基于体系结构的开发模型
传统的软件开发过程可以划分为从概念直到实现的若干个阶段,包括问题定义、需求分析、软件设计、软件实现及软件测试等。如果采用传统的软件开发模型,软件体系结构的建立应位于需求分析之后,概要设计之前。
传统软件开发模型存在开发效率不高,不能很好地支持软件重用等缺点。ABSD模型把整个基于体系结构的软件过程划分为体系结构需求、设计、文档化、复审、实现和演化6个子过程。
体系结构需求
1.需求获取
体系结构需求一般来自3个方面,分别是系统的质量目标、系统的商业目标和系统开发人员的商业目标。软件体系结构需求获取过程主要是定义开发人员必须实现的软件功能,使得用户能完成他们的任务,从而满足业务上的功能需求。与此同时,还要获得软件质量属性,满足一些非功能需求。
2.标识构件
第1步:生成类图。生成类图的CASE工具有很多,例如Rational Rose 2000 能自动生成类图。
第2步:对类进行分组。在生成的类图基础上,使用一些标准对类进行分组可以大大简化类图结构,使之更清晰。一般地,与其他类隔离的类形成一个组,由概括关联的类组成一个附加组,由聚合或合成关联的类也形成一个附加组。
第3步:把类打包成构件。把在第2步得到的类簇打包成构件,这些构件可以分组合并成更大的构件。
3.架构需求评审
组织一个由不同代表(如分析人员、客户、设计人员和测试人员)组成的小组,对体系结构需求及相关构件进行仔细地审查。审查的主要内容包括所获取的需求是否真实地反映了用户的要求;类的分组是否合理,构件合并是否合理等。必要时,可以在“需求获取一标识构件一需求评审”之间进行迭代。
体系结构设计
1.提出软件体系结构模型
在建立体系结构的初期,选择一个合适的体系结构风格是首要的。在这个风格的基础上,开发人员通过体系结构模型,可以获得关于体系结构属性的理解。此时,虽然这个模型是理想化的(其中的某些部分可能错误地表示了应用的特征),但是,该模型为将来的实现和演化过程建立了目标。
2.把已标识的构件映射到软件体系结构中
把在体系结构需求阶段已标识的构件映射到体系结构中,将产生一个中间结构,这个中间结构只包含那些能明确适合体系结构模型的构件。
3.分析构件之间的相互作用
为了把所有已标识的构件集成到体系结构中,必须认真分析这些构件的相互作用和关系。
4.产生软件体系结构
一旦决定了关键构件之间的关系和相互作用,就可以在第2阶段得到的中间结构的基础上进行精化。
5.设计评审
一旦设计了软件体系结构,必须邀请独立于系统开发的外部人员对体系结构进行评审。
体系结构文档化
体系结构文档化过程的主要输出结果是两个文档:体系结构规格说明和测试体系结构需求的质量设计说明书。生成需求模型构件的精确的形式化的描述,作为用户和开发者之间的一个协约。软件体系结构的文档要求与软件开发项目中的其他文档是类似的。文档的完整性和质量是软件体系结构成功的关键因素。文档要从使用者的角度进行编写,必须分发给所有与系统有关的开发人员,且必须保证开发者手上的文档是最新的。
体系结构复审
复审的目的是标识潜在的风险,及早发现体系结构设计中的缺陷和错误,包括体系结构能否满足需求、质量需求是否在设计中得到体现、层次是否清晰、构件的划分是否合理、文档表达是否明确、构件的设计是否满足功能与性能的要求等。
体系结构实现
所谓“实现”就是要用实体来显示出一个软件体系结构,即要符合体系结构所描述的结构性设计决策,分割成规定的构件,按规定方式互相交互。
整个实现过程是以复审后的文档化的体系结构说明书为基础的,每个构件必须满足软件体系结构中说明的对其他构件的责任。这些决定即实现的约束是在系统级或项目范围内给出的,每个构件上工作的实现者是看不见的。
在体系结构说明书中,已经定义系统中的构件与构件之间的关系。因为在体系结构层次上,构件接口约束对外唯一地代表了构件,所以可以从构件库中查找符合接口约束的构件,必要时开发新的满足要求的构件。然后,按照设计提供的结构,通过组装支持工具把这些构件的实现体组装起来,完成整个软件系统的连接与合成。
最后一步是测试,包括单个构件的功能性测试和被组装的应用的整体功能和性能测试。
体系结构的演化
在构件开发过程中,用户的需求可能还有变动。在软件开发完毕正常运行后,由一个单位移植到另一个单位,需求也会发生变化。在这两种情况下,就必须相应地修改软件体系结构,以适应已发生变化的软件需求体系结构演化是使用系统演化步骤去修改应用,以满足新的需求。主要包括以下6个步骤。
1.需求变化归类
首先必须对用户需求的变化进行归类,使变化的需求与已有构件对应。对找不到对应构件的变动,也要做好标记,在后续工作中,将创建新的构件,以对应这部分变化的需求。
2.制订体系结构演化计划
在改变原有结构之前,开发组织必须制订一个周密的体系结构演化计划,作为后续演化开发工作的指南。
3.修改、增加或删除构件
在演化计划的基础上,开发人员可根据在第1步得到的需求变动的归类情况,决定是否修改或删除存在的构件、增加新构件。最后,对修改和增加的构件进行功能性测试。
4.更新构件的相互作用
随着构件的增加、删除和修改,构件之间的控制流必须得到更新。
5.构件组装与测试
通过组装支持工具把这些构件的实现体组装起来,完成整个软件系统的连接与合成,形成新的体系结构。然后对组装后的系统整体功能和性能进行测试。
6.技术评审
对以上步骤进行确认,进行技术评审。评审组装后的体系结构是否反映需求变动、符合用户需求。如果不符合,则需要在第2到第6步之间进行迭代。在原来系统上所做的所有修改必须集成到原来的体系结构中,完成一次演化过程。