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  • 软件设计与体系结构

    2014-01-25 00:56:20
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    董威-软件设计与体系结构(第2版)-PPT课件.zip-3-4-形式化方法.ppt

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    原文件部分截取内容:

    形式化方法

    董威 教授

    wdong@nudt.edu.cn

    国防科技大学计算机学院

    软件设计与体系结构

    形式化方法

    传统工程技术往往能在进行产品生产之前,通过建立模型进行演算、测试和验证,从而保证产品生产出来后具有期望的性质。

    软件工程的目标:Develop reliable systems

    形式化方法:

    Mathematical languages, techniques and tools

    Used to specify and verify systems

    Goal: Help engineers construct more reliable systems

    2

    形式化方法

    形式化规约(Formal Specification)

    使用具有严格数学定义语法和语义的语言刻画软件系统及其性质。

    形式化验证(Formal Verification)

    在形式化规约的基础上验证系统是否满足所期望性质的过程。

    Verifier

    Property

    System

    Yes/No

    3

    (1)形式化规约

    对系统的不同方面进行描述

    功能行为(Functional behavior)

    时序行为(Timing behavior)

    性能特征(Performance characteristics)

    内部结构(Internal structure)

    实时约束(Real-time constraints)

    安全策略(Security policies)

    体系结构(Architectural design)

    ……

    4

    一个简单的例子——求最大公约数

    非形式化描述:寻找能够整除两个给定自然数的最大自然数。

    形式化描述:a和b是两个自然数,它们的最大公约数是

    规约语言

    5

    各种形式化规约

    顺序系统的形式化规约

    侧重于对状态空间的描述,利用集合、关系和函数等离散结构表达系统的状态和迁移

    Z 、VDM 等

    并发系统的形式化规约

    侧重于对系统并发特性的描述,用序列、树、偏序等来表达系统的行为

    CSP、CCS、状态图、时序逻辑等

    6

    (2)形式化分析与验证

    模型检验

    通过搜索待验证软件系统模型的有穷状态空间来检验系统的行为是否具备预期性质的一种自动验证技术。

    定理证明

    将软件系统和性质都用逻辑方法来规约,通过基于公理和推理规则组成的形式系统,以如同数学中定理证明的方法来证明软件系统是否具备所期望的性质。

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    无论是应用软件、游戏软件,即使是直接打开编辑器,完成了全部编码,也必然经历过从用例、数据到细节的详细设计过程。
    这一篇博客,是用XMIND生成的markdown文件写成,确实很方便。

    第4章 4.1-4.4

    4.1 UML设计过程

    用例:用例图 顺序图

    顶层架构:包图 类图

    界面:类图 状态图

    界面跳转

    数据模型,设计精化,类设计,构件部署

    4.2 用例分析与设计

    用例图:各个参与者,所有功能

    某个功能的顺序图

    4.3 概念模型和顶层架构

    概念模型

    • 边界类boundary

      • 界面View
        外部接口:比如访问网站后台。
        通信协议:软件和网站后台的消息收发格式,比如http请求。
        环境隔离
      • (可选:加入消息封装 UIeventLiestenner,AllMsg
        使得控制类、业务类、数据库访问类、实体类
        和设备、终端类型无关) MVC,MVVM,MVP架构
    • 控制类 control

    • 实体类 entity

    包图

    • 了解MVC多层架构

    类图

    4.4 界面设计

    一个界面的类图

    界面跳转的状态图

    第4章 4.5~4.8

    4.5 数据模型

    用类图设计表结构

    • 字段,主键,外键
    • 一对多,多对多

    实体类entity

    • 和表一一对应
    • 父类、子类、聚集(A成员变量是B、B的集合)
      更多的辅助数据

    4.6 设计精化

    精化软件架构

    • 用户交互层package

      • 设备
        控制台
        实体类

    精化软件构成类

    • 控制层

      • 新增银行信息
        读取类

    精化交互模型

    • 详细的取钱顺序图(详细设计)

    精化类之间的关系

    • 消息和数据传递(详细设计):
      全局对象R,单件模式
      成员变量、函数参数、局部对象
    • 关联类、中间类

    4.7 类设计

    类的属性和操作

    • 详细的类图(详细设计)

