第二次體系結(jié)構(gòu)概述及調(diào)用返回體系結(jié)構(gòu)演示文稿

第二次體系結(jié)構(gòu)概述及調(diào)用返回體系結(jié)構(gòu)演示文稿*當(dāng)前1頁，總共40頁。（優(yōu)選）第二次體系結(jié)構(gòu)概述及調(diào)用返回體系結(jié)構(gòu)當(dāng)前2頁，總共40頁。*軟件體系結(jié)構(gòu)概述提綱背景軟件體系結(jié)構(gòu)的概念軟件體系結(jié)構(gòu)的意義軟件體系結(jié)構(gòu)和軟件質(zhì)量屬性軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格當(dāng)前3頁，總共40頁。*1.1背景Edsger.Dijstra指出“軟件的規(guī)模越大，其整體構(gòu)架就越重要”20世紀(jì)90年代，軟件體系結(jié)構(gòu)逐漸被工業(yè)界和學(xué)術(shù)界廣泛接受，并且業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為：對于大規(guī)模復(fù)雜軟件系統(tǒng)而言，構(gòu)架的設(shè)計比數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及算法的設(shè)計更為重要當(dāng)前4頁，總共40頁。*1.2軟件體系結(jié)構(gòu)的概念MaryShaw和DavidGarlan的定義：軟件體系結(jié)構(gòu)用于描述系統(tǒng)的構(gòu)成要素、構(gòu)成要素之間的交互和組合模式以及在進(jìn)行組合時的約束條件LenBass的定義：軟件體系結(jié)構(gòu)是指程序或者系統(tǒng)的組成關(guān)系，這種組成關(guān)系包括軟件、軟件的外部可見屬性以及這些軟件之間的關(guān)系當(dāng)前5頁，總共40頁。*1.2.1軟件體系結(jié)構(gòu)的概念（續(xù)）IEEE1471-2000中的定義：軟件體系結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)的基本組織結(jié)構(gòu)，包括系統(tǒng)構(gòu)成要素，這些要素相互之間以及與運(yùn)行環(huán)境之間的關(guān)系，還包括系統(tǒng)設(shè)計及演化時應(yīng)遵循的原則軟件體系結(jié)構(gòu)包括三個基本要素：構(gòu)件、連接件和約束當(dāng)前6頁，總共40頁。*1.3軟件體系結(jié)構(gòu)的意義軟件體系結(jié)構(gòu)是軟件相關(guān)人員之間進(jìn)行交流的手段軟件體系結(jié)構(gòu)是一種高層次的設(shè)計復(fù)用手段軟件體系結(jié)構(gòu)是早期設(shè)計決策的體現(xiàn)，決定了最終軟件的質(zhì)量當(dāng)前7頁，總共40頁。*1.4軟件體系結(jié)構(gòu)與軟件質(zhì)量屬性軟件體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣依賴于各種因素，這些因素通常被稱為軟件質(zhì)量屬性（qualities）質(zhì)量屬性包括：性能，可伸縮性，可用性，可維護(hù)性，安全性，易用性，可重復(fù)性，可測試性以及可移植性等當(dāng)前8頁，總共40頁。*1.5軟件體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)格軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格是對軟件體系結(jié)構(gòu)的分類，每一種軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格都代表一類軟件的結(jié)構(gòu)組織模式軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格是在實踐中被重復(fù)使用的構(gòu)件設(shè)計的總結(jié)當(dāng)前9頁，總共40頁。