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软考高级系统架构师（三）7-9

2024-10-12 16:11:22   0  举报

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AI智能生成

软考高级系统架构师知识速记手册

软考

软考高级

高级系统架构师

软考高级系统架构师

软考必备理论

作者其他创作

大纲/内容

7、系统开发基础

计算类

计算CRC校验码

例题 问：若信息码字为111000110，生成多项式G（x） =x^5+x^3+×+1，则计算出的CRC校验码为（）。 答：11001

计算步骤 多项式的二进制表示，G(x)=x^5+x^3+x+1：101011 信息码补零个数等于多项式二进制表示位数减1，即信息码后补6-1=5个零，111000110变化为11100011000000     11 100011 000000 101011 101011 101011 步骤一 111000 110000 00（被除数） 101011 （除数） 010011（余数） 步骤二 100111 10000 0 101011 001100 步骤三 011001 00000 101011 110010 步骤四 110010 00000 101011 011001 步骤五 110010 0000 101011  011001 0000 由于第四步，第五步余数均为11001，所以余数为11001

知识类

CRC校验码

CRC 验证码是一种基于循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check, CRC）的错误检测机制，广泛应用于数字通信和存储系统中。CRC 验证码通过生成一个固定长度的校验值（校验码）来检测传输或存储过程中是否发生错误。

### 工作原理： 1. **数据处理**：发送方将数据以二进制形式表示，并通过特定的生成多项式对数据进行计算，得到一个 CRC 校验码。 2. **数据发送**：发送方将原始数据和 CRC 校验码一起发送给接收方。 3. **数据校验**：接收方在接收到数据后，使用相同的多项式重新计算 CRC 校验码，并将其与发送过来的校验码进行比对。    - 如果校验码一致，说明数据传输没有发生错误；    - 如果校验码不一致，说明数据在传输过程中发生了错误。 CRC 通常用于网络通信、存储系统（如硬盘、光盘）以及各种协议（如以太网、USB）中，用来检测数据传输错误。

需求管理活动

包括

1、变更控制 2、版本控制 3、需求跟踪 4、需求状态跟踪

变更控制委员会可能包含如下部门的代表

变更控制委员会可以由一个小组担任，也可以由多个不同的组担任。变更控制委员会的成员应能代表变更涉及的团体。 变更控制委员会可能包括如下方面的代表： 1.产品或计划管理部门； 2.项目管理部门； 3.开发部门； 4.测试或质量保证部门； 5.市场部或客户代表； 6.制作用户文档的部门； 7.技术支持部门； 8.帮助桌面或用户支持热线部门； 9.配置管理部门;

软件过程

是什么

软件过程是制作软件产品的一组活动以及结果，这些活动主要由软件人员来完成

主要包括的基本活动

软件描述

客户和工程师定义所要生产的软件以及对其操作的一些约束

软件开发

软件得以设计和编程实现

软件有效性验证

软件经过检查以保证它就是客户所需要的

软件进化

软件随不同的客户和变化的市场需求而进行修改

软件的开发模型/过程模型/生命周期模型

是什么

软件生存周期模型又称软件开发模型（softwaredevelop model）或软件过程模型（softwareprocess model），它是从某个特定角度提出的软件过程的简化描述。软件生存周期模型主要有瀑布模型、演化模型、原型模型、螺旋模型喷泉模型和基于可重用构件的模型等。

有哪些

瀑布模型

是什么

瀑布模型是经典的软件开发模型，瀑布模型是最早使用的软件生存周期模型之一，其特点是因果关系紧密相连，前一个阶段工作的结果是后一个阶段工作的输入。或者说，每一个阶段都是建立在前一个阶段的正确结果之上，前一个阶段的错误和疏漏会隐蔽地带入后一个阶段。这种错误有时甚至可能是灾难性的，因此每一个阶段工作完成后，都要进行审查和确认。其活动之间存在因果关系，前一阶段工作的结果是后一阶段工作的输入描述。

瀑布模型是最早使用的软件生存周期模型之一。 瀑布模型的特点是因果关系紧密相连，前一个阶段工作的结果是后一个阶段工作的输入。或者说，每一个阶段都是建立在前一个阶段的正确结果之上，前一个阶段的错误和疏漏会隐蔽地带入后一个阶段。这种错误有时甚至可能是灾难性的，因此每一个阶段工作完成后，都要进行审查和确认。

瀑布模型可以说是最早使用的软件生存周期模型之一。由于这个模型描述了软件生存的一些基本过程活动，所以它被称为软件生存周期模型。这些活动从一个阶段到另一个阶段逐次下降，形式上很像瀑布。瀑布模型的特点是因果关系紧密相连，前一个阶段工作的结果是后一个阶段工作的输入。

特点

瀑布模型的活动之间存在因果关系，前一阶段工作的结果是后一段阶段工作的输入描述。

演化模型

是什么

演化模型主要针对事先不能完整定义需求的软件开发，是在快速开发一个原型的基础上，根据用户在调用原型的过程中提出的反馈意见和建议，对原型进行改进，获得原型的新版本，重复这一过程，直到演化成最终的软件产品。演化模型的主要优点是，任何功能一经开发就能进入测试，以便验证是否符合产品需求，可以帮助引导出高质量的产品要求。其主要缺点是，如果不控制地让用户接触开发中尚未稳定的功能，可能对开发人员及永固都会产生负面的影响。

原型模型

由原型开发阶段和目标软件开发阶段构成

原型模型先是使用原型获取需求，需求获取到之后有可能抛弃丟原型，然后根据原型获得的需求进行目标软件的开发。

原型

是什么

原型是软件系统的初始版本，用来演示概念并尝试设计选择，通常用来发现更多的问题和可能的解决方案。

优点

快速迭代式的原型开发能够有效控制成本

原型开发

分类

根据原型与最终产品之间的关系，原型开发分为三类

抛弃式原型开发：利用原型验证和澄清系统的需求描述，重新构造系统；

演化式原型开发：逐步改进和细化原型，将原型进化直至产生出目标系统；

增量式原型开发：在建立软件总体设计的基础上，采用增量开发方法，使原型成为最终系统。

阶段

原型模型又称快速原型。原型模型主要有两个阶段：①原型开发阶段。软件开发人员根据用户提出的软件系统的定义，快速地开发一个原型。该原型应该包含目标系统的关键问题和反映目标系统的大致面貌，展示目标系统的全部或部分功能、性能等。②目标软件开发阶段。在征求用户对原型的意见后对原型进行修改完善，确认软件系统的需求并达到一致的理解，进一步开发实际系统。

快速模型

快速模型：快速构建原型，加速产品开发 快速模型，顾名思义，就是一种快速构建产品或系统原型的方法。它通过快速迭代的方式，让开发者和用户能够在早期阶段就看到产品的雏形，并根据反馈进行调整和完善，从而提高产品的最终质量和用户满意度。

螺旋模型

是什么

螺旋模型是在快速原型的基础上扩展而成的一种生存周期模型。这种模型将整个软件开发流程分成多个阶段，每个阶段都由4部分组成，它们是： ①目标设定。为该项目进行需求分析，定义和确定这一个阶段的专门目标，指定对过程和产品的约束，并且制定详细的管理计划。 ②风险分析。对可选方案进行风险识别和详细分析，制定解决办法，采取有效的措施避免这些风 ③开发和有效性验证。风险评估后，可以为系统选择开发模型，并且进行原型开发，即开发软件产品。 ④评审。对项目进行评审，以确定是否需要进入螺旋线的下一次回路，如果决定继续，就要制定下一阶段计划。 螺旋模型的软件开发过程实际是上述4个部分的迭代过程，每迭代一次，螺旋线就增加一周，软件系统就生成一个新版本，这个新版本实际上是对目标系统的一个逼近。经过若干次的迭代后，系统应该尽快地收敛到用户允许或可以接受的目标范围内，否则也可能中途天折。

螺旋模型是在快速原型的基础上扩展而成的。这个模型把整个软件开发流程分成多个阶段，每个阶段都由4部分组成，它们是：①目标设定。为该项目进行需求分析，定义和确定这一个阶段的专门目标，指定对过程和产品的约束，并且制定详细的管理计划。②风险分析。对可选方案进行风险识别和详细分析，制定解决办法，采取有效的措施避免这些风险。③开发和有效性验证。 风险评估后，可以为系统选择开发模型，并且进行原型开发，即开发软件产品。④评审。对项目进行评审，以确定是否需要进入螺旋线的下一次回路，如果决定继续，就要制定下一阶段计划。 V模型是一种典型的测试模型。在V模型中测试过程被加在开发过程的后半部分，分别包括单元测试、集成测试、系统测试和验收测试。

结构示意图

描述

把整个软件开发流程分成多个阶段，每一个阶段都由目标设定、风险分析、开发和有效性验证以及评审构成。

螺旋模型是一种演化软件开发过程模型，它在快速模型的基础上扩展而成。螺旋模型最大的特点在于引入了其他模型不具备的风险分析，使软件在无法排除重大风险时有机会停止，以减小损失。同时，在每个迭代阶段构建原型是螺旋模型用以减小风险的途径。螺旋模型更适合大型的昂贵的系统级的软件应用。

螺旋模型将整个软件开发过程分为多个阶段，每个阶段都由【目标设定、风险分析、开发和有效性验证以及评审】4个部分组成。

例题

把整个软件开发流程分成多个阶段，每一个阶段都由目标设定、风险分析、开发和有效性验证以及评审构成。

基于构件的模型（快速应用开发）

是什么

概

快速应用开发利用了基本构件开发方法的思想，大量采用现成的构件进行系统的开发，所以速度很快。但这种开发，要求系统模块化程度高，因为只有这样，才能更好利用现有的构件。

子主题

详细

快速应用开发（Rapid Application Development,RAD）是一种比传统生存周期法快得多的开发方法，它强调极短的开发周期。 RAD模型是瀑布模型的一个高速变种，通过使用基于构件的开发方法获得快速开发。如果需求理解得很好，且约束了项目范围，利用这种模型可以很快地开发出功能完善的信息系统。但是RAD 也具有以下局限性： ①并非所有应用都适合RAD。RAD对模块化要求比较高，如果有哪一项功能不能被模块化，那么RAD所需要的构建就会有问题；如果高性能是一个指标，且该指标必须通过调整接口使其适应系统构件才能获得，则RAD也有可能不能奏效。 ②开发者和客户必须在很短的时间完成一系列的需求分析，任何一方配合不当，都会导致RAD项目失败。 ③RAD只能用于管理信息系统的开发，不适合技术风险很高的情况。例如，当一个新系统要采用很多新技术，或当新系统与现有系统有较高的互操作性时，就不适合使用RAD。

在基于构件的软件开发中，逻辑构件模型用功能包描述系统的抽象设计，用接口描述每个服务集合，以及功能之间如何交互以满足用户需求，它作为系统的设计蓝图以保证系统提供适当的功能。物理构件模型用技术设施产品、硬件分布和拓扑结构，以及用于绑定的网络和通信协议描述系统的物理设计，这种架构用于了解系统的性能、吞吐率等许多非功能性属性。

基于构件的开发模型利用模块化方法将整个系统模块化，并在一定构件模型的支持下复用构件库中的一个或多个软件构件，通过组合手段高效率、高质量地构造应用软件系统的过程。基于构件的开发模型融合了螺旋模型的许多特征，本质上是演化形的，开发过程是迭代的。

