軟件體系結(jié)構(gòu)初探

摘要：介紹了軟件體系結(jié)構(gòu)的定義、應(yīng)用現(xiàn)狀、模型、目前的研究狀況以及未來(lái)發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：軟件體系結(jié)構(gòu)；模型；作用；意義

中國(guó)分類號(hào)：TP311.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-8228(2011)08-01-03

引言

軟件體系結(jié)構(gòu)是由軟件元素的外在可見(jiàn)性質(zhì)以及元素之間的關(guān)系組成的一種結(jié)構(gòu)。就如同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)工程中的重要作用一樣，軟件體系結(jié)構(gòu)這種思想也是現(xiàn)代軟件工程中的一個(gè)重要組成部分，成為了近十多年來(lái)軟件工程發(fā)展最為迅速的研究領(lǐng)域之一。研究表明，軟件體系結(jié)構(gòu)在軟件開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段都起到了十分重要的作用，它不但可以控制軟件的復(fù)雜性和提供高層次的復(fù)用，而且在軟件工程的前期工作中，應(yīng)用軟件體系結(jié)構(gòu)可以使開(kāi)發(fā)者更早地從全局考慮關(guān)鍵性設(shè)計(jì)問(wèn)題，從而保持整個(gè)軟件系統(tǒng)的一致性。

1、軟件體系結(jié)構(gòu)的定義

雖然軟件體系結(jié)構(gòu)在軟件工程領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，但迄今為止還沒(méi)有一個(gè)被大家所公認(rèn)的定義。許多專家學(xué)者從不同角度和不同側(cè)面對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了刻畫，較為典型的定義有：

(1)Dewayne Perry和Alex Wolf曾這樣定義：軟件體系結(jié)構(gòu)是具有一定形式的結(jié)構(gòu)化元素，即構(gòu)件的集合，包括處理構(gòu)件、數(shù)據(jù)構(gòu)件和連接構(gòu)件。處理構(gòu)件負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，數(shù)據(jù)構(gòu)件是被加工的信息，連接構(gòu)件把體系結(jié)構(gòu)的不同部分組組合連接起來(lái)。這一定義注重區(qū)分處理構(gòu)件、數(shù)據(jù)構(gòu)件和連接構(gòu)件，這一點(diǎn)在其他的定義和方法中基本上得到保持。

(2)Mary Shaw和David Garlan認(rèn)為軟件體系結(jié)構(gòu)是軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)層次，這一層次超越計(jì)算過(guò)程中的算法設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。體系結(jié)構(gòu)問(wèn)題包括總體組織和全局控制、通訊協(xié)議、同步、數(shù)據(jù)存取，給設(shè)計(jì)元素分配特定功能，設(shè)計(jì)元素的組織、規(guī)模和性能，各設(shè)計(jì)方案的選擇等。軟件體系結(jié)構(gòu)處理算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之上關(guān)于整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和描述方面的一些問(wèn)題，如全局組織和全局控制結(jié)構(gòu)、關(guān)于通訊、同步與數(shù)據(jù)存取的協(xié)議，設(shè)計(jì)構(gòu)件功能定義，物理分布與合成，設(shè)計(jì)方案的選擇、評(píng)估與實(shí)現(xiàn)等。

(3)Kruchten指出，軟件體系結(jié)構(gòu)是從四個(gè)角度對(duì)軟件系統(tǒng)的不同方面描述：從概念角度描述系統(tǒng)的主要構(gòu)件及它們之間的關(guān)系；從模塊角度描述功能分解與層次結(jié)構(gòu)；從運(yùn)行角度描述了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)；從代碼角度描述了各種代碼和庫(kù)函數(shù)在開(kāi)發(fā)環(huán)境中的組織。

(4)Hayes Roth則認(rèn)為軟件體系結(jié)構(gòu)是—個(gè)抽象的系統(tǒng)規(guī)范，主要包括用其行為來(lái)描述的功能構(gòu)件和構(gòu)件之間的相互連接、接口和關(guān)系。