*1.5.1軟件體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)格(續(xù))軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格包括：數(shù)據(jù)流風(fēng)格，順序批處理風(fēng)格，管道-過濾器風(fēng)格，調(diào)用-返回風(fēng)格，主程序-子程序風(fēng)格，面向?qū)ο箫L(fēng)格，分層的風(fēng)格，獨(dú)立構(gòu)件風(fēng)格，進(jìn)程通訊，事件系統(tǒng)，虛擬機(jī)風(fēng)格，解釋器，基于規(guī)則的系統(tǒng)，以數(shù)據(jù)為中心的風(fēng)格，數(shù)據(jù)庫，超文本以及黑板風(fēng)格等。另外還有分布式的風(fēng)格，比如云計算，P2P風(fēng)格等當(dāng)前10頁，總共40頁。*2調(diào)用-返回風(fēng)格提綱非結(jié)構(gòu)化的編程簡介調(diào)用-返回風(fēng)格軟件體系結(jié)構(gòu)的概念主程序-子程序軟件體系結(jié)構(gòu)面向?qū)ο筌浖w系結(jié)構(gòu)主程序-子程序與面向?qū)ο篌w系結(jié)構(gòu)舉例當(dāng)前11頁，總共40頁。*2.1非結(jié)構(gòu)化的編程簡介非結(jié)構(gòu)化的編程技術(shù)是歷史上最早的編程范型非結(jié)構(gòu)化語言（比如匯編語言）編寫的程序通常包內(nèi)含一系列有序的命令，每行有一個行號標(biāo)記，便于程序跳轉(zhuǎn)當(dāng)前12頁，總共40頁。*2.1.1非結(jié)構(gòu)化編程的特點(diǎn)非結(jié)構(gòu)化編程已經(jīng)引入了循環(huán)，分支及子程序的概念非結(jié)構(gòu)化編程中的子程序允許有多個入口和多個出口程序的執(zhí)行順序可以被任意變換當(dāng)前13頁，總共40頁。*2.1.2非結(jié)構(gòu)化編程的舉例01main02movAX,045;03movBX,012;04addAX,BX;05jnz17;06…07jump012;08…當(dāng)前14頁，總共40頁。*2.2調(diào)用-返回風(fēng)格軟件體系結(jié)構(gòu)調(diào)用-返回風(fēng)格體系結(jié)構(gòu)（CallandReturnArchitecture)采用分而治之的策略，其主要思想是將一個復(fù)雜的大系統(tǒng)分解為一些子系統(tǒng)，以便降低復(fù)雜度，并且增加可修改性這種系統(tǒng)的程序執(zhí)行順序通常只由一個單線程控制當(dāng)前15頁，總共40頁。*2.2.1調(diào)用-返回風(fēng)格體系結(jié)構(gòu)示意AMainBCDE12910456738程序運(yùn)行的控制流示意當(dāng)前16頁，總共40頁。*2.2.2調(diào)用-返回風(fēng)格體系的概念每個軟件都設(shè)計為有一個唯一的程序執(zhí)行入口和一個唯一的程序執(zhí)行出口；程序執(zhí)行結(jié)束后，則控制被返回給程序的調(diào)用構(gòu)件；這些程序的構(gòu)件被稱為子程序(Subroutine)從一個構(gòu)件到另一個構(gòu)件的控制傳遞被稱為程序調(diào)用(call)當(dāng)前17頁，總共40頁。*2.2.3調(diào)用-返回風(fēng)格體系的組織擁有整個軟件入口的構(gòu)件叫做主程序(MainProgram)，它控制子程序的執(zhí)行順序可以被所有構(gòu)件訪問的共享數(shù)據(jù)被稱為全局變量(Globalvarible)MainSub1Sub2Sub3GlobalDataSub4Sub5當(dāng)前18頁，總共40頁。*2.2.4調(diào)用-返回風(fēng)格體系的層次組織調(diào)用-返回風(fēng)格體系結(jié)構(gòu)可以被組織成任何形式。但層次結(jié)構(gòu)的組織形式更清晰層次結(jié)構(gòu)的設(shè)計被稱為共享數(shù)據(jù)的主程序-子程序軟件體系結(jié)構(gòu)MainSub1Sub2Sub3Sub4Sub5Sub6Sub7Sub8DataSub10DataSub9Sub11當(dāng)前19頁，總共40頁。*2.3主程序-子程序軟件體系結(jié)構(gòu)主程序-子程序軟件體系結(jié)構(gòu)在設(shè)計上使用層次化的劃分方法，該體系結(jié)構(gòu)中使用由編程語言直接支持的單一控制線程相比于非結(jié)構(gòu)化編程，主程序-子程序軟件體系結(jié)構(gòu)能夠較好地支持系統(tǒng)的可改變性和可伸縮性等性能，其采用分而治之的策略當(dāng)前20頁，總共40頁。*