基于构件的开发模型由软件的5个阶段组成

需求分析定义

体系结构设计

构件库建立

应用软件构建

测试和发布

在基于构件的软件开发中包含4个模型

逻辑构件模型

用功能包描述系统的抽象设计，用接口描述每个服务集合，以及功能之间如何交互以满足用户需求，它作为系统的设计蓝图以保证系统提供适当的功能。

物理构件模型

用技术设施产品、硬件分布和拓扑结构，以及用于绑定的网络和通信协议描述系统的物理设计，这种架构用于了解系统的性能、吞吐率等许多非功能性属性。

V模型

软件的生存周期

软件产品从形成概念开始，经过开发、使用和维护，直到最后退役的全过程成为软件生存周期。 一个完整的软件生存周期是以需求为出发点，从提出软件开发计划的那一刻开始，直到软件在实际应用中完全报废为止。软件生存周期的提出了是为了更好地管理、维护和升级软件，其中更大的意义在于管理软件开发的步骤和方法。

软件开发方法

是什么

软件开发方法是指软件开发过程所遵循的办法和步骤，从不同的角度可以对软件开发方法进行不同的分类。

分类

开放式源码（Open source）开发方法

开放式源码指的是开放源码界所用的一种运作方式。开放式源码项目有一个特别之处，就是程序开发人员在地域上分布很广。这使得它和其他敏捷方法不同，因为一般的敏捷方法都强调项目组成员在同一地点工作。

功用驱动开发方法（Feature DrivenDevelopment,FDD）

致力于短时的迭代，阶段和可见可用的功能。在FDD中，编程开发人员分成首席程序员和"类"程序员（class owner）两类

水晶系列（Crystal）开发方法

SCRUM开发方法

自适应软件开发（ASD）

极限编程（XP）开发方法

开放统一过程开发方法（OpenUP）

形式化方法

是什么

形式化方法是一种具有坚实数学基础的方法，从而允许对系统和开发过程做严格处理和论证，适用于那些系统安全级别要求极高的软件的开发。 形式化方法的主要优越性在于它能够数学地表述和研究应用问题及软件实现。但是它要求开发人员具备良好的数学基础。用形式化语言书写的大型应用问题的软件规格说明往往过于细节化，并且难于为用户和软件设计人员所理解。由于这些缺陷，形式化方法在目前的软件开发实践中并未得到普遍应用。

净室软件工程

净室软件工程（Cleanroom Software Engineering，CSE）是软件开发的一种形式化方法，可以开发较高质量的软件。它使用盒结构规约进行分析和建模，并且将正确性验证作为发现和排除错误的主要机制，使用统计测试来获取认证软件可靠性所需要的信息。CSE强调在规约和设计上的严格性，还强调统计质量控制技术，包括基于客户对软件的预期使用测试。

## 净室软件工程：追求零缺陷的软件开发方法 **净室软件工程** 是一种强调在软件开发过程中确保正确性的方法。不同于传统的软件开发方法，净室软件工程更注重在软件开发的早期阶段就建立起软件的正确性，而不是在后期通过大量的测试来发现并修复缺陷。 ### 净室软件工程的核心思想 * **早期验证：** 净室软件工程强调在软件开发的早期阶段就对软件进行形式化验证，以确保软件的设计是正确的。 * **增量开发：** 将软件系统分为多个增量部分，每个增量部分都经过严格的验证，然后再进行集成。 * **统计质量控制：** 通过统计方法来评估软件的可靠性，并根据统计结果来调整开发过程。 ### 净室软件工程的优势 * **高可靠性：** 通过严格的验证和统计质量控制，净室软件工程能够开发出高度可靠的软件。 * **减少后期维护成本：** 由于在早期阶段就发现了并修复了大部分缺陷，因此可以大大减少后期维护的成本。 * **提高软件质量：** 净室软件工程能够生产出高质量的软件产品。 ### 净室软件工程的缺点 * **成本较高：** 由于需要进行大量的形式化验证和统计分析，净室软件工程的成本相对较高。 * **开发周期较长：** 严格的验证过程会增加软件开发的周期。 * **需要高素质的开发人员：** 净室软件工程需要开发人员具备较高的数学和形式化方法知识。 ### 净室软件工程的应用场景 净室软件工程适用于对软件可靠性要求极高的领域，例如： * **航空航天：** 航空控制系统、卫星软件等 * **军事：** 武器系统控制软件 * **医疗：** 医疗设备控制软件 * **金融：** 交易系统 ### 总结 净室软件工程是一种追求软件零缺陷的开发方法，它通过严格的验证和统计质量控制来确保软件的可靠性。虽然净室软件工程的成本较高，开发周期较长，但对于那些对软件可靠性要求极高的领域来说，净室软件工程是一种非常有效的开发方法。 **如果您想了解更多关于净室软件工程的信息，可以参考以下关键词进行搜索：** * 净室软件工程 * 形式化验证 * 统计质量控制 * 软件可靠性 * 增量开发 **您还有其他关于净室软件工程的问题吗？** 欢迎提出。

结构化方法

结构化方法也称为生命周期法，是一种传统的信息系统开发方法，由结构化分析、结构化设计和结构化程序设计三部分组成，其精髓是自顶向下、逐步求精和模块化设计。结构化方法的主要特点是：开发目标清晰化、开发工作阶段化、开发文档规范化和设计方法结构化。结构化方法特别适合于数据处理领域的问题，但是不适应于规模较大、比较复杂的系统开发。结构化方法的缺点是开发周期长、难以适应需求的变化、很少考虑数据结构。 面向对象方法是目前比较主流的开发方法。面向对象方法是系统的描述及信息模型的表示与客观实体相对应，符合人们的思维习惯，有利于系统开发过程中用户与开发人员的交流和沟通，缩短开发周期，提高系统开发的正确性和效率。可以把结构化方法和面向对象方法结合起来进行系统开发。首先使用结构化方法进行自顶向下的整体划分；然后再自底向上地采用面向对象方法开发系统。 敏捷方法是从20世纪90年代开始逐渐引起广泛关注的一种新型软件开发方法，以应对快速变化的需求。敏捷方法是一种以人为核心、迭代、循序渐进的开发方法。敏捷方法强调，让客户满意和软件尽早增量发布：小而高度自主的项目团队；非正式g方法：最小化软件工程工作产品以及整体精简开发。与传统方法相比，敏捷开发方法比较适合需求变化较大或者开发前期需求不是很清晰的项目，以它的灵活性来适应需求的变化。 面向服务的方法以粗粒度、松散耦合和基于标准的服务为基础，增强了系统的灵活性、可复用性和可演化性。

软件开发流程

软件开发生命周期（SDLC）

1.需求分析（Requirement Analysis）： •识别和收集用户需求，明确系统要实现的功能和性能要求。输出文档为需求规格说明书（SRS）。 2.概要设计（High-Level Design）： •在需求分析后，概要设计确定系统的整体架构、主要模块及其相互关系。通常包括数据库设计、系统模块划分、接口定义等。 •输出文档为概要设计说明书（HLD）。 3.详细设计（Detailed Design）： •基于概要设计进行更细粒度的设计，明确每个模块的具体实现细节，如数据结构、算法、接口等。 •输出文档为详细设计说明书（LLD）。 4.编码（Coding/Implementation）： •根据详细设计文档编写源代码，使用适当的编程语言实现功能。 5.测试（Testing）： •分为单元测试、集成测试、系统测试等，目的是确保代码符合需求，系统稳定且无重大缺陷。 6.部署（Deployment）： •将测试通过的系统部署到实际的运行环境中，供用户使用。 7.维护（Maintenance）： •系统上线后，针对用户反馈和发现的错误进行修复和改进，还包括系统的功能升级。

软件开发的阶段

系统设计

分类1

例题

系统设计是软件开发的重要阶段，（外部设计）主要是按系统需求说明来确定此系统的软件结构，并设计出各个部分的功能和接口。

外部设计

外部设计处于软件设计的开始阶段，主要是按系统需求说明来确定此系统的软件结构和对应于系统需求说明，设计出各个功能部分的功能和接口。

内部设计

内部设计处于软件工程中的概要设计阶段，按照外部设计中确立的系统软件结构，来细化此系统各个功能部件以及各个部件接口的设计，并且详细给出各个功能部件详细的数据输入、输出设计。内部设计细化外部设计中的各种功能。

是什么

分类2

系统输入设计

如何验证输入数据的有效性

系统输入设计中，通常通过【内部控制的方式】验证输入数据的有效性。

4中检查方法

数据类型检查确保输入了正确的数据类型； 自检位用于对主关键字进行基于校验位的检查； 域检查用于验证数据是否位于合法的取值范围； 格式检查按照已知的数据格式对照检查输入数据的格式。

是什么

人的因素在系统输入设计中扮演了很重要的角色。

输入设计的原理包含

输入应该尽可能地简单，以降低错误发生的可能性，如对于范围可控的数据，使用选择的方式替代用户输入，只输入变化的数据等。 输入应该尽可能使用已有含义明确的设计，需要采用模仿的方式而非创新。 为了避免用户理解的二义性，应该对表格中输入的数据给出提示信息。

例题

152.系统输入设计中应尽可能考虑人的因素，以下关于输入设计的一般原理包含（）。 只让用户输入变化的数据 表格中各个数据项应有提示信息 尽可能使用选择而不是键盘输入的方式获取数据试 尽可能使用已有含义明确的设计，需要采用模仿的方式而非创新。

系统测试

是什么

例题

系统测试由若干个不同的测试类型组成，其中（强度测试）检查系统能力的最高实际限度，即软件在一些超负荷情况下的运行情况； （恢复测试）主要是检查系统的容错能力。

系统测试是将已经确认的软件、计算机硬件、外设和网络等其他因素结合在一起，进行信息系统的各种组装测试和确认测试，其目的是通过与系统的需求相比较，发现所开发的系统与用户需求不符或矛盾的地方。系统测试是根据系统方案说明书来设计测试例子的，常见的系统测试主要有以下内容： 1.恢复测试：恢复测试监测系统的容错能力。检测方法是采用各种方法让系统出现故障，检验系统是否按照要求能从故障中恢复过来，并在约定的时间内开始事务处理，而且不对系统造成任何伤害。如果系统的恢复是自动的（由系统自动完成），需要验证重新初始化、检查点、数据恢复等是否正确。如果恢复需要人工干预，就要对恢复的平均时间进行评估并判断它是否在允许的范围内。 2. 安全性测试：系统的安全性测试是检测系统的安全机制、保密措施是否完善，主要是为了检验系统的防范能力。测试的方法是测试人员模拟非法入侵者，采用各种方法冲破防线。系统安全性设计准则是使非法入侵者所花费的代价比进入系统后所得到的好处要大，此时非法入侵已无利可 图 3. 强度测试：是对系统在异常情况下的承受能力的测试，是检查系统在极限状态下运行时，性能下降的幅度是否在允许的范围内。因此，强度测试要求系统在非正常数量、频率或容量的情况下运行。强度测试主要是为了发现在有效的输入数据中可能引起不稳定或不正确的数据组合。例如，运行使系统处理超过设计能力的最大允许值的测试例子；使系统传输超过设计最大能力的数据，包括内存的写入和读出等。 C4）性能测试：检查系统是否满足系统设计方案说明书对性能的要求。性能测试覆盖了软件测试的各阶段，而不是等到系统的各部分都组装之后，才确定系统的真正性能。通常与强度测试结合起来进行，并同时对软件、硬件进行测试。软件方面主要从响应时间、处理速度、吞吐量、处理精度等方面来检测。 5. 可靠性测试：通常使用以下两个指标来衡量系统的可靠性：平均失效间隔时间MTBF（meantime between failures）是否超过了规定的时限，因故障而停机时间MTTR（mean time torepairs）在一年中不应超过多少时间。 6.安装测试：在安装软件系统时，会有多种选择。安装测试就是为了检测在安装过程中是否有误、是否容易操作等。主要监测系统的每一个部分是否齐全，硬件的配置是否合理，安装中需要产生的文件和数据库是否已产生，其内容是否正确等。