(5)David Garlan~1]Dewne Perry于1995年在IEEE軟件工程學(xué)報(bào)上采用如下的定義：軟件體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)程序／系統(tǒng)各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、它們之間的相互關(guān)系以及進(jìn)行設(shè)計(jì)的原則和隨時(shí)間進(jìn)化的指導(dǎo)方針。

(6)Barry Boehm和他的學(xué)生提出，軟件體系結(jié)構(gòu)包括：一個(gè)軟件和系統(tǒng)構(gòu)件、互聯(lián)及約束的集合；一個(gè)系統(tǒng)需求說(shuō)明的集合；一個(gè)基本原理一用以說(shuō)明這一構(gòu)件、互聯(lián)和約束能夠滿足系統(tǒng)需求。

(7)1997年，Bass，Ctements和Kazrnan在《使用軟件體系結(jié)構(gòu)》一書中給出如下的定義：一個(gè)程序或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或一組軟件構(gòu)件、軟件構(gòu)件的外部的可見(jiàn)特性及其相互關(guān)系。其中，“軟件外部的可見(jiàn)特性”是指軟件構(gòu)件提供的服務(wù)、性能、特性、錯(cuò)誤處理、共享資源使用等。

2、應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 形成研究熱點(diǎn)。仍處于非形式化水平

自20世紀(jì)90年代后期以來(lái)，軟件體系結(jié)構(gòu)的研究成為一個(gè)熱點(diǎn)。廣大軟件工作者已經(jīng)認(rèn)識(shí)到軟件體系結(jié)構(gòu)研究的重大意義和它對(duì)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的重要性，開(kāi)展了很多研究和實(shí)踐工作。

從軟件體系結(jié)構(gòu)研究的現(xiàn)狀，來(lái)看，當(dāng)前的研究和對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)的描述，在很大程度上來(lái)說(shuō)還停留在非形式化的基礎(chǔ)上。軟件構(gòu)架仍然缺乏必要的工具，這種工具應(yīng)該是顯式描述的、有獨(dú)立性的形式化工具。

在目前通用的軟件開(kāi)發(fā)方法中，系統(tǒng)描述通常是用非形式化的圖和文本，不能描述系統(tǒng)期望的存在于構(gòu)件之間的接口，不能描述不同的組成系統(tǒng)的組合關(guān)系的意義。這種描述難以被開(kāi)發(fā)人員理解，更不能用來(lái)分析其一致性和完整性等特性。

當(dāng)一個(gè)軟件系統(tǒng)中的構(gòu)件之間幾乎以一種非形式化的方法描述時(shí)，系統(tǒng)的重用性也會(huì)受到影響，一個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很難移植到另一個(gè)系統(tǒng)中去。對(duì)系統(tǒng)構(gòu)件和連接關(guān)系的結(jié)構(gòu)化假設(shè)沒(méi)有得到顯式的、形式化的描述時(shí)，把這樣的系統(tǒng)構(gòu)件移植到另—個(gè)系統(tǒng)中去將是有風(fēng)險(xiǎn)的，甚至是不可能的。

2.2 軟件體系結(jié)構(gòu)的形式化方法研究

軟件體系結(jié)構(gòu)研究如果僅僅停留在非形式化的框圖階段，已經(jīng)難以適應(yīng)進(jìn)一步發(fā)展的需要。為支持基于體系結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)，需要有形式化建模符號(hào)、體系結(jié)構(gòu)說(shuō)明的分析與開(kāi)發(fā)工具。從軟件體系結(jié)構(gòu)研究的現(xiàn)狀來(lái)看，在這一領(lǐng)域近來(lái)已經(jīng)有不少進(jìn)展。