自頂向下的設(shè)計方法主程序-子程序軟件體系結(jié)構(gòu)通常采用自頂向下的設(shè)計方法，即從系統(tǒng)的功能角度出發(fā)，從高層開始，將整個功能逐步細(xì)化為子功能MainSub1Sub2Sub3Sub11Sub12Sub21Sub22Sub31Sub211Sub121Sub111當(dāng)前21頁，總共40頁。*

自頂向下的設(shè)計舉例一個藥品成本計算系統(tǒng)（MedicineCostComputation）要計算一種藥品的單位成本，要求輸入藥品的名稱（MedicineName），然后系統(tǒng)輸出該藥品的單位成本（MedicineCostperUnit）MedicineCostComputationMedicineNameMedicineCost系統(tǒng)的第一層數(shù)據(jù)流圖（DFD）當(dāng)前22頁，總共40頁。*

系統(tǒng)層次化數(shù)據(jù)流圖結(jié)構(gòu)化設(shè)計從數(shù)據(jù)流圖開始，然后將數(shù)據(jù)流圖轉(zhuǎn)換為程序結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的第三層數(shù)據(jù)流圖（DFD）系統(tǒng)的第二層數(shù)據(jù)流圖（DFD）MedicineCostComputationEnterMedicineNameOutputMedicineCostGetResearchCostperUnitEnterMedicineNameGetProductionCostperUnitOutputMedicineCost當(dāng)前23頁，總共40頁。*

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖設(shè)計數(shù)據(jù)流圖從數(shù)據(jù)輸入開始，對數(shù)據(jù)的各個處理過程以及最后的輸出進(jìn)行描述，然后構(gòu)建結(jié)構(gòu)圖GetResearchCostperUnitEnterMedicineNameGetProductionCostperUnitOutputMedicineCostMedicineCostComputationSystemCalculatemedineCost13245678當(dāng)前24頁，總共40頁。*2.3.2.3自頂向下結(jié)構(gòu)化設(shè)計的問題功能演化困難現(xiàn)實中的系統(tǒng)功能不容易描述，比如服務(wù)請求式的系統(tǒng)難于找到頂層功能模塊功能化設(shè)計丟掉了數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由功能設(shè)計得到的軟件產(chǎn)品產(chǎn)生的可復(fù)用代碼較少當(dāng)前25頁，總共40頁。*

結(jié)構(gòu)化設(shè)計的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)邏輯設(shè)計與物理設(shè)計分離開發(fā)過程中形成一套規(guī)范化的文檔，便于將來修改和維護(hù)缺點(diǎn)開發(fā)周期長，開發(fā)過程復(fù)雜系統(tǒng)難于適應(yīng)環(huán)境變化經(jīng)驗表明，較小的程序（小于10萬行）適合于結(jié)構(gòu)化開發(fā)當(dāng)前26頁，總共40頁。*2.4

面向?qū)ο蟮捏w系結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)化編程中的數(shù)據(jù)可以被程序的任何語句訪問，當(dāng)程序變大時，這種做法使得程序缺陷可能被傳到很遠(yuǎn)，難于維護(hù)面向?qū)ο笤O(shè)計可以將數(shù)據(jù)和操作封裝起來，使數(shù)據(jù)的訪問受到限制。這種將數(shù)據(jù)和操作捆綁的方式被稱為對象當(dāng)前27頁，總共40頁。*