    类的行为模型

    • 状态图、活动图(流程图)、顺序图

    4.8 部署模型

    ATM终端,移动终端,后台服务器等等

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  • 主要是软件设计模式及组件设计的PPT。这份PPT是两三本书的综合,包含了软件设计的准则,软件设计模式,组件设计等知识点。
  • 注意:①因为我使用的幕布进行整理,所以导出的是.mm文件,需要有思维导图工具才可以看,请千万注意这点。 ②讲义这个选项请忽视,...注意是红皮的软件体系结构与设计--秦航,名字我可能记混了,但是的确是红本本的书
  • 教案包含体系结构的学习、结构模式的介绍、行为模式的介绍、设计模式的介绍和创建型模式的介绍。
  • 实验一 Servlet 实验二 JSP 实验三 Struts2(一) 实验四 Struts2(二) 17 实验五 Ajax 25 实验六 Hibernate 实验七 企业级软件分层模型 实验八 SSH整合
  • 三十、软件体系结构的意义:1)体系结构是风险承担者进行交流手段2)体系结构是早期设计决策的体现3)软件体系结构是可传递和重用模型 三十一、软件过程:需求分析->建立体系结构->设计->实现->测试   转载...

    一、项目两个基本属性:临时性;独特性(唯一性)

    二、项目的生命周期:项目启动、项目规划、项目执行、项目监控和项目收尾

    任何项目的目标都是力求:时间最短、费用最少、质量最高

    三、项目立项一般需要经过如下5个步骤:1)识别发起项目  2)论证项目  3)申请项目  4)审核项目5)确定项目/立项

    四、可行性分析一般从一下8个方面进行展开:1)战略评估 2)操作性评估 3)计划评估 4)技术评估 5)社会评估 6)市场评估7)经济评估8)风险评估

    五、5种经济性评估指标:1)净利润  2)净现值 3)内部收益率  4)投资回收率 5)投资回报率

    六、招投标过程:招标、投标、开标、评标、中标

    七、软件合同管理流程分为4个阶段:

    1)合同前准备  2)签署合同  3)合同履行  4)合同收尾

    五、范围管理的5个主要过程:1)收集需求  2)定义范围  3)创建工作分解结构  4)核实范围5)控制范围

    六、收集需求的方法一般有8种访谈、焦点小组会议、引导式研讨会、群体创新技术、群体决策技术、问卷调查、观察、原型法

    七、软件需求分为功能性需求和非功能需求两大类;细分又可以分为三个层次; 1)业务需求 2)用户需求 3)功能需求 4)系统需求 5)业务规则 6)质量属性 7)性能需求 8)对外接口 9)约束条件

    八、成功需求的标准:明确性;完整性;一致性;可测试性

    九、三种基本的项目组织结构:职能式项目组织结构;项目式组织结构;矩阵式项目组织结构

    十、软件项目估算主要包括:规模估算、工作量估算、成本估算

    十一、风险的两个属性:可能性;损失

    十二、风险暴露量=风险概率 X 损失

    十三、风险应对策略主要包括一下几种:1)风险规避2)风险转移3)购买关于风险的信息4)消除产生风险的根源5)减轻风险6)接受风险7)控制风险8)发布风险 9)以上策略可以同时采取几种策略。

    十四、软件质量管理的主要内容包括:1)编制软件项目的质量计划2)软件质量保证3)软件质量控制

    十五、软件质量控制的主要活动包括:1)技术评审 2)代码走查 3)代码评审 4)单元测试 5)集成测试 6)系统测试 7)缺陷追踪

    十六、配置管理过程中的主要活动:1)配置项的标识2)配置管理环境的建立3)版本控制4)变更控制5)配置审核6)配置状态报告

    十七、进度编制的基本方法:1)关键路径法2)正推法3)逆推法4)时间压缩法5)赶工(Crash)6)快速跟进(Fast tracking:搭接)

     

    十八、软件项目收尾流程:1)判断项目收尾状态2)申请结束项目3)项目收尾4)项目评估

    十九、软件危机的表现 :1)软件成本日益增长 2)开发进度难以控制3)软件质量差4)软件维护困难

    二十、软件危机的原因 :1)用户需求不明确 2)缺乏正确的理论指导3)软件规模越来越大4)软件复杂度越来越高

    二十一、如何克服软件危机 :1)人们面临的不光是技术问题,更重要的是管理问题。管理不善必然导致失败 。2)要提高软件开发效率,提高软件产品质量,必须采用工程化的开发方法与工业化的生产技术。3)在技术上,应该采用基于重用的软件生产技术;在管理上,应该采用多维的工程管理模式。