2.3 軟件體系結(jié)構(gòu)的建模研究

研究軟件體系結(jié)構(gòu)的首要問(wèn)題是如何表示軟件體系結(jié)構(gòu)，即如何對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)建模。根據(jù)建模的側(cè)重點(diǎn)的不同，可以將軟件體系結(jié)構(gòu)的模型分為五種：結(jié)構(gòu)模型、框架模型、動(dòng)態(tài)模型、過(guò)程模型和功能模型。在這五個(gè)模型中，最常用的是結(jié)構(gòu)模型和動(dòng)態(tài)模型。這五種模型各有所長(zhǎng)，也許將這五種模型有機(jī)地統(tǒng)一在一起，形成一個(gè)完整的模型來(lái)刻畫軟件體系結(jié)構(gòu)會(huì)更合適。

2.4 發(fā)展基于體系結(jié)構(gòu)的軟件開(kāi)發(fā)模型

軟件開(kāi)發(fā)模型是跨越整個(gè)軟件生存周期的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)所實(shí)施的全部工作和任務(wù)的結(jié)構(gòu)框架，給出了軟件開(kāi)發(fā)活動(dòng)各階段之間的關(guān)系。目前，常見(jiàn)的軟件開(kāi)發(fā)模型大致可分為三種類型：一是以軟件需求完全確定為前提的瀑布模型；二是在軟件開(kāi)發(fā)初始階段只能提供基本需求時(shí)采用的漸進(jìn)式開(kāi)發(fā)模型，如螺旋模型等；三是以形式化開(kāi)發(fā)方法為基礎(chǔ)的變換模型。

2.5 軟件產(chǎn)品線體系結(jié)構(gòu)的研究

軟件體系結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)是大型軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。體系結(jié)構(gòu)在軟件生產(chǎn)線的開(kāi)發(fā)中具有至關(guān)重要的作用，在這種開(kāi)發(fā)生產(chǎn)中，基于同一個(gè)軟件體系結(jié)構(gòu)，可以創(chuàng)建具有不同功能的多個(gè)系統(tǒng)。采用軟件生產(chǎn)線式模式進(jìn)行軟件生產(chǎn)，將產(chǎn)生巨型編程企業(yè)。但目前生產(chǎn)的軟件產(chǎn)品族大部分是處于同一領(lǐng)域的。

3、面向方面軟件體系結(jié)構(gòu)模型

面向方面軟件體系結(jié)構(gòu)是在傳統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上擴(kuò)展了方面構(gòu)件，它的模型結(jié)構(gòu)包含構(gòu)件、連接件、方面構(gòu)件和約束四個(gè)。其中約束描述了面向方面體系結(jié)構(gòu)配置和拓?fù)涞囊?，確定了體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)件、連接件和方面構(gòu)件之問(wèn)的連接關(guān)系，而構(gòu)件、連接件、方面構(gòu)件是它的三個(gè)基本的構(gòu)成元。以下對(duì)這三個(gè)構(gòu)成單元的模型進(jìn)行詳細(xì)的描述。