系统测试是将已经确认的软件、计算机硬件、外设和网络等其他因素结合在一起，进行信息系统的各种集成测试和确认测试，其目的是通过与系统的需求相比较，发现所开发的系统与用户需求不符或矛盾的地方。

包含哪些测试

系统测试是根据系统方案说明书来设计测试用例，常见的系统测试主要有

恢复测试 安全性测试 压力测试 性能测试 可靠性测试 可用性测试 可维护性测试 和安装测试。

用户文档

是什么

用户文档主要描述所交付系统的功能和使用方法，并不关心这些功能是怎样实现的。用户文档是了解系统的第一步，它可以让用户获得对系统准确的初步印象。 用户文档至少应该包括下述5方面的内容。 ①功能描述：说明系统能做什么。 ②安装文档：说明怎样安装这个系统以及怎样使系统适应特定的硬件配置。 ③使用手册：简要说明如何着手使用这个系统（通过丰富的例子说明.怎样使用常用的系统功能，并说明用户操作错误是怎样恢复和重新启动的）。 ④参考手册：详尽描述用户可以使用的所有系统设施以及它们的使用方法，并解释系统可能产生的各种出错信息的含义（对参考手册最主要的要求是完整，因此通常使用形式化的描述技术）。 ⑤操作员指南（如果需要有系统操作员的话）： 说明操作员应如何处理使用中出现的各种情況。 系统文档是从问题定义、需求说明到验收测试计 划这样一系列和系统实现有关的文档。描述系统设计、实现和测试的文档对于理解程序和维护程序来说是非常重要的。

软件开发环境

软件开发环境是支持软件产品开发的软件系统，它由软件工具集和环境集成机制构成。环境集成机制包括：提供统一的数据模式和数据接口规范的数据集成机制；支持各开发活动之间通信、切换、调度和协同的（控制集成机制）；为统一操作方式提供支持的（界面集成机制）。

集成机制

分类

集成机制根据功能的不同，可划分为环境信息库、过程控制与消息服务器、环境用户界面三个部分。

1.环境信息库。环境信息库是软件开发环境的核心，用以存储与系统开发有关的信息，并支持信息的交流与共享。环境信息库中主要存储两类信息，一类是开发过程中产生的有关被开发系统的信息，例如，分析文档、设计文档和测试报告等；另一类是环境提供的支持信息，例如，文档模板、系统配置、过程模型和可复用构件等。 2.过程控制与消息服务器。过程控制与消息服务器是实现过程集成和控制集成的基础。过程集成是按照具体软件开发过程的要求进行工具的选择与组合，控制集成使各工具之间进行并行通信和协同工作。 3.环境用户界面。环境用户界面包括环境总界面和由它实行统一控制的各环境部件及工具的界面。统一的、具有一致性的用户界面是软件开发环境的重要特征，是充分发挥环境的优越性、高效地使用工具并减轻用户的学习负担的保证。

例题

软件开发环境应支持多种集成机制。 根据功能不同，可以将集成机制分为三个部分： 1、（环境信息库），用以存储与系统开发有关的信息，并支持信息的交流与共享； 2、（过程控制和消息服务器），是实现过程集成和控制集成的基础； 3、（环境用户界面），它的统一性和一致性是软件开发环境的重要特征。

软件开发环境（Software DevelopmentEnvironment,SDE）是指支持软件的工程化开发和维护而使用的一组软件，由软件工具集和环境集成机制构成。 软件开发环境应支持多种集成机制，例如，平台集成、数据集成、界面集成、控制集成和过程集成等。软件开发环境应支持小组工作方式，并为其提供配置管理，环境的服务可用于支持各种软件开发活动，包括分析、设计、编程、调试和文档等。 较完善的软件开发环境通常具有多种功能，例如，软件开发的一致性与完整性维护，配置管理及版本控制，数据的多种表示形式及其在不同形式之间的自动转换，信息的自动检索与更新，项目控制和管理，以及对开发方法学的支持。软件开发环境具有集成性、开放性、可裁减性、数据格式一致性、风格统一的用户界面等特性，因而能大幅度提高软件生产率。

开发的各个阶段

描述程序的结构主要采用

项目选项所列举的图与开发阶段的对应关系为： 1、需求分析阶段：数据流图。（软件概要设计包括设计软件的结构、确定系统功能模块及其相互关系） 2、概要设计阶段：模块结构图、层次图和HIPO图。 3、详细设计阶段：程序流程图、伪代码、盒图。

软件设计

包括：软件设计包括了四个既独立又相互联系的活动：

体系结构设计

定义软件系统各主要部件之间的关系。

（体系结构设计）的主要目标是开发一个模块化的程序结构，并表示出模块间的控制关系；

数据设计

将模型转换成数据结构的定义。好的数据设计将改善程序结构和模块划分，降低过程 复杂性。

高质量的（数据设计）将改善程序结构和模块划分，降低过程复杂性；

接口设计（人机界面设计）

软件内部，软件和操作系统间以及软件和人之间如何通信。

（接口设计（人机界面设计））描述了软件与用户之间的交互关系。

过程设计

系统结构部件转换成软件的过程描述。

软件重用

分类

水平重用/横向重用

特点：各领域通用

水平式重用是指通用领域的重用，如标准函数库，任何软件都能用，所以是水平式重用。

例题

软件的横向重用是指重用不同应用领域中的软件元素。（标准函数库）是一种典型的、原始的横向重用机制。

垂直重用

特点：仅限某一垂直领域使用

垂直式重用是指局限于某一垂直领域的重用，如只在电力系统中用到的构件；

是什么

软件重用是指在两次或多次不同的软件开发过程中重复使用相同或相似软件元素的过程。

软件元素

包括6种

需求分析文档、设计文档、设计过程、程序代码、测试用例、领域知识。

通常，可重用的元素也称作软构件，可重用的软构件越大，重用的粒度越大。

好处

使用软件重用技术可以减少软件开发活动中大量的重复性工作，这样就能提高软件生产率，降低开发成本，缩短开发周期。同时，由于软构件大都经过严格的质量认证，并在实际运行环境中得到校验，因此，重用软构件有助于改善软件质量。此外，大量使用软构件，软件的灵活性和标准化程度也可望得到提高。

EJB构件

是什么

EJB是企业级Java构件，用于开发和部署多层结构的、分布式的、面向对象的Java应用系统。

分为3种Bean

会话Bean

负责完成服务端与客户端的交互

会话Bean：用于实现业务逻辑，它可以是有状态的，也可以是无状态的。每当客户端请求时，容器就会选择一个会话Bean来为客户端服务。 会话Bean可以直接访问数据库，但更多时候，它会通过实体Bean实现数据访问。

实体Bean

用于数据持久化来简化数据库开发工作

实体Bean：用于实现O/R映射，负责将数据库中的表记录映射为内存中的实体对象，事实上，创建一个实体Bean对象相当于新建一条记录，删除一个实体Bean会同时从数据库中删除对应记录，修改一个实体Bean时，容器会自动将实体Bean的状态和数据库同步。

消息驱动 Bean，MDB（Message Driven Bean）

主要用来处理并发和异步访问操作

是什么

消息驱动Bean是EJB3.0中引入的新的企业Bean，它基于JMS消息，只能接收客户端发送的JMS消息然后处理。MDB实际上是一个异步的无状态会话Bean，客户端调用MDB后无需等待，立刻返回，MDB将异步处理客户请求。这适合于需要异步处理请求的场合，比如订单处理，这样就能避免客户端长时间的等待一个方法调用直到返回结果。

JMS（Java Message Service）消息

JMS 是一种消息传递机制

JMS 是 Java 平台中的一种消息传递机制，用于在不同应用之间异步发送消息。JMS 提供了一种标准的 API 来支持消息的创建、发送、接收和读取，允许应用程序通过消息进行通信，而不需要直接相互调用。它可以理解为是一种消息中间件，专门用于处理消息队列（Message Queue）或发布/订阅（Publish/Subscribe）模式。 •消息队列（Queue）模式：消息生产者发送消息到队列，消息消费者从队列中接收消息。消息只能被一个消费者消费，消费后消息即从队列中删除。 •发布/订阅（Topic）模式：消息生产者将消息发布到主题，所有订阅该主题的消费者都可以接收到消息，适用于广播类消息传递。

MDB

MDB 是处理这些消息的异步企业 Bean，主要用于需要异步处理的企业应用场景。

MDB 是 EJB（Enterprise JavaBeans）技术中的一种专门用于处理 JMS 消息的 Bean。MDB 的核心特性是异步处理，即它能够在后台自动监听消息队列或主题，当有消息到达时，自动触发其相应的方法进行处理，而客户端无需等待结果。 主要特性： •异步执行：MDB 是无状态的，会在接收到消息时执行任务，适合处理需要后台运行的任务，比如订单处理、日志记录、数据同步等。 •与 JMS 集成：MDB 只能用于处理 JMS 消息，负责接收 JMS 消息后进行处理。 •无状态：与无状态会话 Bean 类似，MDB 不会保存客户端的状态，每个消息到达时都会重新创建实例处理该消息。 使用场景： MDB 适合那些需要异步处理请求、并发量大且客户端不需要立刻等待结果的场景。例如： •订单处理系统：客户端提交订单后不必等待结果，后台系统异步处理订单。 •日志收集：系统将日志异步发送到消息队列，日志处理程序在后台处理这些日志。

分为三个构件（对应如上三种Bean）

会话型

实体型

消息驱动型

软件测试

分类

动态测试

动态测试是通过运行程序发现错误，包括黑盒测试（等价类划分、边界值分析法、错误推测法）与白盒测试（各种类型的覆盖测试）。

静态测试

静态测试是人工测试方式，采用人工和计算机辅助静态分析的手段对程序进行检测，包括桌前检查（桌面检查）、代码走查、代码审查。

桌面检查（Desk Checking）是一种静态测试方法，主要用于在软件开发过程中通过人工的方式对代码或设计进行审核和验证。桌面检查的重点是通过模拟代码的执行流程，手动分析代码逻辑，找出潜在的错误、漏洞或不合理之处。与动态测试不同，它不依赖程序的实际运行。

是什么

静态测试是指被测试程序不在机器上运行，而采用人工检测和计算机辅助静态分析的手段对程序进行检测。静态测试包括对文档的静态测试和对代码的静态测试。

静态分析通过解析程序文本从而识别出程序语句中可能存在的缺陷和异常之处；静态分析所包含的阶段中，（信息流分析）的主要工作是找出输入变量和输出变量之间的依赖关系

对代码的静态测试包括四种分析方法

控制流分析

①控制流分析。控制流分析是指使用控制流程图检查被测程序控制结构的过程。例如，可检查被测程序是否存在没有使用的语句或子程序、是否调用并不存在的子程序，以及是否存在无法达到的语句等。

数据流分析

②数据流分析。数据流分析是指使用控制流程图分析数据各种异常情况的过程，包括数据初始化、賦值或引用过程中的异常。例如，引用未定义的变量、对以前未使用的变量再次陆值等程序差错或异常情况。

