详解软件体系结构的现状及发展方向

4、发展基于体系结构的软件开发模型

软件开发模型是跨越整个软件生存周期的系统开发、运行、维护所实施的全部工作和任务的结构框架，给出了软件开发活动各阶段之间的关系。目前，常见的软件开发模型大致可分为三种类型：

（1）以软件需求完全确定为前提的瀑布模型。

（2）在软件开发初始阶段只能提供基本需求时采用的渐进式开发模型,如螺旋模型等。

（3）以形式化开发方法为基础的变换模型。

所有开发方法都是要解决需求与实现之间的差距。但是，这三种类型的软件开发模型都存在这样或那样的缺陷，不能很好地支持基于软件体系结构的开发过程。因此，研究人员在发展基于体系结构的软件开发模型方面做了一定的工作。例如，为了形象地表示体系结构的生命周期，北京邮电大学的周莹新博士建立了一个软件体系结构的生命周期模型，该模型如图2所示。

图2：软件体系结构的生命周期模型

5、软件产品线体系结构的研究

软件体系结构的开发是大型软件系统开发的关键环节。体系结构在软件生产线的开发中具有至关重要的作用，在这种开发生产中，基于同一个软件体系结构，可以创建具有不同功能的多个系统。在软件产品族之间共享体系结构和一组可重用的构件，可以增加软件工程和降低开发和维护成本。

一个产品线代表着一组具有公共的系统需求集的软件系统，它们都是根据基本的用户需求对标准的产品线构架进行定制，将可重用构件与系统独有的部分集成而得到的。采用软件生产线式模式进行软件生产，将产生巨型编程企业。但目前生产的软件产品族大部分是处于同一领域的。

二、研究热点

当前，体系结构仍是一个非常新的研究领域，其概念还相当模糊。但软件体系结构作为软件工程领域中的一个组成部分，已经取得了长足的发展，受到大多数软件系统设计和研究人员的重视。

软件体系结构目前较活跃的研究方向包括：（1）软件体系结构形式基础的研究；（2）针对软件体系结构描述中特有的问题研究新的专门的高级语言；（3）建立用于度量和评价软件体系结构的模型和方法；（4）建立面向专门领域的软件体系结构范型库。（5）把软件体系结构从目前的直觉和经验状态过渡到理论。

1、提供新的软件体系结构描述语言

在提高软件工程师对软件系统的描述和理解能力中，虽然软件体系结构描述起着重要作用，但这些抽象的描述通常是非形式化的和随意的。体系结构设计经常难以理解，难以适于进行形式化分析和模拟，缺乏相应的支持工具帮助构架师完成设计工作。为了解决这个问题，用于描述和推理的形式化语言得以发展，这些语言就叫做体系结构描述语言（Architecture Description Language）, ADLs寻求增加软件体系结构设计的可理解性和重用性。

ADL是这样一种语言，系统构架师可以利用它所提供的特性进行软件系统概念体系结构建模。ADL提供了具体的语法与刻画体系结构的概念框架。ADLs使得系统开发者能够很好地描述他们设计的体系结构，以便与人交流，能够用提供的工具对许多实例进行分析。

这种描述语言的目的就是提供一种规范化的体系结构描述，从而使得体系结构的自动化分析变得可能。研究人员已经设计出了近二十种ADLs，比较有影响力的有C2、UniCon、MetaH、Aesop、SADL、Rapide、Wright等。这些语言能够对体系结构连接器进行第一级抽象，同时还能描述模型的结构和内部构件之间的交互作用，并且还引入了一些新的系统分析模式。

2、对软件体系结构的专门知识的整理

这方面的工作主要是对软件工程师在软件开发实践中得来的各种体系结构的原则、模式的整理和分类。例如，对软件体系结构风格的分类和比较，对体系结构描述语言的综合分析等。就目前看来，国内对软件体系结构的研究主要集中在对软件体系结构的专门知识的整理上。

3、提供特定领域的体系结构框架

最近，开发特定的领域去为产品提供可重用框架日益受到关注。这些开发基于这样的想法：可以提取相关系统中的共同方面，以便可以通过低成本地把这些共同的设计实例化来构筑新系统。常见的例子有：

（1）编译器的标准分解。这个方法可以使一个本科生在一个学期时间内构造一个新的语言编译系统。

（2）标准化的通讯协议。这个可以使厂家通过在不同层次的抽象上提供服务来互相操纵。

（3）第四代语言。利用4GL开发出商务信息处理的通用范式。

（4）用户界面工具和框架。这个方法为开发者提供了一个可重用框架以及象菜单、对话框这样的可重用构件的集合。

软件体系结构充当一个理解系统构件和它们之间关系的框架，特别是那些始终跨越时间和实现的属性。这个理解对于现在系统的分析和未来系统的综合很有必要。在分析和支持下，体系结构抓住领域知识和实际的一致，促进设计的评估和构件的实施，减少仿真和构造原型。在综合的支持下，体系结构提供了建立系列产品的基础，以可预测的方式利用领域知识构造和维护模块、子系统和系统。

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