    二十二、软件体系结构建模的种类 :1)结构模型2)框架模型3)动态模型4)过程模型5)功能模型

    二十三、“4+1”模型概述 :

    最终用户:功能需求              编程人员:软件管理

    系统集成人员:性能                 系统工程人员:系统

    可扩充性、吞吐量等                 拓扑、安装、通信等

     

    二十四、软件体系结构描述方法的种类 :1)图形表达工具2)模块内连接语言 3)基于软构件的系统描述语言4)软件体系结构描述语言

    二十五、软件设计的具体任务:1)制定规范(制定在设计时应该共同遵守的标准,以便协调组内各成员的工作。)2)结构设计(基于功能层次结构建立系统。)3)处理方式设计(确定算法,评估算法的性能,确定模块间的控制方式:周转时间;响应时间;吞吐量;精度,确定外部信号的接收发送形式)4)数据结构及数据库设计( 1数据结构的设计:目的:保证数据完整性和安全性2数据库设计:目的:确定数据库的模式、子模式。3数据的保护性设计)5)可靠性设计(质量设计)6)编写软件设计文档7)设计审查和复审(可追溯性:需求复盖确认 ;  接口:内部接口与外部接口定义的确认; 风险:确认技术条件、预算范围。 实用性:确认对于需求的实用性。技术清晰度:确认代码的可实现性;  可维护性:确认可维护性; 质量:确认质量特征; 各种选择方案:选择方案的标准; 限制:评估限制的现实性,与需求的一致性)8)其它具体问题:对文档、可测试性、设计过程等进行评估 9)详细设计

     

     

     

     

    二十六、软件设计的目标

    软件设计的最终目标:取得最佳方案

    1)节省开发费用、2)降低资源消耗、3)缩短开发时间、4)能够赢得较高的生产效率、5)较高的可靠性、6)可维护性的方案。

    二十七、开发的软件满足以下特点:1)功能、性能都符合指定的要求;2)软件是可维护的,可方便地进行修改 ;3)除了代码,还有一套配置齐全的文档。

    二十八、用例图:用于显示若干角色以及这些角色与系统提供的用例之间的连接关系。用例是系统提供的功能的描述

    类图:表示系统中的类和类与类之间的关系,它是对系统静态结构的描述

    序列图:用来反映若干个对象之间的动态协作关系,也就是随着时间的推移,对象之间是如何交互的

    协作图:描述对象间的协作关系,协作图跟序列图相似,显示对象间的动态合作关系。如果强调时间和顺序,则使用序列图;如果强调上下级关系,则选择协作图。这两种图合称为交互图。  

    状态图:描述类的对象所有可能的状态以及事件发生时状态的转移条件。通常,状态图是对类图的补充

    活动图:描述满足用例要求所要进行的活动以及活动间的约束关系,有利于识别并行活动

    构件图:描述代码构件的物理结构及各构件之间的依赖关系

    部署图:部署图定义系统中软硬件的物理体系结构

    二十八、管道和过滤器风格的优点:1)使得软构件具有良好的隐蔽性和高内聚、低耦合的特点;2)允许设计者将整个系统的输入/输出行为看成是多个过滤器的行为的简单合成;3)支持软件重用。只要提供适合在两个过滤器之间传送的数据,任何两个过滤器都可被连接起来;4)系统维护和增强系统性能简单。新的过滤器可以添加到现有系统中来;旧的可以被改进的过滤器替换掉;5)允许对一些如吞吐量、死锁等属性的分析;6)支持并行执行。每个过滤器是作为一个单独的任务完成,因此可与其它任务并行执行。

    二十九、管道和过滤器的缺点:1)通常导致进程成为批处理的结构。这是因为虽然过滤器可增量式地处理数据,但它们是独立的,所以设计者必须将每个过滤器看成一个完整的从输入到输出的转换;2)不适合处理交互的应用。当需要增量地显示改变时,这个问题尤为严重;3)因为在数据传输上没有通用的标准,每个过滤器都增加了解析和合成数据的工作,这样就导致了系统性能下降,并增加了编写过滤器的复杂性。