接口分析

③接口分析。接口分析主要包括模块之间接口的一致性分析、模块与外部数据库及其他软件配置项之间的一致性分析、子程序和函数之间的接口一致性分析等。例如可以检查函数形参与实现的数量、顺序、类型和使用的一致性。

表达式分析

④表达式分析。表达式分析用于检查程序代码中的表达式错误。例如，括号不配对、数组引用越界、除数为零，以及浮点数变量比较时的误差等错误。

信息流分析

静态分析

静态分析通过解析程序文本从而识别出程序语句的各个部分，审查可能的缺陷和异常之处。

静态分析包括五个阶段：

控制流分析阶段找出并突出显示那些带有多重出口或入口的循环以及不可达到的代码段； 数据使用分析阶段突出程序中变量的使用情况； 接口分析阶段检查子程序和过程声明及它们使用的一致性； 信息流分析阶段找出输入变量和输出变量之间的依赖关系： 路径分析阶段找出程序中所有可能的路径并画出在此路径中执行的语句。

例题

 静态分析通过解析程序文本从而识别出程序语句中可能存在的缺陷和异常之处；静态分析所包含的阶段中，（信息流分析）的主要工作是找出输入变量和输出变量之间的依赖关系。

例题

问：在静态测试中，主要是对程序代码进行静态分析。“数据初始化、赋值或引用过程中的异常”属于静态分析中的（）。答：数据流分析

是什么

软件测试是为了发现错误而执行程序的过程。

确认测试

是什么

确认性测试也称为有效性测试，主要验证软件功能、性能及其它特性是否与用户需求一致

确认测试主要用于验证软件的功能、性能和其他特性是否与用户需求一致。根据用户的参与程度，通常包括以下4种类型。 ①内部确认测试。内部确认测试主要由软件开发组织内部按照软件需求规格说明书进行测试。 ②a测试和B测试。对于通用产品型的软件开发而言，a测试是指由用户在开发环境下进行测试，通过a测试以后的产品通常称为a版；B测试是指由用户在实际使用环境下进行测试，通过 B测试的产品通常称为B版。一般在通过B测试后，才能把产品发布或交付给用户。 ③验收测试。验收测试是指针对软件需求规格说明书，在交付前以用户为主进行的测试。其测试对象为完整的、集成的计算机系统。验收测试的目的是，在真实的用户工作环境下，检验软件系统是否满足开发技术合同或软件需求规格说明书。验收测试的结论是用户确定是否接收该软件的主要依据。 系统测试的目的是在真实系统工作环境下，验证完整的软件配置项能否和系统正确连接，并满足系统/子系统设计文档和软件开发合同规定的要求。系统测试的主要内容包括功能测试、健壮性测试、性能测试、用户界面测试、安全性测试、安装与反安装测试等。其中性能测试包括负载测试、压力测试、可靠性测试和并发测试。

在什么阶段完成

确认测试计划通常是在需求分析阶段完成的。

通常包括以下四种类型

内部确认测试（由软件开发组织内部按软件需求说明书进行测试） Alpha测试（由用户在开发环境下进行测试） Beta测试（由用户在实际使用环境下进行测试） 验收测试（针对软件需求说明书，在交付前以用户为主进行的测试）

集成测试

是什么

软件集成测试也称为组装测试、联合测试（对于子系统而言，则称为部件测试）。它将已通过单元测试的模块集成在一起，主要测试模块之间的协作性。

从组装策略而言，可以分为

一次性组装测试和增量式组装（包括自顶向下、自底向上及混合式）两种。

通常在哪一阶段完成

集成测试计划通常是在软件【概要设计阶段】完成的

通常采用什么样的测试方法

集成测试一般采用黑盒测试方法

单元测试

例题

在单元测试中，驱动模块用来调用被测模块，自顶向下的单元测试中不需要另外编写驱动模块。

详细

单元测试也称为模块测试，测试的对象是可独立编译或汇编的程序模块、软件构件或面向对象软件中的类（统称为模块），其目的是检查每个模块能否正确地实现设计说明中的功能、性能、接口和其他设计约束等条件，发现模块内可能存在的各种差错。单元测试的技术依据是软件详细设计说明书。 测试一个模块时，可能需要为该模块编写一个驱动模块和若干个粧模块。驱动模块用来凋用被测模块，它接收测试者提供的测试数据，并把这些数据传送给被测模块，然后从被测模块接收测试结果，并以某种可见的方式将测试结果返回给测试人员；桩模块用來模拟被测模块所调用的子模块，它接受被测模块的调用，检验调用参数，并以尽町能简单的操作模拟被调用的子程序模块功能，把结果送回被测模块。顶层模块测试时不需要驱动模块，底层模块测试时不要桩模块。 笮元测试策略主要包括自顶向下的单元测试、自底向上的单元测试、孤立测试和综合测试策略。 ①自顶向下的单元测试先测试上层模块，再测试下层模块。测试下层模块时由于它的上层模块已测试过，所以不必另外编写驱动模块。 ②自底向上的单元测试。自底向上的单元测试先测试下层模块，再测试上层模块。测试上层模块由于它的下层模块己经测试过，所以不必另外编写桩模块。 ③孤立测试不需要考虑每个模块与其他模块之间的关系，逐一完成所有模块的测试。由于各模块之间不存在依赖性，单元测试可以并行进行，但因为需要为每个模块单独设计驱动模块和桩模块，增加了额外的测试成本。 ④综合测试。上述三种单元测试策略各有利弊，实际测试时可以根据软件特点和进度安排情况，将几种测试方法混合使用。

白盒测试

语句覆盖要求设计足够多的测试用例， 使程序中每条语句至少被执行一次 与判定覆盖相比，条件覆盖增加对符合判定情况的测试，增加了测试路径

白盒测试也称为结构测试，主要用于软件单元测试阶段，测试人员按照程序内部逻辑结构设计测试用例，检测程序中的主要执行通路是否都能按预定要求正确工作。白盒测试方法主要有控制流测试、数据流测试和程序变异测试等。 控制流测试根据程序的内部逻辑结构设计测试用例，常用的技术是逻辑覆盖。主要的覆盖标准有语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、条件/判定覆盖、条件组合覆盖、修正的条件/判定覆盖和路径覆盖等。 语句覆盖是指选择足够多的测试用例，使得运行这些测试用例时，被测程序的每个语句至少执行一次。 判定覆盖也称为分支覆盖，它是指不仅每个语句至少执行一次，而且每个判定的每种可能的结果（分支）都至少执行一次。 条件覆盖是指不仅每个语句至少执行一次，而且使判定表达式中的每个条件都取得各种可能的结果。 条件/判定覆盖同时满足判定覆盖和条件覆盖。 它的含义是选取足够的测试用例，使得判定表达式中每个条件的所有可能结果至少出现一次，而且每个判定本身的所有可能结果也至少出现一次。 条件组合覆盖是指选取足够的测试用例，使得每个判定表达式中条件结果的所有可能组合至少出现一次。 修正的条件/判定覆盖。需要足够的测试用例来确定各个条件能够影响到包含的判定结果。 路径覆盖是指选取足够的测试用例，使得程序的每条可能执行到的路栏都至少经过一次（如果程序中有环路，则要求每条环路路径至少经过一次）。

黑盒测试

是什么

黑盒测试也称为功能测试，是根据规格说明所规定的功能来设计测试用例，它不考虑程序的内部结构和处理过程。

根据什么来设计测试用例

黑盒测试法主要根据【程序外部功能】来设计测试用例。

常用的黑盒测试技术

有等价类划分、边值分析、错误猜测和因果图等。

例题

154.软件测试是为了发现错误而执行程序的过程。黑盒测试法主要根据（）来设计测试用例。

黑盒测试也称为功能测试，主要用于集成测试，确认测试和系统测试阶段。黑盒测试根据软件需求规格说明所规定的功能来设计试用例，一般包括功能分解、等价类划分、边界值分析、判定表、因果图、状态图、随机测试、错误推测和正交试验法等。 在设计测试用例时，等价类划分是用得最多的一种黑盒测试方法。所谓等价类就是某个输入域的集合，对每一个输入条件确定若干个有效等价类和若干个无效等价类，分别设计覆盖有效等价类和无效等价类的测试用例。无效等价类是用来测试非正常的输入数据的，所以要为每个无效等价类设计一个测试用例。 边界值分析通过选择等价类边界作为测试用例，不仅重视输入条件边界，而且也必须考虑输出域边界。在实际测试工作中，将等价类划分法和边界值分析结合使用，能更有效地发现软件中的错误。 因果图方法是从用自然语言书写的程序规格说明的描述中找出因（输入条件）和果（输出或程序状态的改变），可以通过因果图转换为判定表。 正交试验设计法，就是使用已经造好了的正交表 格来安排试验并进行数据分析的一种方法，目的是用最少的测试用例达到最高的测试覆盖率。

详细

根据国家标准GB/T15532-2008，软件测试可分为单元测试、集成测试、配置项测试、系统测试、验收测试和回归测试等类别。 单元测试也称为模块测试，测试的对象是可独立编译或汇编的程序模块、软件构件或面向对象软件中的类（统称为模块），其目的是检查每个模块能否正确地实现设计说明中的功能、性能、接口和其他设计约束等条件，发现模块内可能存在的各种差错。单元测试的技术依据是软件详细设计说明书。 集成测试的目的是检查模块之间，以及模块和己集成的软件之间的接口关系，并验证已集成的软件是否符合设计要求。集成测试的技术依据是软件概要设计文档。 系统测试的对象是完整的、集成的计算机系统，系统测试的目的是在真实系统工作环境下，验证完整的软件配置项能否和系统正确连接，并满足系统/子系统设计文档和软件开发合同规定的要求。系统测试的技术依据是用户需求或开发合同。 配置项测试的对象是软件配置项，配置项测试的目的是检验软件配置项与软件需求规格说明的一致性。 确认测试主要验证软件的功能、性能和其他特性是否与用户需求一致。 验收测试是指针对软件需求规格说明，在交付前以用户为主进行的测试。 回归测试的目的是测试软件变更之后，变更部分的正确性和对变更需求的复合型，以及软件原有的、正确的功能、性能和其他规定的要求的不损害性。

系统体系结构

项目范围管理

范围定义的输入包括以下四项：

① 项目章程。（如果项目章程或初始的范围说明书没有在项目执行组织中使用，同样的信息需要进一步收集和开发，以产生详细的项目范围说书） ② 项目范围管理计划。 ③ 组织过程资产。 ④ 批准的变更申请。

如何进行，输出文档

编写范围说明书

是什么

在初步项目范围说明书中已文档化的主要的可交付物、假设和约束条件的基础上准备详细的项目范围说明书，是项目成功的关键。

有什么作用

详细的项目范围说明书是项目成功的关键

项目范围是为了达到项目目标，为了交付具有某种特制的产品和服务，项目所规定要做的。在信息系统项目中，产品范围是指信息系统产品或者服务所应该包含的功能，项目范围是指为了能够交付信息系统项目所必须做的工作。产品范围是项目范围的基础，产品的范围定义是信息系统要求的度量，而项目范围的定义是生产项目计划的基础。产品范围描述是项目范围说明书的重要组成部分。

