chap7模式与对象设计系统体系结构建模

统一建模语言第七章模式与对象设计

——系统体系结构建模舒新峰了解软、硬件系统体系结构模型的建模方法与步骤掌握UML中构件、构件接口和构件模型图的描述方法掌握UML中配置图的描述方法掌握配置图中节点、构件和对象之间的关系本章目的：系统体系结构建模1系统体系结构建模UML提供两种系统体系结构描述图：构建图(ComponentDiagram)描述组成系统的物理构件极其联系，表达系统代码本身的结构。配置图(DeploymentDiagram)

描述系统软件结构与硬件结构之间的关系，表达运行时系统结构。配置图由节点构成，节点表示系统的硬件，构件在节点上运行

系统体系结构建模分为软件体系结构建模和硬件体系结构建模。前者对系统的用例、类、对象、接口以及相互间的交互和协作进行描述；后者对系统构件、节点的配置进行描述。1.1软件系统体系结构模型软件系统体系结构模型是系统的逻辑体系结构模型。系统的复杂功能由不同的模型元素及关系来表达，并使用包机制进行组织与管理。●软件系统体系结构模型的作用：指出系统应该具有的功能；为完成这些功能，涉及到哪些类，这些类之间如何相互联系；类和它们的对象如何协作才能实现这些功能；指明系统中各功能实现的先后时间顺序；根据软件系统体系结构模型，制定出相应的开发进度计划。通用三层软件体系结构●界面层●业务层●数据库层●通用界面层 设置连接运行环境（硬件、OS、编程语言等）的接口界面和用户窗口使用的接口界面及支持系统。包括：系统接口界面类包：连接运行环境的接口界面类，使得开发软件可以与运行环境无缝连接。用户窗口包：人机交互的界面类，提供使用系统的功能的交互界面。继承系统接口界面类。备用构建包：已有（商业或自己开发）的标准构件，可降低开发成本。●系统业务对象层（业务逻辑层） 设置用户窗口与系统各种具体功能服务的接口界面的连接，通过对业务对象的有效管理，以及“遗留系统”有效的包装和利用，实现预期业务功能：系统服务接口界面包：设置窗口与具体功能服务接口界面的连接。业务对象管理包：对业务对象的有效果管理。外部业务对象包：对历史“遗留系统”进行有效封装与利用，成为参与系统功能实现的一部分。实际业务对象包：形成能实现系统功能的业务对象集，包括新创建的业务对象和外部业务对象。●系统数据库（持久对象层） 将实现系统功能的对象作为持久对象存储在数据库中，便于需要时可载入进行处理和操作。持久对象及数据包：实际业务对象集、交互过程中产生的数据和新创建的对象。

SQL查询语言包。1.2硬件系统体系结构模型硬件系统体系结构模型给出系统硬件结构，即节点构成及其关系，和代码模块的物理结构和依赖关系，并展示进程、程序等软件在运行时的物理分配。●硬件系统体系结构模型的作用：指出系统中的类和对象涉及的具体程序或进程；标明系统中配置的计算机和其他硬件设备；指明各种计算机和硬件设备如何进行相互连接；明确不同的代码文件之间相互的依赖关系；如果修改某个代码文件，标明哪些相关（与之有依赖关系）的代码文件需要重新进行编译。软件体系结构常用使用包机制组织的构件图来描述。构件图描述构件及其之间的相互依赖。构件是逻辑体系结构（类、对象及其之间的关系和协作）中定义的概念和功能在物理体系结构中的实现。●构件（component）构件是系统中遵从并实现一组接口的物理的、可替换的软件模块。构件是软件复用的基本物理实现单元，是逻辑元素模型（类、接口、协同等）的物理包。