3.1 構(gòu)件模型

構(gòu)件模型構(gòu)成的三個(gè)要素是：端口、接口和屬性。端口：是構(gòu)件與外部環(huán)境的交互樞紐，構(gòu)件提出的服務(wù)請(qǐng)求和執(zhí)行服務(wù)功能都要通過(guò)端口實(shí)現(xiàn)。常見(jiàn)有兩種端口一雙向端口和單向端口。在使用雙向端口的構(gòu)件模型中。服務(wù)請(qǐng)求和服務(wù)提供功能可以在同個(gè)端口中實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)采用單向端口，它又分為請(qǐng)求端口和服務(wù)端口兩種類型：一是服務(wù)端口，構(gòu)件通過(guò)服務(wù)端口向其他構(gòu)件提供服務(wù)。每個(gè)服務(wù)端口對(duì)應(yīng)一個(gè)接口，構(gòu)件通過(guò)服務(wù)端口向其他構(gòu)件的請(qǐng)求消息進(jìn)行回饋。二是請(qǐng)求端口，構(gòu)件通過(guò)請(qǐng)求端口向其他構(gòu)件請(qǐng)求服務(wù)。構(gòu)件為了實(shí)現(xiàn)自己的業(yè)務(wù)功能，需要通過(guò)請(qǐng)求端口向其他構(gòu)件發(fā)送請(qǐng)求消息。每個(gè)請(qǐng)求端口也對(duì)應(yīng)一個(gè)接口。接口：接口是構(gòu)件間交互的契約。每個(gè)接口定義了一個(gè)或多個(gè)業(yè)務(wù)功能，這些業(yè)務(wù)功能由服務(wù)端口提供，經(jīng)請(qǐng)求端口實(shí)施。每個(gè)接口限定一個(gè)特定端口的交互功能。通常的接口類型有：Java Interface、WSDL1.1 port-Types和WSDL2.0 Interfaces等，也可以自定義接口類型。屬性：屬性描述構(gòu)件某方面的特征。屬性可以在構(gòu)件使用前配置，它能夠反映構(gòu)件在交互過(guò)程中狀態(tài)的變化。

3.2 連接件模型

連接件的作用在于建立構(gòu)件問(wèn)的交互，并為構(gòu)件間信息交互提供傳輸和路由服務(wù)。有時(shí)構(gòu)件之間可以直接完成交互，體系結(jié)構(gòu)中的連接件就退化為直接連接。實(shí)際應(yīng)用中，情況往往復(fù)雜得多，構(gòu)件間交互的處理和維持便需要連接件來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們也可以把連接件看做是一種特殊的構(gòu)件。連接件也具有端口，其端口根據(jù)作用分為兩類：用于接收構(gòu)件請(qǐng)求端口消息的端口稱源端口(source port)；向構(gòu)件服務(wù)端口中輸入消息的端口為目標(biāo)端口(target port)。

3.3 復(fù)合構(gòu)件模型

構(gòu)件分為子構(gòu)件和復(fù)合構(gòu)件。子構(gòu)件不可拆分，而后者是封裝了若干個(gè)子構(gòu)件的負(fù)荷體。子構(gòu)件間通過(guò)連接件相互連接，其端口也可做為復(fù)合構(gòu)件的端口。

3.4 方面構(gòu)件模型

方面構(gòu)件是面向方面軟件體系結(jié)構(gòu)的核心的構(gòu)成元素，它在封裝的子構(gòu)件中增加了橫切關(guān)注點(diǎn)，使傳統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用性能得到實(shí)質(zhì)上的提升。方面構(gòu)件也有服務(wù)端口、請(qǐng)求端口和構(gòu)件屬性，還有傳統(tǒng)構(gòu)件不具備的方面端口。如某個(gè)構(gòu)件具有一個(gè)方面端口，那么這個(gè)構(gòu)件就是方面構(gòu)件。方面端口中包含若干個(gè)方面，其橫切關(guān)注目標(biāo)是構(gòu)件，而構(gòu)件能表達(dá)對(duì)象所不能表達(dá)的請(qǐng)求服務(wù)的能力，這就不同于面向方面編程(AOP)技術(shù)中方面的概念。AOP具有以下四個(gè)基本概念：方面、通知、切點(diǎn)和連接點(diǎn)。方面是用來(lái)描述和實(shí)現(xiàn)橫切關(guān)注點(diǎn)的基本單位，由通知和切點(diǎn)構(gòu)成；通知表述了在切點(diǎn)所選定的連接點(diǎn)處要執(zhí)行的動(dòng)作，常見(jiàn)通知類型有before、around和after等，分表代表在連接點(diǎn)之前、連接點(diǎn)附近和連接點(diǎn)之后執(zhí)行相應(yīng)的通知代碼；切點(diǎn)是一系列連接點(diǎn)的集合，是方面的作用點(diǎn)：連接點(diǎn)是應(yīng)用程序執(zhí)行過(guò)程一個(gè)定義明確的位置，如方法調(diào)用是一種典型的連接點(diǎn)。上述不同點(diǎn)使得方面端口中方面所采用的連接點(diǎn)模型和切點(diǎn)語(yǔ)言與傳統(tǒng)AOP具有相當(dāng)差別。連接點(diǎn)模型包含構(gòu)件服務(wù)端口中的服務(wù)提供操作和請(qǐng)求端口中的服務(wù)請(qǐng)求操作，如果該模型包含構(gòu)件的屬性，將會(huì)影響構(gòu)件的分裝。

