件设计的定坫研究已经开始,但从未在主流行业中发展起来, 部分原闪足山于软件系统的阂有特件所决定的。这一时期的研究人员开始将粞 力集中在软件设计上,H的是解决幵发复杂软件系统的问题。这个工作假设. 软件歼发中的软件设计是一项独立于软件实现的活动,它需要自己的二具、技 术和违模语言。

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          可电用m件,特别是满足大『"】题空间的可里用绀件大大提高了生产宇。想 像一下,你不得不编写自己的中间件、砬用服务器、数据库以建立一个分布式 业务应川系统。所有这些可审用的技术都包含比中个应用系统史多的功能绀作, 共至建立某个设用系统所莴的一个功能了集也是一项令人生畏的耗时的任务,

          当然,货权衡查找、’事挥.集成可束用代码的时间.所以要求可电用代码要存 易找到、快速掌握、集成简申,代码审用在下列情况下很有用:

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