2软件系统体系结构建模源代码形成可执行代码过程的构件图一个系统往往由几个不同类型的软件模块组成，每一个软件模块可以表示为一个组件。●部署构件如dll文件、exe文件、com+对象、corba对象、

ejb、动态web页、数据库表等；●工作产品构件如源代码文件、数据文件等，用来产生部署构件；●执行构件是指系统执行后产生的构件；构件分类2.1构件的符号表示和特点1、构件的图形符号表示2、构件与类的比较（1）相同点二者都有名称；都可以实现一组接口；都可以参与依赖、继承、关联等关系和交互；都可以被嵌套；都可以有实例。2、构件与类的比较（2）不同点1）抽象的方式不同构件：程序代码的物理抽象，可存在节点上类：逻辑抽象，不能单独存在于节点上2）抽象的级别不同构件：物理模块，可包含多个类类：逻辑模块，只能从属与某个构件3）访问方式不同构件：不直接有属性和方法，通过接口访问类：直接有属性和方法，可直接访问操作4）与包的关系构件：包提供组织机制，可包含成组组件或类类：类可以出现在多个构件，却只能在一个包3、构件的特点1）接口：用于描述一个构件提供服务的集合。接口使得构件又有很好的封装性。2）操作：消息传递方式进行操作。包括输入输出变量、前置后置条件。3）实例化：物理构件，代表执行期间的可执行体。4）与配置环境的亲合性：利用或配置环境的操作5）能与同环境下其它构件进行交互。6）构件可以是可执行代码、二进制代码和源代码形。7）可替换的物理实体。8）系统的组成部分。系统的组成部分，可多次复用9）构件是软件复用的基本单元。4、构件的组织形式1）用包来组织构件。2）用构件之间的依赖关系来组织构件。一个构件如果使用另外一个构件的操作，则也可以在该构件和另外一个构件的接口间建立依赖关系。包括：（1）对象和源码之间（2）两个构件中的类如果存在泛化关系（3）组件间的实现关系2.2构件的分类1）源代码构件

工作产品构件，开发过程产生，用于产生可执行系统。构造型：file,page,document等2）二进制构件

连接时构件，源代码连接后目标代码。可为目标代码文件、动态库、静态库。如COM＋、CORBA、EJB等。构造型为library、DLL等。

3）可执行构件

运行时构件，系统执行时所使用构件。执行构件表示处理机上一个可执行单元。如DLL实例化后的COM+对象。构造型为application,table等2.3构件的接口一个构件可以定义对其他构件可见的接口。构件间依赖通过指向所使用的构件接口来表示。接口(interface)描述一个构件能提供服务的操作，是一个有操作而无实现的类。包括输入和输出接口。2.4构件图建模步骤构件图由构件、接口及构件之间的关系组成。构件图主要用于系统的静态实现视图模型，通过构件的依赖关系描述系统软件的组织结构，展示系统不同物理构件及其关系。1、构件图建立系统模型

系统业务模型：业务过程和文档。

系统开发管理模型：开发期间产物及关系

系统实现模型：系统实现的构件建模系统物理配置模型：数据文件、日志、安装/卸载等文件构件建模集成系统模型：对API建模，帮助利用已有组件。2、构件间的依赖关系

（1）开发期构件依赖关系。1）编译阶段2）连接阶段（2）构件调用依赖关系。1）编译前的调用依赖（供应者用构件表示）2）连接后的可执行构件的调用依赖（供应者用对象表示）3、可执行软件系统的构件图建模步骤

（1）确定构件。考虑因素系统组织结构。根据功能和结构，方便管理软件复用。不同系统间复用物理节点配置。网络节点分布的配置决定系统归并。关系密切的可执行程序及持久对象库确定构件成分。为每个构件确定类及接口（2）说明构件。利用构造型说明其性质。（3）标识构件之间的联系。确定构件间通过接口依赖产生的联系。包括输入接口和输出接口。（4）组织构件。复杂系统用包机制组织构件医院诊疗系统的一个系统组成构件图2.5构件图建模的方法与技巧1．构件描述的方法与技巧构件是系统中遵从一组接口并提供一个物理的、可替换的单元。构件是复用的基本实现单位。（1）一个结构良好的构件应具备的特点从物理结构上对软件系统进行抽象；提供一组小的、定义完整的接口实现；构件应包含与其功能有关的一组类，以便满足接口要求；与其它构件相对独立，构件之间一般只有依赖和实现的关系。2.5构件图建模的方法与技巧1．构件描述的方法与技巧（2）在UML中绘制构件的技巧为构件标识一个能准确表达其意义的名字；接口一般采用短式图符表示；只在必须显示接口的操作（不展示不能清楚描述构件的功能）时才用长式表示；只显示那些对理解构件功能有重要影响的接口；构件为源代码或库时，注意显示有关版本标记。2．构件图描述的方法与技巧（1）一个结构良好的构件图应具备的特点侧重描述系统静态视图的某一侧面；只包含那些对描述该侧面内容有关的模型元素；提供与抽象层次一致的描述，只显示有助于理解该构件图的必要的修饰；图形不要过于简化，以防产生误解。2．构件图描述的方法与技巧（2）绘制一个构件图时应注意的问题为构件图标识一个能准确表达其意义的名字；摆好各个构件的位置，尽量避免连接线的交叉；语义相近的模型元素尽量靠近；用注解和颜色提示重点部位；谨慎采用自定义构造型元素；采用尽量少的图符标记描述构件图，保持所有构件图风格一致。

