基于UML的軟件體系結(jié)構(gòu)
摘要 本文描述了有助于軟件體系結(jié)構(gòu)開發(fā)和文檔化的一些體系結(jié)構(gòu)視點(diǎn)，為大型軟件體系結(jié)構(gòu)的開發(fā)提供實(shí)際的表示方法和技術(shù)。使用UML提供的大量構(gòu)造工具來描述軟件體系結(jié)構(gòu)，介紹了UML對軟件體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞 軟件體系結(jié)構(gòu)；UML；建模
中圖分類號(hào)TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2010）33-0230-02
0引言
軟件體系結(jié)構(gòu)（Software Architecture）是近年來軟件工程領(lǐng)域中的一個(gè)熱點(diǎn)研究方法。它的出現(xiàn)為軟件復(fù)用特別是設(shè)計(jì)方案的復(fù)用帶來了新的前景。體系結(jié)構(gòu)并非可運(yùn)行的軟件，確切的說，它是一種表示，這種表示使得軟件工程師能夠分析設(shè)計(jì)在滿足需求方面的效力，也能夠在在改變?nèi)匀幌鄬θ菀椎碾A段考慮體系結(jié)構(gòu)可能的選擇，還能夠減少和軟件構(gòu)造相關(guān)聯(lián)的風(fēng)險(xiǎn)。軟件體系結(jié)構(gòu)不包括硬件、網(wǎng)絡(luò)或物理體系結(jié)構(gòu)。軟件體系結(jié)構(gòu)不是整個(gè)系統(tǒng)的描述，而僅僅是系統(tǒng)內(nèi)的軟件和創(chuàng)建軟件所需環(huán)境的描述。
UML（Unified Modeling Language）統(tǒng)一建模語言,是用來對軟件密集系統(tǒng)進(jìn)行可視化建模的一種語言。UML為面向?qū)ο箝_發(fā)系統(tǒng)的產(chǎn)品進(jìn)行說明、可視化、和編制文檔的一種標(biāo)準(zhǔn)語言。UML作為一種模型語言，它使開發(fā)人員專注于建立產(chǎn)品的模型和結(jié)構(gòu)，而不是選用什么程序語言和算法實(shí)現(xiàn)。當(dāng)模型建立之后，模型可以被UML工具轉(zhuǎn)化成指定的程序語言代碼。
UML的出現(xiàn)及其與體系結(jié)構(gòu)研究結(jié)論的結(jié)合，為體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用帶來了新的契機(jī)。
1軟件體系結(jié)構(gòu)視點(diǎn)
軟件體系結(jié)構(gòu)視點(diǎn)是通過把UML圖的類型運(yùn)用到具體的體系結(jié)構(gòu)開發(fā)任務(wù)而確定的。每一個(gè)視點(diǎn)有具體的建模目標(biāo)和系統(tǒng)相關(guān)者。
表1所列的視點(diǎn)提供了一組高度概括的軟件描述。環(huán)境視圖提供了對系統(tǒng)邊界及系統(tǒng)發(fā)生交互的外部實(shí)體集合的概述。分析視圖提供了一個(gè)以建模為中心的實(shí)體的抽象集合。
表2給出了一個(gè)以描述軟件設(shè)計(jì)為目的的視點(diǎn)的集合。構(gòu)件、構(gòu)件交互及構(gòu)件狀態(tài)視圖提供了一個(gè)對于邏輯運(yùn)行結(jié)構(gòu)及其功能，以及它們之間通信的映射。子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)依賴視圖提供了一個(gè)子系統(tǒng)依賴關(guān)系和接口的圖形表示。分層子系統(tǒng)視圖提供了一個(gè)所有子系統(tǒng)高度抽象的視圖。邏輯數(shù)據(jù)視圖提供了構(gòu)件共有的數(shù)據(jù)模型描述。
通常，大型軟件系統(tǒng)的整體視圖時(shí)及其重要的。而一些視圖會(huì)被同時(shí)使用。例如，在構(gòu)件接口的設(shè)計(jì)中，通常要?jiǎng)?chuàng)建構(gòu)件視圖、設(shè)計(jì)交互視圖和構(gòu)件狀態(tài)視圖。
2實(shí)例系統(tǒng)
為了闡明大型系統(tǒng)的各方面的概念和視圖，選擇一銀行系統(tǒng)為范例。這個(gè)實(shí)例說明了一個(gè)完整的銀行系統(tǒng)。系統(tǒng)中的遺留部分，可以支持傳統(tǒng)的結(jié)算、存款和貸款業(yè)務(wù)。這部分包括用戶記錄存儲(chǔ)、交易歷史記錄和交易管理，也支持銀行職員和用戶查詢。遺留部分還包括和外部銀行、其他分支機(jī)構(gòu)、舊式ATM、銀行職員及客戶電話查詢的接口。新添加的部分，可以支持基于Web的用戶接口、雙向?qū)ず艚涌�、移�?dòng)電話瀏覽器訪問接口、增強(qiáng)型ATM和連接分支結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)型接口。網(wǎng)絡(luò)用戶和移動(dòng)電話和瀏覽器接口不僅支持傳統(tǒng)的賬目查詢，還可以支持股票證�掛歷，資金電子過戶，支票付款和賬目轉(zhuǎn)賬。出納員、賬戶經(jīng)理和信貸員接口屬于基于企業(yè)網(wǎng)的新式接口。