4、軟件體系結(jié)構(gòu)研究存在的不足

盡管自1994年召開(kāi)了首屆軟件體系結(jié)構(gòu)國(guó)際研討會(huì)以來(lái)，軟件體系結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域取得了若干成果，但在應(yīng)用方面，軟件體系結(jié)構(gòu)仍然很不成熟。Medvovonic認(rèn)為：目前對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)的理解還僅限于直觀、或當(dāng)作稀奇事、或當(dāng)作民間傳說(shuō)；語(yǔ)義豐富但不嚴(yán)謹(jǐn)。而第三屆產(chǎn)品線系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)與演化國(guó)際研討會(huì)的總結(jié)報(bào)告認(rèn)為，體系結(jié)構(gòu)似乎沒(méi)有解決實(shí)際問(wèn)題。由此可見(jiàn)，若要有效地指導(dǎo)軟件工程實(shí)踐、為軟件開(kāi)發(fā)提供一個(gè)好的結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)原則，軟件體系結(jié)構(gòu)研究還有若干問(wèn)題需要解決。

總結(jié)對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)的研究，我們認(rèn)為存在如下不足：

(1)缺乏統(tǒng)一的軟件體系結(jié)構(gòu)的概念，導(dǎo)致體系結(jié)構(gòu)的研究范疇模糊。例如，學(xué)院派研究者著重考慮體系結(jié)構(gòu)強(qiáng)大的分析能力，而實(shí)用派研究者則過(guò)多強(qiáng)調(diào)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)該直接支持系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。概念的不統(tǒng)一導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員交流上的困難，不利于支持工具的研制，不利于軟件體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。

(2)ADL繁多，缺乏統(tǒng)一的ADL的支持。盡管Shaw等人提出了體系結(jié)構(gòu)互換語(yǔ)言ACME，但沒(méi)有統(tǒng)一的體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言框架與定義，不同體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言所描述的體系結(jié)構(gòu)規(guī)格說(shuō)明難以互換。N.Medvovonic在分析現(xiàn)存的多種典型ADL基礎(chǔ)上嘗試提出ADL的定義與分類框架，基于該定義與分類框架可以研究并提出統(tǒng)一的ADL。

(3)軟件體系結(jié)構(gòu)研究缺乏統(tǒng)一的理論模型支持。盡管提出了若干體系結(jié)構(gòu)語(yǔ)言與其相應(yīng)的理論模型，但還不能系統(tǒng)地解釋軟件體系結(jié)構(gòu)中的重要概念。

(4)在體系結(jié)構(gòu)描述方面，盡管出現(xiàn)了多種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或建議標(biāo)準(zhǔn)，但仍很難操作。例如必要的視圖、視點(diǎn)集、或視圖之間的映射關(guān)系還沒(méi)有完全解決。

(5)有關(guān)軟件體系結(jié)構(gòu)性質(zhì)的研究尚不充分。不能明確給出一個(gè)優(yōu)良體系結(jié)構(gòu)的屬性或判定標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有給出軟件體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則，因而對(duì)于軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐缺乏有力的促進(jìn)作用。