    三十、软件体系结构的意义:1)体系结构是风险承担者进行交流手段2)体系结构是早期设计决策的体现3)软件体系结构是可传递和重用模型

    三十一、软件过程:需求分析->建立体系结构->设计->实现->测试

     

    转载于:https://www.cnblogs.com/nqdxt/p/11417192.html

    展开全文
  • 主要介绍了软件设计中的常用模式--创建型模式,使用java语言。
  • 软件详细设计 自选一个项目,完成一个模块的详细设计,具体包括: 1.描述清楚项目名称,模块功能 2.UML类图 3.正向工程源码 public class Ability { String abilityName=null; public Ability(){ } ...

    一.软件详细设计
    自选一个项目,完成一个模块的详细设计,具体包括:
    1.描述清楚项目名称,模块功能
    2.UML类图
    3.正向工程源码

    public class Ability {
    	    String abilityName=null;
    
    	    public Ability(){
    
    	    }
    	    public String getAbilitylName() {
    	        return abilityName;
    	    }
    
    	    public void setAbilityName(String abilityName) {
    	        this.abilityName = abilityName;
    	    }
    	}
    
    	public class Learn extends Ability{
    
    	    public Learn(String abilityName) {
    	        super();
    	        this.abilityName = abilityName;
    	    }
    	    public void JavaClass(){
    	        System.out.println(this.abilityName+"我擅长Java语言!");
    	    }
    	    public void math(){
    	        System.out.println(this.abilityName+"我擅长高等数学!");
    	    }
    	}
    	public class Sports extends Ability{
    	    public Sports(String abilityName) {
    	        super();
    	        this.abilityName = abilityName;
    	    }
    	    public void run(){
    	        System.out.println(this.abilityName+"我擅长长跑!");
    	    }
    	    public void climb(){
    	        System.out.println(this.abilityName+"我擅长攀岩!");
    	    }
    	}public class Main {
    	    public static void main(String[] args) {
    	        Ability abilityLearn = new Learn("学习能力");
    	        Learn learn = (Learn) abilityLearn;
    	        learn.JavaClass();
    	        learn.math();
    	        Ability abilitySports = new Sports("运动能力");
    	        Sports sports = (Sports) abilitySports;
    	        sports.run();
    	        sports.climb();
    	    }
    	}
    

    二.软件设计模式:单例模式类图及两种实现方式源码(自定义类)
    在这里插入图片描述

    双重检查模式DCL:
    public class Singleton {  
          private volatile static Singleton singleton;  
          private Singleton (){
          }   
          public static Singleton getInstance() {  
          if (instance== null) {  
              synchronized (Singleton.class) {  
              if (instance== null) {  
                  instance= new Singleton();  
              }  
             }  
         }  
         return singleton;  
         }  
     }  
    静态内部类实现:
    public class Singleton {
        private Singleton() {
        }
    
        public static Singleton getInstance() {
            return SingletonHolder.instance;
        }
    
        /**
         * 静态内部类
         */
        private static class SingletonHolder {
            private static Singleton instance = new Singleton();
        }
    }
    

    三.软件设计模式:简单工厂模式类图及源码在这里插入图片描述

    package Operation;   
    public abstract class Operation {   
        double numberA=0;   
        double numberB=0;    
        public double getNumberA() {   
            return numberA;   
        }   
        public void setNumberA(double numberA) {   
            this.numberA = numberA;   
        }   
    public double getNumberB() {   
            return numberB;   
        }   
        public void setNumberB(double numberB) {   
            this.numberB = numberB;   
        }   
        public abstract double operate();   
    }  
    
    
     加类:
     
    Java代码 
    package Operation;   
      
    public class Add extends Operation {   
        @Override  
        public double operate() {   
            return numberA+numberB;   
        }   
    }  
    
    
     减类:
     
    Java代码 
    package Operation;   
    public class Sub extends Operation {   
        @Override  
        public double operate() {   
            return numberA-numberB;   
        }   
    }  
    
    
     乘类:
     