2.1系統(tǒng)環(huán)境和領(lǐng)域分析
在系統(tǒng)環(huán)境和領(lǐng)域分析中需要構(gòu)件最高層次的體系結(jié)構(gòu)所需的幾種整體來表示，包括環(huán)境視圖、概念圖和整體分析視圖。概念圖比較隨意也不穩(wěn)定，沒有特定的建模方式。
環(huán)境視點(diǎn)包括系統(tǒng)和系統(tǒng)有接口的外部實(shí)體及系統(tǒng)和這些實(shí)體的接口，目的是使用一個(gè)視圖來描述所有外部實(shí)體及它們之間的接口信息。環(huán)境視圖往往是體系結(jié)構(gòu)組創(chuàng)建的第一個(gè)系統(tǒng)視圖，包括系統(tǒng)和外部系統(tǒng)之間的接口及系統(tǒng)和人的接口。圖1描述了銀行系統(tǒng)的環(huán)境視圖。
環(huán)境視圖中，操作者的名字應(yīng)該與定義的角色相匹配貨相互映射，操作者的角色可以有不同的等級(jí)。例如，網(wǎng)絡(luò)操作者可以進(jìn)一步細(xì)分為ATM網(wǎng)絡(luò)操作者和局域網(wǎng)設(shè)備操作者。
整體分析視點(diǎn)提供了一個(gè)關(guān)于問題領(lǐng)域的一致看法，獨(dú)立于任何細(xì)節(jié)之外。該視點(diǎn)提供實(shí)體集以及對它們之間的關(guān)系、屬性和行為的表示方法，可以用來構(gòu)造分層子系統(tǒng)視圖和子系統(tǒng)接口以來試圖，主要用來幫助理解系統(tǒng)中的關(guān)鍵實(shí)體，用來構(gòu)建系列化的部件。
2.2 事物和數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)
圖2邏輯數(shù)據(jù)模型
邏輯數(shù)據(jù)體系結(jié)構(gòu)描述了實(shí)體的結(jié)構(gòu)或形式、數(shù)據(jù)關(guān)系，以及約束。邏輯數(shù)據(jù)體系結(jié)構(gòu)通常被稱作為數(shù)據(jù)框架或者邏輯數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)框架采用的帶有屬性的UML類來表述。
邏輯數(shù)據(jù)視點(diǎn)概括了系統(tǒng)中所有主要數(shù)據(jù)實(shí)體，是一個(gè)關(guān)注于屬性和關(guān)系的UML視圖。在該視圖中只包括由多個(gè)構(gòu)件或者子系統(tǒng)共享的數(shù)據(jù)實(shí)體。圖2描述了銀行系統(tǒng)的邏輯數(shù)據(jù)模型。
3結(jié)論
本文以銀行系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)為例，介紹了如何利用UML的視點(diǎn)建模。使用了用例圖描述說明外部系統(tǒng)角色和設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)，使用類圖描述了實(shí)體集的關(guān)鍵數(shù)據(jù)視圖。
設(shè)計(jì)軟件的過程中應(yīng)通過一系列視圖展開，并在單一的結(jié)算中直接實(shí)現(xiàn)所有的內(nèi)容。體系結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)的映射，它定義了系統(tǒng)的不同組成部分、它們之間的關(guān)系和交互、通信機(jī)制、以及如何修改系統(tǒng)組件、如何添加新組件等整體規(guī)則。好的體系結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的功能和非功能兩個(gè)方面。使用UML的過程是以體系結(jié)構(gòu)為中心的，并且在過程的早期就要建立這個(gè)體系結(jié)構(gòu)。
參考文獻(xiàn)
[1]Booth G, Rumbaugh J, Jacobson I.The Unified Modeling Language User Guide[M],1999.
[2]JosephSchmuller.UML基礎(chǔ)案例與應(yīng)用[M].李虎，王美英，萬里威，譯.北京：人民郵電出版社，2002，6.
[3]Young Joon Yang,Soon Yong Kim,Gui Ja Choi,Eun Sook Cho,Chul JinKi,Soo Dong Kim.A UML-based object-orientedframework development methodology[J].Software Engi neering Conference, 1998. Proceedings.1998 Asia Pacific，1998，12：2-4.
[4]馬重明，張學(xué)旺，范時(shí)平.基于UML的軟件體系結(jié)構(gòu)開發(fā)方法[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2006，42(4)：118-120.