面向?qū)ο蟮捏w系結(jié)構(gòu)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計中，系統(tǒng)被看作為一些對象的集合，消息從一個對象發(fā)送到另一個對象，每個對象完成一定的功能Obj1Obj7Obj6Obj5Obj4Obj3Obj2CallCallCallCallCallCallCallCall面向?qū)ο蟮捏w系結(jié)構(gòu)當(dāng)前28頁，總共40頁。*

面向?qū)ο蟮奶攸c(diǎn)封裝性繼承性多態(tài)復(fù)用和可維護(hù)性對象是對現(xiàn)實世界的抽象并且可以管理自己系統(tǒng)功能通過對象服務(wù)表示共享數(shù)據(jù)區(qū)域被取消對象可以是分布式的當(dāng)前29頁，總共40頁。*2.4.3面向?qū)ο蟮睦^承機(jī)制繼承的目的是代碼復(fù)用繼承提供了一個統(tǒng)一的接口，容易實現(xiàn)多態(tài)AnimalLandAnimalAquaticAnimalBirdfamilyMammalsElephantWhale當(dāng)前30頁，總共40頁。*2.4.4面向?qū)ο蟮膬?yōu)點(diǎn)面向?qū)ο笤O(shè)計有如下優(yōu)點(diǎn)：容易維護(hù)，沒有共享的數(shù)據(jù)可復(fù)用性好映射現(xiàn)實世界，便于理解容易對一個系統(tǒng)進(jìn)行分解當(dāng)前31頁，總共40頁。*2.4.5面向?qū)ο蟮娜秉c(diǎn)面向?qū)ο笤O(shè)計有如下缺點(diǎn)：程序占用的內(nèi)容大一個對象要和其它對象交互，必須知道其它對象的身份當(dāng)前32頁，總共40頁。*2.5主程序-子程序與面向?qū)ο蟮捏w系結(jié)構(gòu)比較設(shè)計一個文檔更新系統(tǒng)，對符合一定格式的輸入文檔進(jìn)行更新，系統(tǒng)的功能描述如下：政治問題，將文檔中的Japanese修改為Germany兩千年問題，將兩位日期修改為四位日期對商品按字典序排序當(dāng)前33頁，總共40頁。*文檔更新系統(tǒng)的數(shù)據(jù)變化原始文件 Printer$230Germany89-02-01 Refrigerator$380Japaness88-12-08 Refrigerator$360Taiwan89-05-12 Printer$330Japaness89-07-11政治修改后的文件 Printer$230Germany89-02-01 Refrigerator$380Germany88-12-08 Refrigerator$360Taiwan89-05-12 Printer$330Germany89-07-11當(dāng)前34頁，總共40頁。*文檔更新系統(tǒng)的數(shù)據(jù)變化經(jīng)過兩千年問題修改的文件 Printer$230Germany1989-02-01 Refrigerator$380Germany1988-12-08 Refrigerator$360Taiwan1989-05-12 Printer$330Germany1989-07-11排序后的文件 Printer$230Germany1989-02-01 Printer$330Germany1989-07-11 Refrigerator$360Taiwan1989-05-12 Refrigerator$380Germany1988-12-08當(dāng)前35頁，總共40頁。*結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計文檔更新系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化程序中包含一個主程序和5個子程序結(jié)構(gòu)化設(shè)計的程序包含數(shù)據(jù)與函數(shù)，程序中的全局變量沒有被封裝，由每個函數(shù)訪問與修改MainInputCorrectPoliticalErrorCorrectY2KErrorSortOutput當(dāng)前36頁，總共40頁。*面向?qū)ο笤O(shè)計文檔更新系統(tǒng)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計將數(shù)據(jù)、政治問題，排序及輸出功能封裝在不同的類中，類之間的數(shù)據(jù)通過參數(shù)進(jìn)行傳遞LegacyFileUpdateGUI《Interface》FileUpdateInterface+update():voidInput-file:ArrayList+update():voidPoliticalIssue-file:ArrayList+update():voi