硬件体系结构模型由配置图(DeploymentDiagram)建模。配置图由节点和节点之间的联系组成，描述了处理器、设备和软件构件运行时的体系结构。3硬件系统体系结构建模节点是存在于运行时的代表计算资源的物理元素，可以代表一种物理硬件设备或软件元素。包含：处理器和设备两种类型3.1节点（1）处理器：可以执行程序的硬件构件。如3.1节点（2）设备：无计算能力的硬件构件。如3.1节点可执行构件实例包含在配置图中的节点实例图形符号中，表示在该节点实例上驻留并执行。3.2配置图中的构件可在配置图的节点上绘制对象，表示其驻留在该节点上，还可以用嵌套方式表达。3.3配置图中的对象节点间通过物理连接发生联系，以从硬件方面保证系统各节点之间的协同运行。包括通讯关联、依赖联系等。3.4节点之间的关联利用节点可以对单机、嵌入式、客户/服务器和分布式网络系统进行建模。3.5配置图建模步骤（1）确定节点；根据硬件设备和软件体系结构的功能要求统一考虑系统的节点。（2）确定驻留构件。根据软件体系结构和系统功能要求分配相应构件到节点上。（3）注明节点性质（4）确定节点之间的联系。可注明网络类型、协议等（5）绘制配置图。大系统可用包机制3.6硬件系统体系结构模型（1）确定节点（2）描述节点的属性：描述系统各节点计算机的性能指标：（3）确定各节点驻留的构件（4）确定各节点之间的联系4系统体系结构模型建模案例4.1“诊疗管理”子系统功能分析诊疗子系统的用例图1．建模的步骤（1）确定构件。（2）说明构件。（3）确定构件之间通过接口依赖产生的联系。（4）对于复杂的大系统，采用包的形式组织构件，形成清晰的结构层次图。4.2软件系统体系结构建模

诊疗管理”子系统源代码到执行代码过程的构件图2．详细的构件图影像诊断”用例的详细构件图（1）确定节点。（2）确定驻留构件。（3）注明节点性质。（4）用关联或依赖描述节点之间的联系。（5）绘制配置图时，用打包方式形成结构清晰的具有层次的配置图。对于每个节点，根据需要还可以进一步绘制详细配置图。联系发送到门诊或住院部相关科室。4.3硬件系统体系结构建模诊疗管理”子系统客户/服务器式配置图“影像诊断”用例的配置图

嵌入式系统是软件密集的硬件集合，其硬件与物理世界相连。嵌入式系统既包括控制设备（例如马达、传动装置和显示器等）的软件，又包括由外部的激励（例如传感器输入、运动和温度变化等）所控制的软件部署图可用来对组成一个嵌入式系统的设备和处理器建模5.1嵌入式系统建模识别出嵌入式系统中的设备和结点使用带衍型的结点对系统中的处理器和设备建模在部署图中对处理器和设备之间的关系进行建模在必要时，可以把任何智能设备展开，用更详细的部署图对它的结构进行建模嵌入式系统建模应该采用如下策略：5.1嵌入式系统建模(2)5.1嵌入式系统建模(3)客户/服务器系统是一