(6)缺乏有效的支持環(huán)境，軟件體系結(jié)構(gòu)理論研究與環(huán)境支持不同步，缺乏有效的體系結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)、仿真和驗(yàn)證工具支持，導(dǎo)致體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用上的困難。例如，提出了體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言，但往往是復(fù)雜的形式化規(guī)約且沒(méi)有開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的支持工具；即使有了支持工具，也無(wú)法與其他開(kāi)發(fā)工具有效地集成，導(dǎo)致這種體系結(jié)構(gòu)構(gòu)造活動(dòng)在軟件開(kāi)發(fā)中是孤立的，也就失去了體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用意義。

(7)缺乏有效的體系結(jié)構(gòu)復(fù)用方案。盡管體系結(jié)構(gòu)是一種高層的系統(tǒng)抽象，并且具有相對(duì)的穩(wěn)定性，但是體系結(jié)構(gòu)又是經(jīng)驗(yàn)與設(shè)計(jì)知識(shí)的體現(xiàn)，如何說(shuō)明體系結(jié)構(gòu)，重用已有體系結(jié)構(gòu)的過(guò)程、體系結(jié)構(gòu)演化等問(wèn)題，尚未很好地解決。

(8)體系結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)方法研究相對(duì)欠缺。由于系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)演進(jìn)、環(huán)境變化等因素，因此有必要從那些尚不存在體系結(jié)構(gòu)規(guī)格說(shuō)明的系統(tǒng)中逆向提取和恢復(fù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)格說(shuō)明，即體系結(jié)構(gòu)逆向發(fā)現(xiàn)。但是，該領(lǐng)域的研究很不成熟，基本上鮮有研究，尚未發(fā)現(xiàn)比較可行的體系結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)方法。

5、軟件體系結(jié)構(gòu)的必要性與重要意義

自NATO于1968年提出軟件工程概念以來(lái)軟件工程界已經(jīng)提出了一系列的理論、方法、語(yǔ)言和工具，解決了軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的若干問(wèn)題。但是，軟件固有的復(fù)雜性、易變性和不可見(jiàn)性，使得軟件開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、代價(jià)高和質(zhì)量低的問(wèn)題依然存在。大量實(shí)踐統(tǒng)計(jì)表明：大系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)中70％的錯(cuò)誤是由需求和軟件設(shè)計(jì)階段引入的；而且錯(cuò)誤在系統(tǒng)中存在的時(shí)間愈長(zhǎng)則愈難發(fā)現(xiàn)，解決這些錯(cuò)誤的代價(jià)也愈高。

為了提高軟件需求和軟件設(shè)計(jì)的質(zhì)量，軟件工程界提出了需求分析工程技術(shù)和各種軟件建模技術(shù)。但是在需求與設(shè)計(jì)之間仍存在一條很難逾越的鴻溝，即缺乏能夠反映做決策的中間過(guò)程，從而很難有效地將需求轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的設(shè)計(jì)。為此，軟件體系結(jié)構(gòu)概念應(yīng)運(yùn)而生，并試圖在軟件需求與軟件設(shè)計(jì)之間架起一座橋梁，著重解決軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和需求向?qū)崿F(xiàn)平坦地過(guò)渡的問(wèn)題。

從機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言、過(guò)程式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言、形式化(半形式化)規(guī)格說(shuō)明語(yǔ)言(如體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言)發(fā)展過(guò)程中，可以發(fā)現(xiàn)：計(jì)算機(jī)語(yǔ)言越來(lái)越適合于開(kāi)發(fā)人員的思維活動(dòng)模型，代碼復(fù)用的級(jí)別也在不斷地提升。體系結(jié)構(gòu)技術(shù)的出現(xiàn)，使軟件復(fù)用從代碼復(fù)用發(fā)展到設(shè)計(jì)復(fù)用和過(guò)程復(fù)用。