    Java代码 
    package Operation;   
    public class Mul extends Operation {   
        @Override  
        public double operate() {   
            return numberA*numberB;   
        }   
    }  
    
    
     除类:
    Java代码 
    package Operation;   
    import java.io.IOError;   
    public class Div extends Operation {   
        @Override  
        public double operate() {   
            try {   
                return numberA/numberB;   
            } catch (IOError e) {   
                System.out.println("除数不能为空!");   
                return 0;   
            }   
        }   
    }  
    
    工厂类:
     
    Java代码 
    import Operation.Add;   
    import Operation.Div;   
    import Operation.Mul;   
    import Operation.Operation;   
    import Operation.Sub;   
      
    public class OperationFactory {   
        public static Operation createOperation(char operate){   
            Operation operation=null;   
            switch (operate) {   
            case '+':   
                operation=new Add();   
                break;   
            case '-':   
                operation=new Sub();   
                break;   
            case '*':   
                operation=new Mul();   
                break;     
            case '/':   
                operation=new Div();   
                break;   
            }   
            return operation;   
        }   
    }  
    
    
     客户端:
    Java代码 
    import Operation.Operation;   
    public class Client {   
        public static void main(String[] args) {   
            Operation operation = OperationFactory.createOperation('*');  
            operation.setNumberA(12);   
            operation.setNumberB(6);   
            System.out.println(operation.operate());   
        }   
    }  
    

    四.设计软件模式:模板方法模式类图及源码
    在这里插入图片描述

    package com.amosli.dp.behavior.template;
    public abstract class AbstractClass {
    public  void templateMethod(){
    primitiveMethod1();
    primitiveMethod2();
    }
    public abstract void  primitiveMethod1();
    public abstract void  primitiveMethod2();
    }
    
    
    
    package com.amosli.dp.behavior.template;
    public class ConcreteClassA extends AbstractClass{
    @Override
    public void primitiveMethod1() {
    System.out.println("ConcreteClassA primitive method 1...");
    }
    @Override
    public void primitiveMethod2() {
    System.out.println("ConcreteClassA primitive method 2...");
    }
    }
    
    
    
    package com.amosli.dp.behavior.template;
    public class ConcreteClassB extends AbstractClass{
    @Override
    public void primitiveMethod1() {
    System.out.println("ConcreteClassB primitive method 1...");
    }
    @Override
    public void primitiveMethod2() {
    System.out.println("ConcreteClassB primitive method 2...");
    }
    }
    
    
    package com.amosli.dp.behavior.template;
    public class Client {
    public static void main(String[] args) {
    AbstractClass abstractClass = new ConcreteClassA();
    abstractClass.templateMethod();
    abstractClass = new ConcreteClassB();
    abstractClass.templateMethod();
    }
    }
    

    五.软件架构:请阐述分布式服务框架Dubbo,包括:
    1)Dubbo是什么
    2)Dubbo有什么用
    3)为什么使用Dubbo
    4)什么时候使用Dubbo
    答:1、Dubbo是什么?

    Dubbo是阿里巴巴开源的基于 Java 的高性能 RPC 分布式服务框架,现已成为 Apache 基金会孵化项目,是一个分布式服务框架,致力于提供高性能和透明化的RPC远程服务调用方案,以及SOA服务治理方案。

    2、为什么要用Dubbo?

    因为是阿里开源项目,国内很多互联网公司都在用,已经经过很多线上考验。内部使用了 Netty、Zookeeper,保证了高性能高可用性。

    使用 Dubbo 可以将核心业务抽取出来,作为独立的服务,逐渐形成稳定的服务中心,可用于提高业务复用灵活扩展,使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。

    当网站规模达到了一定的量级的时候,普通的MVC框架已经不能满足我们的需求,于是分布式的服务框架和流动式的架构就凸显出来了。

    3.有什么用

    1.透明化的远程方法调用,就像调用本地方法一样调用远程方法,只需简单配置,没有任何API侵入。
    2.软负载均衡及容错机制,可在内网替代F5等硬件负载均衡器,降低成本,减少单点。
    3. 服务自动注册与发现,不再需要写死服务提供方地址,注册中心基于接口名查询服务提供者的IP地址,并且能够平滑添加或删除服务提供者。
    Dubbo的存在简单来说就是要减小service层的压力。