在初步项目范围说明书中己文档化的主要的可交付物、假设和约束条件的基础上准备详细的项目范围说明书，是项目成功的关键。范围定义的输入包括以下内容： ①项目章程。如果项目章程或初始的范围说明书没有在项目执行组织中使用，同样的信息需要进一步收集和开发，以产生详细的项目范围说明 书 ②项目范围管理计划。 ③组织过程资产。 ④批准的变更申请。 所以项目文档管理方案不属于范围定义的输入。

项目配置管理

配置项主要有以下两大类： 1.属于产品组成部分的工作成果： 2.属于项目管理和机构支撑过程域产生的文档：

软件产品配置

是指

一个产品在其生命周期各个阶段所产生的各种形式和各种版本的文档、计算机程序、部件及数据的集合。

软件产品配置是指一个软件产品在生存周期各个阶段所产生的各种形式和各种版本的文档、计算机程序、部件及数据的集合。该集合的每一个元素称为该产品配置中的一个配置项。配置项主要有以下两大类。 属于产品组成部分的工作成果，如需求文档、设计文档、源代码和测试用例等。 属于项目管理和机构支撑过程域产生的文档，如工作计划、项目质量报、项目跟踪报告等。这些文档虽然不是产品的组成部分，但是值得保存。 在题目的选项中，CASE工具操作手册不属于上述两类，所以它不属于配置项。

配置项

配置项是构成产品配置的主要元素

分以下两大类

产品组成部分的工作成果

如需求文档、设计文档、源代码和测试用例等；

项目管理和即构支撑过程与产生的文档

如工作计划、项目质量报告和项目跟踪报告等。工作计划虽可充当配置项，但不属于产品组成部分工作成果的配置项。

所属范畴

版本控制的范畴

在配置管理中，所有的配置项都应列入【版本控制的范畴】。

配置项的状态通常有3种

草稿、正式发布和正在修改。

软件项目控制

软件项目控制的重要手段

软件质量保证

软件质量

是什么

软件质量是指反映软件系统或软件产品满足规定或隐含需求的能力的特征和特性全体。

如何管理

软件质量管理是指对软件开发过程进行的独立的检查活动，由质量保证、质量规划和质量控制三个主要活动构成。

如何保证质量

软件质量保证是指为保证软件系统或软件产品充分满足用户要求的质量而进行的有计划、有组织的活动，其目的是生产高质量的软件。

主要活动

软件评审

软件评审是软件质量保证的主要活动之一。

需求

理想情况下，每一项用户、业务需求和功能需求都应具备下列性质。 ①完整性：每一项需求都必须完整地描述即将交付使用的功能。 ②正确性：每一项需求都必须正确地描述将要开发的功能。 ③可行性：需求必须能够在系统及其运行环境的已知能力和约束条件内实现。 ④必要性：每一项需求记录的功能都必须是用户的真正需要。 ⑤无歧义：每一项需求声明对所有读者应该只有一种一致的解释。 ⑥可验证性：如果某项需求不可验证，那么判定其实现的正确与否就成了主观臆断。

理想情况下，每一项用户、业务需求和功能需求都应具备下列性质。 1、完整性。每一项需求都必须完整地描述即将交付使用的功能。它必须包含开发人员设计和实现这项功能需要的所有信息。 2、正确性。每一项需求都必须准确地描述将要开发的功能。判断正确性的参考是需求来源，如实际用户和高级的系统需求。如果一项软件需求与其相对应的系统需求发生冲突，这是不正确的。 3、可行性。需求必须能够在系统及其运行环境的已知能力和约束条件内实现。 4、必要性。每一项需求记录的功能都必须是用户的真正需要，或者是为符合外部系统需求或标准而必须具备的功能。每项需求都必须来源于有权定义需求的一方。对每项需求都必须追溯至特定的客户需求的来源，例如用例、业务规则或者其他来源。 有优先次序。为每一项功能需求、特性或用例指定一个实现优先级，以表明它在产品的某一版本中的重要程度。如果所有需求都被视为同等重要，项目经理就很难采取措施应对预算削减、进度拖后、人员流失或开发过程中需求增加等情况 5、无歧义。一项需求声明对所有读者应该只有一种一致的解释，编写需求时应该使用用户所在领域的、简洁明了的语言。应该在词汇表中列出所有专用的和可能让用户感到迷惑的术语。 6、可验证性。如果某项需求不可验证，那么判定其实现的正确与否就成了主观臆断，而不是客观分析。不完备、不一致、不可行或有歧义的需求也是不可验证的。

需求管理

是什么

需求管理是一个对系统需求变更、了解和控制的过程。需求管理过程与需求开发过程相互关联，当初始需求导出的同时就启动了需求管理计划，一旦形成了需求文档的初稿，需求管理活动就开始了。 关于需求管理过程域内的原则和策略，可以参考： ①需求管理的关键过程领域不涉及收集和分析项目需求，而是假定已收集了软件需求，或者已由更高一级的系统给定了需求。 ②开发人员在向客户以及有关部门承诺某些需求之前，应该确认需求和约束条件、风险、偶然因素、假定条件等。 ③关键处理领域同样建议通过版本控制和变更控制来管理需求文档。

需求变更管理过程

示意图

4个步骤

识别出问题

问题分析与变更描述

变更分析与成本计算

变更实现

自动化工具能够帮助变更控制过程更有效地运作，（记录每一个状态变更的日期及变更者）是这类工具应具有的特性之一。

在实际的项目开发中，人们总是希望使用自动工具来执行需求变更控制过程。

为什么要使用工具

变更确保不会丢失或疏忽。在实际中，人们总是希望使用自动工具来执行变更控制过程。有许多人使用商业问题跟踪工具来收集、存储、管理需求变更；可以使用工具对一系列最近提交的变更建议产生一个列表给变更控制委员会开会时做议程用。问题跟踪工具也可以随时按变更状态分类包裹变更请求的数目。

挑选工具时可以考虑以下几个方面： ①可以定义变更请求的数据项。 ②可以定义变更请求生存期的状态转换图。 ③可以加强状态转换图，使经授权的用户仅能做出所允许的状态变更。 ④记录每一种状态变更的数据，确认做出变更的人员。 ⑤可以定义在提交新请求或请求状态被更新后应该自动通知的设计人员。 ⑥可以根据需要生成标准的或定制的报告和图表。

需求变更策略

一个大型软件系统的需求通常是会发生变化的。 在进行需求变更时，可以参考以下的需求变更策略： 1. 所有需求变更必须遵循变更控制过程： 2.对于未获得批准的变更，不应该做设计和实现工作； 3. 变更应该由项目变更控制委员会决定实现哪些变更； 4. 项目风险承担者应该能够了解变更数据库的内容； 5. 决不能从数据库中删除或者修改变更请求的原始文档； 6. 每一个集成的需求变更必须能跟踪到一个经核准的变更请求。

需求跟踪

是什么

需求跟踪包括编制每个需求与系统元素之间的联系文档，这些元素包括别的需求、体系结构、其他设计部件、源代码模块、测试、帮助文件和文档等。跟踪能力信息使变更影响分析十分便利，有利于确认和评估实现某个建议的需求变更所必须的工作。

跟踪能力

如何提高跟踪能力

可以使用跟踪能力链

跟踪能力是优秀需求规格说明书的一个特征，为了实现跟踪能力，必须统一地标识出每一个需求，以便能明确地进行查阅。

需求跟踪能力链

需求向前追溯到软件需求。这样就能区分出开发过程中或者开发结束后，由于客户需求变更受到影响的软件需求，这也就可以确保软件需求规格说明包括了所有客户需求。 从软件需求回溯响应的客户需求。这也就是确认每个软件需求的源头。如果使用实例的形式来描述客户需求，那么客户需求与软件需求之间的跟踪情况就是使用实例和功能性需求。 从软件需求向前追溯到下一级工作产品。由于开发过程中系统需求转变为软件需求、设计、编码等，所以通过定义单个需求和特定的产品元素之间的（联系）链，可以从需求向前追溯到下一级工作产品。这种联系链告诉我们每个需求对应的产品部件，从而确保产品部件满足每个需求。 从产品部件回溯到软件需求。说明了每个部件存在的原因。如果不能把设计元素、代码段或测试回溯到一个需求，可能存在“画蛇添足”的程序。 然而，如果这些孤立的元素表明了一个正当的功能，则说明需求规格说明书漏掉了一项需求。

示意图

作用

利用需求跟踪能力链（traceabilitylink）可以跟踪一个需求使用的全过程，也就是从初始需求到实现的前后生存期。

需求定义

常用的两种需求定义方法

严格定义方法

例题

需求不能在系统开发前被完全准确地说明，不适合严格定义方法

原型方法

需求定义的过程也就是形成需求规格说明书的过程，通常有两种需求定义的方法：严格定义方法和原型方法。 严格定义方法也称为预先定义，需求的严格定义建立在以下基本假设之上： ①所有需求都能够被预先定义。这意味着在没有实际系统运行经验的情况下，全部的系统需求均可通过逻辑推断得到。但这种假设在许多场合是不能成立的。 ②开发人员与用户之间能够准确而清晰地交流。 ③采用图形（或文字）可以充分体现最终系统。 在使用严格定义需求的开发过程中，开发人员与用户之间交流与沟通的主要工具是定义报告，包括文字、图形、逻辑规则和数据字典等技术工具。 原型化的需求定义过程是一个开发人员与用户通力合作的反复过程。从一个能满足用户基本需求的原型系统开始，允许在开发过程中提出更好的要求，根据用户的要求不断地对系统进行完善，它实质上是一种迭代的循环型的开发方式。 采用原型方法时需注意一下几个问题： ①并非所有的需求都能在系统开发前被准确地说明。 ②项目干系人之间通常都存在交流上的困难。 ③需要实际的、可供用户参与的系统模型。 ④有合适的系统开发环境。 ⑤反复是完全需要和值得提倡的。需求一旦确定，就应该遵从严格定义的方法。

软件需求工程

是什么

软件需求工程是包括创建和维护软件需求文档所必须的一切活动的过程。

分为两大工作

分别是

需求开发

需求开发包括需求获取、需求分析、编写需求规格说明书（需求定义）和需求验证4个阶段。在需求开发阶段需要确定软件所期望的用户类型，获取各种用户类型的需求，了解实际的用户任务和目标，以及这些任务所支持的业务需求。

需求管理

需求管理是一个对系统需求变更、了解和控制的过程，通常包括定义需求基线、处理需求变更和需求跟踪方面的工作。需求管理强调：控制对需求基线的变动；保持项目计划与需求的一致；控制单个需求和需求文档的版本情况；管理需求和联系链，或者管理单个需求和其他项目可交付产品之间的依赖关系；跟踪基线中的需求状态。

例题

问：需求管理是CMM可重复级中的6个关键过程域之一，其主要目标是（对于软件需求，必须建立基线以进行|控制，软件计划、产品和活动必须与软件需求保持一致）。

关系

需求开发与需求管理是相辅相成的，需求开发是主线、目标；需求管理是支持、保障。

敏捷方法

是什么

敏捷方法以原型开发思想为基础，采用迭代增量式开发，发行版本小型化，比较适合需求变化较大或者开发前期对需求不是很清晰的项目。

敏捷方法是从20世纪90年代开始逐渐引起广泛关注的一些新型软件开发方法，以应对快速变化的需求。

敏捷方法是一类强调灵活性、快速响应变化的软件开发方法，包括 Scrum、Kanban、XP（极限编程）等。敏捷方法的核心是通过频繁交付小规模可运行的软件，并通过客户反馈进行持续调整和改进。