鑒于軟件體系結(jié)構(gòu)的重要性，D.E.Perry將軟件體系結(jié)構(gòu)視為軟件開(kāi)發(fā)中第1類重要的設(shè)計(jì)對(duì)象。而Barry Boehm明確指出：“在沒(méi)有設(shè)計(jì)出體系結(jié)構(gòu)及其規(guī)則時(shí)，那么整個(gè)項(xiàng)目不能繼續(xù)下去，而且體系結(jié)構(gòu)應(yīng)該看做是軟件開(kāi)發(fā)中可交付的中間產(chǎn)品”。由此可見(jiàn)，體系結(jié)構(gòu)在軟件開(kāi)發(fā)中為不同的人員提供了共同交流的語(yǔ)言，并作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的抽象，為實(shí)現(xiàn)框架和構(gòu)件的共享與復(fù)用、基于體系結(jié)構(gòu)的軟件開(kāi)發(fā)提供了有力的支持。

6、軟件體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向

6.1 各種ADLs之間的信息互換

現(xiàn)有的ADLs大多是與領(lǐng)域相關(guān)的，所以難以描述不同領(lǐng)域的體系結(jié)構(gòu)。但這些針對(duì)不同領(lǐng)域的ADLs在某些方面又大同小異，造成資源的冗余。其實(shí)，大多數(shù)ADLs具有一系列的共同概念，如何用一種公共形式把各種語(yǔ)言綜合起來(lái)，使得能夠交換各種體系結(jié)構(gòu)描述信息，將是今后軟件體系結(jié)構(gòu)研究和實(shí)踐的重點(diǎn)之一。

6.2 設(shè)計(jì)工具和環(huán)境

軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既然作為軟件工程的一部分，它的計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)手段是相當(dāng)重要的。我們應(yīng)當(dāng)開(kāi)發(fā)出一些實(shí)現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)的描述、分析以及開(kāi)發(fā)成果的轉(zhuǎn)換的軟件工具，例如，把需求規(guī)格說(shuō)明自動(dòng)轉(zhuǎn)換為構(gòu)件等。目前關(guān)于這方面的研究成果很少，特別是可以應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中的工具和環(huán)境就更少。

6.3 體系結(jié)構(gòu)再工程

當(dāng)今軟件系統(tǒng)的規(guī)模變得越來(lái)越大，結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜。同時(shí)從頭開(kāi)始構(gòu)建的大系統(tǒng)數(shù)量在急劇地減少，因而很多遺留系統(tǒng)正在被逐步地利用。從遺留系統(tǒng)軟件代碼和系統(tǒng)中抽取結(jié)構(gòu)信息，經(jīng)過(guò)描述、統(tǒng)一、抽象、一般化與實(shí)例化等處理，可總結(jié)出系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。

在這種情況下，軟件再工程變得越來(lái)越重要，因?yàn)樗峁┝艘粭l把遺留系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為可進(jìn)化系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)可行的途徑，是一種可以改進(jìn)人們對(duì)軟件的理解和改進(jìn)軟件本身的活動(dòng)。這類研究的目的是為一些特定的應(yīng)用領(lǐng)域的軟件系統(tǒng)提供一些體系結(jié)構(gòu)框架，如控制系統(tǒng)、移動(dòng)機(jī)器人和用戶接口界面等。通過(guò)這些框架可以很方便地構(gòu)造—個(gè)新的軟件系統(tǒng)。

7、結(jié)束語(yǔ)

在現(xiàn)代軟件開(kāi)發(fā)中，軟件體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為一個(gè)很重要的部分，軟件在構(gòu)造之前的設(shè)計(jì)中必須明確軟件的體系結(jié)構(gòu)。一個(gè)好的、合理的軟件體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)成功的關(guān)鍵。軟件體系結(jié)構(gòu)給信息化社會(huì)帶來(lái)的好處已被人們公認(rèn)，軟件體系結(jié)構(gòu)的研究也在進(jìn)一步的完善和發(fā)展，并推動(dòng)著軟件不斷地前進(jìn)和發(fā)展。

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