    4.什么时候使用
    当网站变大后,不可避免的需要拆分应用进行服务化,以提高开发效率,调优性能,节省关键竞争资源等。

    当服务越来越多时,服务的URL地址信息就会爆炸式增长,配置管理变得非常困难,F5硬件负载均衡器的单点压力也越来越大。

    当进一步发展,服务间依赖关系变得错踪复杂,甚至分不清哪个应用要在哪个应用之前启动,架构师都不能完整的描述应用的架构关系。

    六.软件架构:请阐述Redis,包括:
    1)Redis是什么
    2)Redis有什么用
    3)为什么使用Redis
    4)什么场景下使用Redis

    答:1 redis是什么?

    通常而言目前的数据库分类有几种,包括 SQL/NSQL,,关系数据库,键值数据库等等 等,分类的标准也不以,Redis本质上也是一种键值数据库的,但它在保持键值数据库简单快捷特点的同时,又吸收了部分关系数据库的优点。从而使它的位置处于关系数据库和键值数 据库之间。Redis不仅能保存Strings类型的数据,还能保存Lists类型(有序)和Sets类型(无序)的数据,而且还能完成排序(SORT) 等高级功能,在实现INCR,SETNX等功能的时候,保证了其操作的原子性,除此以外,还支持主从复制等功能。

    2 Redis有什么用?

    通常局限点来说,Redis也以消息队列的形式存在,作为内嵌的List存在,满足实时的高并发需求。而通常在一个电商类型的数据处理过程之中,有关商品,热销,推荐排序的队列,通常存放在Redis之中,期间也包扩Storm对于Redis列表的读取和更新。

    3、为什么使用

    解决应用服务器的cpu和内存压力

    减少io的读操作,减轻io的压力

    关系型数据库的扩展性不强,难以改变表结构

    4、什么时候用:

    数据高并发的读写

    海量数据的读写

    对扩展性要求高的数据

    七.软件架构:请阐述RabbitMQ,包括:
    1)RabbitMQ是什么
    2)RabbitMQ有什么用
    3)为什么使用RabbitMQ
    4)什么场景下使用RabbitMQ

    答:1.什么是rabbitmq
    RabbitMQ是支持持久化消息队列的消息中间件。应用在上下游的层次级业务逻辑中,上级业务逻辑相当于生产者发布消息,下级业务逻辑相当于消费者接受到消息并且消费消息。
    采用AMQP高级消息队列协议的一种消息队列技术,最大的特点就是消费并不需要确保提供方存在,实现了服务之间的高度解耦

    2.为什么要使用rabbitmq
    1.在分布式系统下具备异步,削峰,负载均衡等一系列高级功能;
    2.拥有持久化的机制,进程消息,队列中的信息也可以保存下来。
    3.实现消费者和生产者之间的解耦。
    4.对于高并发场景下,利用消息队列可以使得同步访问变为串行访问达到一定量的限流,利于数据库的操作。
    5.可以使用消息队列达到异步下单的效果,排队中,后台进行逻辑下单。

    3、有什么用:
    1.解耦,系统A在代码中直接调用系统B和系统C的代码,如果将来D系统接入,系统A还需要修改代码,过于麻烦!

    2.异步,将消息写入消息队列,非必要的业务逻辑以异步的方式运行,加快响应速度

    3.削峰,并发量大的时候,所有的请求直接怼到数据库,造成数据库连接异常
    4.什么时候使用rabbitmq的场景
    1.服务间异步通信
    2.顺序消费
    3.定时任务
    4.请求削峰

    八、SpringAOP体现了哪些软件设计原则,有什么好处
    开闭原则、里式替换原则、依赖倒置原则、单一职责原则、接口隔离原则、迪米特原则
    Aop优点减少重复代码,提高开发效率,不修改源码对已有方法进行增强。

    九、Spring中的IOC体现了哪些软件设计原则?有什么好处
    开闭原则、里式替换原则、依赖倒置原则、单一职责原则、接口隔离原则、迪米特原则、合成复用原则、
    优点:当下层需要改变时,只要接口及接口功能不变,则上层不需要做任何改变,甚至可以在不改动上层代码是将下层整个替换掉

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空空如也

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软件设计与体系结构