核心思想

敏捷方法的核心思想主要有以下三点。 ①敏捷方法是“适应性“而非“预设性”的。传统方法试图对一个软件开发项目在很长的时间跨度内做出详细的计划，然后依计划进行开发。这类方法在计划制定完成后拒绝变化。而敏捷方法则欢迎变化，其实它的目的就是成为适应变化的过程，甚至能允许改变自身来适应变化。 ②敏捷方法是以人为本，而不是以过程为本。传统方法以过程为本，强调充分发挥人的特性，不去限制它，并且软件开发在无过程控制和过于严格烦琐的过程控制中取得一种平衡，以保证软件的质量。 ③迭代增量式的开发过程。敏捷方法以原型开发思想为基础，采用迭代增量式开发，发行版本小型化。

特点

与RUP相比，敏捷方法的周期可能更短。敏捷方法在几周或者几个月的时间内完成相对较小的功能，强调的是能尽早将尽量小的可用的功能交付使用，并在整个项目周期中持续改善和增强，并且更加强调团队中的高度协作。

与RUP对比

**RUP（Rational Unified Process）** 是一种软件开发过程框架，由 IBM 的 Rational 公司开发。它是一种面向对象和以用例驱动的开发方法，强调通过迭代和增量方式进行开发，适合较大规模、复杂的项目。 **敏捷方法** 是一类强调灵活性、快速响应变化的软件开发方法，包括 Scrum、Kanban、XP（极限编程）等。敏捷方法的核心是通过频繁交付小规模可运行的软件，并通过客户反馈进行持续调整和改进。 ### RUP 与敏捷方法的区别 1. **开发过程结构化 vs. 灵活性**：    - **RUP**：是结构化的、面向文档的过程，分为多个阶段（例如：初始、细化、构建、移交），每个阶段都有明确的目标和产出物。    - **敏捷方法**：强调灵活性，开发团队根据实际情况调整计划，优先快速迭代和交付可工作的软件，而不是过度依赖文档。 2. **计划和需求的处理**：    - **RUP**：在早期阶段会有详细的需求和设计文档，基于这些需求制定长期计划，之后按计划执行。    - **敏捷方法**：依赖于灵活的需求变更，通常没有长期固定的计划，而是根据客户反馈和项目进展不断调整需求和优先级。 3. **迭代和增量开发**：    - **RUP**：虽然也是迭代开发，但每次迭代通常较长，且强调在每个阶段完成特定的开发任务，尤其重视前期的分析和设计。    - **敏捷方法**：更短周期的迭代（通常2-4周），每个迭代都产生可交付的功能性软件，团队通过频繁交付来快速获得反馈。 4. **团队结构与沟通**：    - **RUP**：通常适用于大规模、跨团队的开发项目，有更严格的角色分工，如系统架构师、分析师、开发人员、测试人员等，沟通相对正式。    - **敏捷方法**：强调自组织、跨职能的团队，团队成员之间紧密协作，依赖口头沟通和快速反馈，沟通更灵活且频繁。 ### RUP 的优缺点 **优点**： - **适合大型项目**：RUP 提供了详细的指导和阶段性目标，适合处理复杂的、需求明确的大型项目。 - **文档驱动**：文档和过程管理详细，适合那些需要长时间维护、扩展和修改的项目。 - **面向对象方法**：强调面向对象设计，结合了 UML 等标准化工具，有利于项目的设计和可维护性。 **缺点**： - **前期成本高**：RUP 强调前期的需求分析和设计，前期成本较高，难以快速响应需求的变更。 - **过于复杂**：RUP 的流程和文档可能过于复杂，导致项目管理和开发成本增加，尤其在小型项目中效率不高。 - **灵活性不足**：对于快速变化的需求，RUP 可能显得滞后，无法及时做出响应。 ### 敏捷方法的优缺点 **优点**： - **灵活应对需求变化**：敏捷方法允许不断调整需求和优先级，快速响应市场和客户的变化。 - **频繁交付**：敏捷方法每个迭代都交付可用的软件产品，减少了客户等待时间，帮助早期发现并解决问题。 - **客户参与度高**：敏捷方法强调与客户的紧密合作，通过频繁反馈确保项目进展符合客户期望。 **缺点**： - **缺少长期规划**：敏捷方法侧重短期目标和迭代，可能缺乏长期的规划，容易在大型项目中丧失全局视野。 - **对团队要求高**：敏捷方法要求团队高度自律和自组织，团队成员需要具备较强的沟通能力和适应能力，否则可能导致混乱。 - **文档不足**：敏捷倾向于减少文档工作，虽然提高了效率，但对于后期维护或新团队成员加入可能会产生障碍。 ### 总结 - **RUP** 适合大规模、结构化、需求明确的项目，强调文档和阶段性目标，但在灵活性和快速交付方面稍显不足。 - **敏捷方法** 适合需要频繁变化、快速交付的小到中型项目，灵活性强，但可能缺少长期规划和文档支持。

适合的场合

相对而言，敏捷方法主要适合于以下场合： ①项目团队的人数不能太多，适合于规模较小的项目。 ②项目经常发生变更。敏捷方法适用于需求萌动并且快速改变的情况，如果系统有比较高的关键性、可靠性、安全性方面的要求，则可能不完全适合。 ③尚风险项目的实施。 ④从组织结构的角度看，组织结构的文化、人员、沟通性决定了敏捷方法是否使用。

RUP

是什么

RUP（Rational Unified Process）是一种软件开发过程框架，由 IBM 的 Rational 公司开发。它是一种面向对象和以用例驱动的开发方法，强调通过迭代和增量方式进行开发，适合较大规模、复杂的项目。

RUP将项目管理、业务建模、分析与设计等统一起来，贯穿整个开发过程。RUP中的软件过程在时间上被分解为4个顺序的阶段，分别是初始阶段、细化阶段、构建阶段和移交阶段。每个阶段结束时都要安排一次技术评审，以确定这个阶段的目标是否已经满足。如果评审结果令人满意，就可以允许项目进入下一个阶段。可以看出，基于RUP的软件过程是一个迭代和增量的过程。 通过初始、细化、构建和移交4个阶段就是一个开发周期，每次经过这4个阶段就会产生一代软件。除非产品退役，否则通过重复同样的4个阶段，产品将演化为下一代产品，但每一次的侧重点都将放在不同的阶段上。这样做的好处是在软件开发的早期就可以对关键的、影响大的风险进行处理。

RUP软件开发生命周期是一个二维的软件开发模型，其中有9个核心工作流，分别为：业务建模、需求、分析与设计、实现、测试部署、配置与变更管理、项目管理以及环境。 RUP把软件开发生存周期划分为多个循环，每个循环生成产品的一个新的版本，每个循环依次由4个连续的阶段组成，每个阶段完成确定的任务。 这4个阶段分别为： 初始阶段：定义最终产品视图和业务模型，并确定系统范围。 细化阶段：设计及确定系统的体系结构，制定工作计划及资源要求。 构造阶段：构造产品并继续演进需求、体系结构、计划直至产品提交。 移交阶段：把产品提交给用户使用。 每个阶段都有一个或多个连续的迭代组成。迭代并不是重复地做相同的事，而是针对不同用例的细化和实现。每一个迭代都是一个完整的开发过程，它需要项目经理根据当前迭代所处的阶段以及上次迭代的结果，适当地对工作流中的行为进行裁剪。在每个阶段结束前有一个里程碑评估该阶段的工作。如果未能通过该里程碑的评估，则决策者应该做出决定，是取消该项目还是继续该阶段的工作。 与其他软件开发过程相比，RUP具有自己的特点，即RUP是用例驱动的、以体系结构为中心的、迭代和增量的软件开发过程。

RUP强调采用（迭代和增量）的方式来开发软件，这样做的好处是（在软件开发的早期就可以对关键的，影响大的风险进行处理）。

例题

基于RUP的软件过程是一个迭代过程。一个开发周期包括初始、细化、构建和移交四个阶段，每次通过这四个阶段就会产生一代软件，其中建立完善的架构是（细化）阶段的任务。采用迭代式开发，（在每一轮迭代中都要进行测试与集成）。

RUP是一个二维的软件开发模型，其核心特点之一是（用例驱动）。RUP将软件开发生存周期划分为多个循环（cycle），每个循环由4个连续的阶段组成，每个阶段完成确定的任务。设计及确定系统的体系结构，制定工作计划及资源要求是在（细化）阶段完成的。

特点

用例驱动

问：通常使用什么视图模型来描述软件系统的体系结构 答：在RUP中采用“4+1'视图模型来描述软件系统的体系结构。

4+1视图模型

是什么

“4+1'视图是对逻辑架构进行描述，最早由Philippe Kruchten提出，他在1995年的IEEESoftware上发表了题为The 4+1 View Model ofArchitecture 的论文，引起了业界的极大关注，并最终被RUP采纳，现在已经成为架构设计的结构标准。 “4+1"视图主要包括： ①逻辑视图（Logical View），设计的对象模型（使用面向对象的设计方法时）。 ②过程视图（Pmcess View），捕捉设计的并发和同步特征。 ③物理视图（Physical View），描述了软件到硬件的映射，反映了分布式特性。 ④开发视图（Development View），描述了在开发环境中软件的静态组织结构。 ⑤架构的描述，即所做的各种决定，可以围绕着这四个视图来组织，然后由一些用例（UseCases）或场景（Scenarios）来说明，从而形成了第五个视图。

“4+1"视图中的 “4”，指的是：逻辑视图、开发视图、进程视图、物理视图， “1”指的是场景视图。 场景视图又称为用例视图，显示外部参与者观察到的系统功能。 逻辑视图从系统的静态结构和动态行为角度显示系统内部如何实现系统的功能。 开发视图又称为实现视图，显示的是源代码以及实际执行代码的组织结构。 处理视图又称为进程视图，显示程序执行时并发的状态。 物理视图展示软件到硬件的映射。

共包括5中视图

分类

4指的是

逻辑视图

对应的角色

最终用户

最终用户关心的是系统的功能，因此会侧重于逻辑视图：

最终用户关心的是系统的功能，因此会侧重于逻辑视图：

用来做什么

设计的对象模型（使用面向对象的设计方法时），逻辑视图从系统的静态结构和动态行为角度显示系统内部如何实现系统的功能。

进程视图（处理视图）

对应的角色

系统集成人员

系统集成人员关心的是系统的性能、可伸缩性、吞吐率等问题，因此会侧重于进程视图；

系统集成人员关心的是系统的性能、可伸缩性、吞吐率等问题，因此会侧重于进程视图；

系统工程师关心的是系统的发布、安装、拓扑结构等问题，因此会侧重于部署视图。

用来做什么

显示程序执行时并发的状态。

捕捉设计的并发和同步特征，

部署视图（物理视图/构件视图）

对应的角色

系统工程师

系统工程师关心的是系统的发布、安装、拓扑结构等问题，因此会侧重于部署视图。

用来做什么

展示软件到硬件的映射。

描述了软件到硬件的映射，反映了分布式特性。

实现视图（开发视图）

对应的角色

程序员

程序员关心的是系统的配置、装配等问题，因此会侧重于实现视图：

用来做什么

描述了软件模块的组织和管理

其他说法

显示的是源代码以及实际执行代码的组织结构

描述了在开发环境中软件的静态组织结构。

1指的是

场景视图（用例视图/统一的场景）

分析人员和测试人员

分析人员和测试人员关心的是系统的行为，因此会侧重于用例视图；

用来做什么

即所做的各种决定，可以围绕着这四个视图来组织，然后由一些用例（UseCases）或场景（Scenarios）来说明，从而形成了第五个视图。

显示外部参与者观察到的系统功能

记忆方法

逻辑实现进程部署的场景

对应的角色

各自的作用

常用在哪里

在RUP中采用“4+1"视图模型来描述软件系统的体系结构。

例题

在RUP中采用“4+1"视图模型来描述软件系统的体系结构。在该模型中，最终用户侧重于（逻辑视图），系统工程师侧重于（部署视图）。

当采用面向对象的设计方法描述对象模型时，通常使用类图表达类的内部属性和行为，以及类集合之间的交互关系；采用状态图定义对象的内部行为。

其中（逻辑）视图用于描述对象模型，并说明系统应该为用户提供哪些服务。

包含哪些视图

视图对应的角色

软件系统工具

是什么

软件系统工具的种类繁多，通常可以按照软件过程活动将软件工具分为软件开发工具、软件维护工具、软件管理和软件支持工具。

通常可以按软件过程活动将软件工具分为 （软件系统工具的种类繁多，很难有统一的分类方法。）

软件开发工具

是什么

软件开发工具对应软件开发过程的各种活动

包含哪些工具

软件开发工具有需求分析工具、设计工具、编码与排错工具、测试工具等。

测试工具

测试工具根据工作原理不同可分为静态测试工具和动态测试工具。其中静态测试工具是对代码进行语法扫描，找到不符合编码规范的地方，根据某种质量模型评价代码的质量，生成系统的调用关系图等。它直接对代码进行分析，不需要运行代码，也不需要对代码编译链接和生成可执行文件，静态测试工具可用于对软件需求、结构设计、详细设计和代码进行评审、走审和审查，也可用于对软件的复杂度分析、数据流分析、控制流分析和接口分析提供支持；动态测试工具与静态测试工具不同，它需要运行被测试系统，并设置探针，向代码生成的可执行文件中插入检测代码，可用于软件的覆盖分析和性能分析，也可用于软件的模拟、建模、仿真测试和变异测试等。

软件维护工具

是什么

软件维护工具辅助软件维护过程中的活动，辅助维护人员对软件代码及其文档进行各种维护活动。软件管理和软件支持工具用来辅助管理人员和软件支持人员的管理活动和支持活动，以确保软件高质高效地完成。

版本控制工具、文档分析工具、开发信息库工具、逆向工程工具、再工程工具。

版本控制工具

版本控制软件用于跟踪和管理代码、文档等文件的变化，是软件开发和项目管理的基础工具之一。常见的版本控制软件分为**集中式版本控制**和**分布式版本控制**两大类。 ### 1. **集中式版本控制软件** 在集中式版本控制系统中，所有的版本数据都存储在中央服务器上，客户端从服务器检出文件并提交修改。常见的集中式版本控制软件有：     - **SVN（Subversion）**：   - 特点：SVN 是开源的集中式版本控制系统，易于管理、使用，支持大多数主流的开发环境。开发者从中央服务器检出代码，修改后再提交回中央仓库。   - 优点：适合小团队，管理简单，权限控制精细。   - 缺点：依赖中央服务器，服务器宕机或网络中断时，团队成员无法进行提交。 - **CVS（Concurrent Versions System）**：   - 特点：CVS 是较早的集中式版本控制系统，曾被广泛使用。   - 优点：简单易用，适用于基本的版本控制需求。   - 缺点：功能相对简单，缺乏一些现代化的特性，逐渐被 SVN 所取代。 ### 2. **分布式版本控制软件** 在分布式版本控制系统中，每个开发者的本地存储库都包含项目的完整历史记录，允许开发者在本地离线工作。开发者可以在本地提交、更改，之后再推送到远程仓库。常见的分布式版本控制软件有： - **Git**：   - 特点：Git 是目前最流行的分布式版本控制系统，广泛用于开源和商业项目。它由 Linus Torvalds 开发，具有极高的灵活性、效率和速度。   - 优点：支持离线工作，分支操作灵活，拥有丰富的社区和工具支持（如 GitHub、GitLab）。速度快、效率高，适合大型项目。   - 缺点：对于新手而言，Git 的操作命令和概念相对复杂，学习曲线较陡。 - **Mercurial**：   - 特点：Mercurial 是另一种分布式版本控制系统，设计上注重简洁和易用性。   - 优点：简单易用，性能强大，尤其适用于大规模代码库。与 Git 相比，命令较为直观，学习门槛较低。   - 缺点：社区和工具生态不如 Git 丰富，主流平台的支持度较低。 - **Bazaar**：   - 特点：Bazaar 是一个由 Canonical（Ubuntu 的开发商）开发的分布式版本控制系统。   - 优点：简洁易用，支持集中式和分布式模式，灵活性强。   - 缺点：相对于 Git 和 Mercurial，用户和社区较少，发展较慢。 ### 3. **托管平台** 很多版本控制软件托管平台整合了版本控制、代码管理和协作功能，常见的包括： - **GitHub**：一个广泛使用的 Git 代码托管平台，提供开源和私有仓库支持，还包含代码评审、项目管理等功能。 - **GitLab**：类似 GitHub，提供 CI/CD、问题跟踪、代码评审等功能，还支持自托管。 - **Bitbucket**：支持 Git 和 Mercurial，适合小团队项目管理，集成了 Jira 等工具，特别适合与 Atlassian 系统配合。 ### 总结 - **集中式版本控制系统**：SVN、CVS。 - **分布式版本控制系统**：Git、Mercurial、Bazaar。 - **托管平台**：GitHub、GitLab、Bitbucket。 在实际应用中，**Git** 是目前最流行的版本控制软件，尤其是与 GitHub、GitLab 等平台的结合，广泛用于现代开发项目。

属于哪种工具

版本控制工具属于 **软件开发工具** 和 **软件管理工具** 两者的范畴。 ### 1. **软件开发工具**：    版本控制工具在开发过程中帮助团队管理源代码的修改、合并、分支等工作，确保多人协作时不会相互覆盖彼此的代码修改。它是开发人员日常工作中不可或缺的一部分，支持代码的历史追溯、回滚、分支管理等功能，因此被归类为软件开发工具。 ### 2. **软件管理工具**：    版本控制工具同时也是一种**软件项目管理工具**，它能帮助项目经理或团队负责人管理不同版本的发布、开发周期中的不同阶段以及对不同模块的责任划分，尤其在大型团队中显得尤为重要。通过它可以控制代码的发布版本和开发进度，确保项目的有序推进。 因此，版本控制工具兼具**软件开发**和**项目管理**功能，既帮助开发人员编写和维护代码，也帮助团队管理代码版本和协作。

软件管理工具

项目管理工具、配置管理工具、软件评价工具、软件开发工具的评价和选择。

项目管理工具

项目管理工具用来辅助软件的项目管理活动。 通常项目管理活动包括项目的计划、调度、通信、成本估算、资源分配及质量控制等。一个项目管理工具通常把重点放在某一个或某几个特定的管理环节上，而不提供对管理活动包罗万象的支持。 项目管理工具具有以下特征： 1.覆盖整个软件生存周期； 2.为项目调度提供多种有效手段； 3. 利用估算模型对软件费用和工作量进行估算； 4.支持多个项目和子项目的管理； 5.确定关键路径，松弛时间，超前时间和滞后时间； 6. 对项目组成员和项目任务之间的通信给予辅助； 7. 自动进行资源平衡；. 8.跟踪资源的使用； 9.生成固定格式的报表和剪裁项目报告。 成本估算工具就是一种典型的项目管理工具。

软件支持工具

结构化程序设计

是什么

结构化程序设计采用自顶向下、逐步求精及模块化的程序设计方法，通过【顺序、分支和循环】【三种】基本的【控制结构】可以构造出任何单入口单出口的程序。

结构化分析方法

是什么

结构化分析方法是一种面向数据流的需求分析方法，其基本思想是自顶向下逐层分解。数据流图是进行结构化分析时所使用的模型，其基本成分包括数据流、加工、数据存储和外部实体。在进行结构化设计时，通过对数据流图进行变换分析和事务分析可以导出程序结构图。

结构化分析方法的基本思想是自顶向下，逐层分解，把一个大问题分解成若干个小问题，每个小问题再分解成若干个更小的问题。经过逐层分解，每个最低层的问题都是足够简单、容易解决的。

结构化方法分析模型

核心

数据字典

三层模型

分别是

数据模型

在实际工作中，一般使用什么图表示

E-R图表示数据模型，ER图（Entity-Relationship Diagram，实体关系图）

功能模型

用DFD表示功能模型，DFD图（Data Flow Diagram，数据流图）

行为模型（也称內状态模型）

用状态转换图表示行为模型，状态转换图（State Transition Diagram，状态转换图）

关系

这三个模型有着密切的关系，它们的建立不具有严格的时序性，而是一个迭代的过程。

表示三层模型的三种图详解

在**结构化分析方法**中，**ER图**、**DFD图**和**状态转换图**是三种常用的图形工具，它们用于描述系统的不同方面，帮助理解和设计复杂系统。以下是它们的定义和用途： ### 1. **ER图（Entity-Relationship Diagram，实体关系图）**    - **定义**：ER图是用来表示实体（Entity）、属性（Attribute）以及实体之间关系（Relationship）的一种图形工具。它主要用于数据建模，尤其在数据库设计中使用广泛。    - **用途**：ER图用于展示系统中的数据结构，明确实体、实体的属性，以及实体之间的相互关系。    - **组成元素**：      - **实体（Entity）**：表示现实世界中的对象，如用户、产品等，通常用矩形表示。      - **属性（Attribute）**：描述实体的特征，如用户名、产品价格等，用椭圆表示。      - **关系（Relationship）**：实体之间的相互作用或联系，用菱形表示。        **示例**：用户和订单之间的关系可以通过ER图来表示，展示"用户"实体和"订单"实体之间的"下单"关系。 ### 2. **DFD图（Data Flow Diagram，数据流图）**    - **定义**：DFD图是一种用于描述系统中的数据流动和处理的图形工具。它通过数据流、处理、存储和外部实体来描述系统的功能和数据传输过程。    - **用途**：DFD图用于分析系统的功能性需求，展示系统中信息的输入、输出、处理过程和存储方式。它帮助理解系统中不同组件如何协同工作。    - **组成元素**：      - **进程（Process）**：表示系统的某个处理功能，通常用圆或椭圆表示。      - **数据流（Data Flow）**：表示数据在系统中流动的路径，通常用箭头表示。      - **数据存储（Data Store）**：表示数据在系统中保存的地方，通常用双平行线表示。      - **外部实体（External Entity）**：表示系统外的交互对象（如用户、其他系统），通常用矩形表示。        **示例**：一个在线购物系统的DFD图可以展示用户如何提交订单数据，系统如何处理订单并将结果存储在数据库中。 ### 3. **状态转换图（State Transition Diagram，状态转换图）**    - **定义**：状态转换图是一种用来表示系统或对象在不同状态之间转换的图形工具。它描述了系统或对象在不同条件下如何从一个状态转换到另一个状态。    - **用途**：状态转换图主要用于展示系统或对象的行为，特别是在不同的输入或事件下系统的响应。它常用于描述实时系统或嵌入式系统的状态变化。    - **组成元素**：      - **状态（State）**：表示系统在某一时刻的状态，通常用圆或椭圆表示。      - **转换（Transition）**：表示系统从一个状态到另一个状态的变化，通常用箭头表示。      - **事件（Event）**：触发状态变化的条件或事件，通常标注在箭头上。        **示例**：一个登录系统的状态转换图可以描述用户从"未登录"状态到"已登录"状态的转变过程，包括用户输入密码、系统验证等步骤。 ### 总结： - **ER图**：用于表示数据模型，描述实体、属性及其关系，主要应用于数据库设计。 - **DFD图**：用于表示系统的功能性需求，描述数据流动、处理和存储过程，主要用于系统分析。 - **状态转换图**：用于表示系统或对象的行为，描述状态间的转换过程，特别适合描述实时或嵌入式系统。 这三种图形工具相辅相成，帮助开发人员和设计人员从不同角度理解和分析系统的结构和行为。

自顶向下的开发方法

自顶向下方法的优点是： •可为企业或机构的重要决策和任务实现提供信息。 •支持企业信息系统的整体性规划，并对系统的各子系统的协调和通信提供保证。 •方法的实践有利于提高企业人员整体观察问题的能力，从而有利于寻找到改进企业组织的途径。 自顶向下方法的缺点是： •对系统分析和设计人员的要求较高。 •开发周期长，系统复杂，一般属于一种高成本、大投资的工程。 •对于大系统而言，自上而下的规划对于下层系统的实施往往缺乏约束力， •从经济角度来看，很难说自顶向下的做法在经济上市合算的。

相对于自底向上方法，自顶向下方法可以更快地得到系统的演示原型

详细

自顶向下方法的优点是： • 可力企业或机构的重要决策和任务实现提供信息。 •支持企业信息系统的整体性规划，并对系统的各子系统的协调和通信提供保证。 •方法的实践有利于提高企业人员整体观察问题的能力，从而有利于寻找到改进企业组织的途 径 自顶向下方法的缺点是： •对系统分析和设计人员的要求较高。 •开发周期长，系统复杂，一般属于一种高成本、大投资的工程。 •对于大系统而言，自上而下的规划对于下层系统的实施往往缺乏约束力， •从经济角度来看，很难说自顶向下的做法在经济上市合算的。

自顶向下和自底向上的开发方法的区别

**自顶向下**和**自底向上**是两种常见的设计方法，分别代表了不同的设计和开发策略，尤其在软件开发、系统设计以及问题求解中广泛使用。它们的区别主要体现在设计流程、思维方式和实现步骤上。 ### 1. **自顶向下设计方法**（Top-Down Design） 自顶向下设计是一种从全局视角出发，逐步细化的设计方法。设计者从系统的高层抽象开始，逐步向下细化，直至每个具体的模块或功能。 #### 特点： - **整体到局部**：先确定系统的总体目标和结构，再逐步将其分解为小的、具体的部分。 - **分解和模块化**：将复杂问题或系统分解为多个子问题或子系统，每个子系统可以独立设计和实现。 - **抽象层次清晰**：设计从较高层次的抽象开始，逐步深入到具体实现层。 - **设计顺序**：系统的整体结构决定了各个部分的设计顺序，先定义大框架，再填充细节。 #### 优点： - **全局视野**：设计者在开始阶段就有对整个系统的全面把握，便于系统的协调和集成。 - **目标明确**：从整体到局部的设计思路让设计者始终保持对最终目标的关注，减少偏离方向的风险。 #### 缺点： - **实现不灵活**：早期的高层设计如果考虑不周，后期会很难灵活应对细节上的问题或变化。 - **复杂性**：对高度复杂的系统，早期定义的大框架可能无法准确预测实现中的难点，导致后期需要大量返工。 ### 2. **自底向上设计方法**（Bottom-Up Design） 自底向上设计是一种从具体的细节和组件出发，逐步组合形成更大结构的设计方法。设计者首先实现最底层的功能或模块，然后将这些模块逐步组合，构建更高层次的系统。 #### 特点： - **局部到整体**：设计从具体的、细小的部分开始，通过逐步组合构成系统的整体结构。 - **模块驱动**：首先设计和实现底层模块，这些模块可以被复用和组合，形成更复杂的系统。 - **灵活性强**：由于底层模块先行实现，系统设计可以随着需求的变化而调整。 #### 优点： - **高复用性**：底层模块可以被多个部分复用，减少重复开发，提高开发效率。 - **灵活应变**：如果需求发生变化，局部的修改不会影响整个系统的架构，可以迅速调整。 - **更快验证**：早期就可以对底层模块进行测试，较早发现潜在问题，减少后期风险。 #### 缺点： - **缺乏全局视野**：早期设计时容易缺乏对整个系统的全局理解，可能导致各模块之间的整合问题。 - **模块间协作难**：在底层模块完成后，如何组合这些模块形成有机的整体可能是个挑战，尤其在高层抽象不明确时。 ### 3. **主要区别** | **方面**              | **自顶向下设计**                                     | **自底向上设计**                                   | |-----------------------|----------------------------------------------------|----------------------------------------------------| | **设计方向**           | 从系统整体开始，逐步分解到细节                       | 从具体模块开始，逐步组合构建系统                   | | **全局与局部**         | 先有全局结构，后有具体实现                           | 先有具体模块，后逐步构建全局结构                   | | **抽象层次**           | 从高层次抽象开始，逐步细化                          | 从低层次实现开始，逐步提升抽象层次                 | | **灵活性**             | 设计初期灵活性较低，后期调整难度大                    | 模块组合灵活，适应需求变化能力强                   | | **复用性**             | 初期强调系统目标，复用性较低                          | 底层模块复用性高，设计较模块化                     | | **设计的复杂性**       | 早期较为复杂，要求较强的全局把控                      | 后期组合时复杂性增加，可能面临整合难度             | | **适用场景**           | 适用于明确的目标系统，如复杂的大型系统                  | 适用于模块化的系统，如工具库开发、组件开发         | ### 4. **综合应用** 在实际项目中，**自顶向下**与**自底向上**设计方法通常是**结合使用**的。许多项目会在整体框架的设计上采用自顶向下的策略，而在实现细节上使用自底向上的方法。这样的结合可以确保系统架构的清晰性和模块实现的灵活性。 ### 总结： - **自顶向下**方法提供了全局视角和明确的目标，但实现时灵活性较差。 - **自底向上**方法强调模块化和复用性，但可能缺乏对整体结构的把控。

面向对象设计

面向对象设计的基本任务是

把面向对象分析模型转换为设计模型。

好处

采用面向对象开发方法时，可以使用|状态图和活动图对系统的动态行为进行建模

面向对象的模型

分析模型

主要由三部分构成

顶层架构图

用例与用例图

用例

是什么

用例是在系统中执行的一系列动作，这些动作将生成特定参与者可见的价值结果。它确定了一个和系统参与者进行交互，并可由系统执行的动作序列。用例模型描述的是外部执行者（Actor）所理解的系统功能。用例模型用于需求分析阶段，它的建立是系统开发者和用户反复讨论的结果，表明了开发者和用户对需求规格达成的共 识 两个用例之间的关系主要有两种情况：一种是用于重用的包含关系，用构造型 include表示；另一种是用于分离出不同行为的扩展，用构造型extend表示。 ①包含关系：当可以从两个或两个以上的原始用例中提取公共行为，或者发现能够使用一个构件来实现某一个用例的部分功能是很重要的事时，应该使用包含关系来表示它们。 ②扩展关系：如果一个用例明显地混合了两种或两种以上的不同场景，即根据情况可能发生多种事情，可以断定将这个用例分为一个主用例和一个或多个辅用例描述可能更加清晰。

分类

用例之间的关系主要有

包含

①包含关系。当可以从两个或两个以上的用例中提取公共行为时，应该使用包含关系来表示它们。其中这个提取出来的公共用例称为抽象用例，而把原始用例称为基本用例或基础用例。

扩展

②扩展关系。如果一个用例明显地混合了两种或两种以上的不同场景，即根据情况可能发生多种分支，则可以将这个用例分为一个基本用例和一个或多个扩展用例，这样使描述可能更加清晰。

泛化

③泛化关系。当多个用例共同拥有一种类似的结构和行为的时候，可以将它们的共性抽象成为父用例，其他的用例作为泛化关系中的子用例。在用例的泛化关系中，子用例是父用例的一种特殊形式，子用例继承了父用例所有的结构、行为和关系。

例题

用例（usecase）用来描述系统对事件做出响应时所采取的行动。用例之间是具有相关性的。在一个“订单输入子系统”中，创建新订单和更新订单都需要核查用户账号是否正确。用例“创建新订单”、“更新订单”与用例“核查户账号”之间是（包含）关系。

领域概念模型

设计模型

包含

以包图表示的【软件体系结构图】

以交互图表示的【用例实现图】

完整精确的【类图】

针对复杂对象的【状态图】

描述流程化处理过程的【活动图】

例题

面向对象的设计模型包含以【包图】表示的软件体系结构图，以【交互图】表示的用例实现图，完整精确的类图，针对复杂对象的状态图和用以描述流程化处理的活动图等。

UML

是什么

详

UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）是一种标准化的建模语言，主要用于软件系统的设计与建模。它提供了一套图形化的工具，帮助开发人员可视化系统结构、行为以及组件之间的关系。UML可以用于从系统的需求分析到最终实现的整个软件开发生命周期，促进团队成员之间的沟通，并帮助开发人员在设计阶段理清思路。 ### UML的主要图类型 UML包括多种类型的图，用于描述系统的不同方面，通常分为**结构图**和**行为图**两大类。 #### 1. **结构图（Structural Diagrams）** 结构图用于描述系统的静态结构，包括类、对象、组件等的关系。 - **类图（Class Diagram）**：   - 描述系统中的类及其属性、方法和类之间的关系（如继承、关联、依赖等）。   - 常用于面向对象系统的设计。   - **对象图（Object Diagram）**：   - 类图的实例，用于表示某一时刻系统中对象的状态和它们之间的关系。   - **组件图（Component Diagram）**：   - 描述系统中的物理组件和它们的相互依赖关系，主要用于表示软件系统的物理实现。 - **部署图（Deployment Diagram）**：   - 展示系统的硬件和软件的部署架构，说明各个软件组件部署在哪些硬件节点上。 - **包图（Package Diagram）**：   - 表示系统中各个包（package）之间的依赖关系，通常用于组织类图。 #### 2. **行为图（Behavioral Diagrams）** 行为图用于描述系统动态的行为和流程，包括系统如何响应事件或用户的交互。 - **用例图（Use Case Diagram）**：   - 描述系统的功能及用户（或其他系统）如何与系统进行交互，通常用于需求分析阶段。   - **顺序图（Sequence Diagram）**：   - 描述对象之间的交互过程及消息的传递顺序，用于详细展示一个用例或操作中的动态行为。 - **活动图（Activity Diagram）**：   - 用于描述系统的动态流程，展示活动的顺序和并发，用于业务流程建模或工作流的表示。 - **状态图（State Diagram）**：   - 描述系统中的某个对象在不同状态之间的转换情况，常用于表示对象的生命周期。 - **通信图（Communication Diagram）**：   - 展示对象之间的交互关系，类似于顺序图，但更强调对象之间的关系而非消息顺序。 - **时序图（Timing Diagram）**：   - 展示对象或系统在时间维度上发生的状态变化和交互。 - **交互概览图（Interaction Overview Diagram）**：   - 描述多个交互的组合，综合了活动图和顺序图的元素，用于复杂交互的建模。 ### UML的作用和使用场景 1. **系统设计**：UML能够帮助开发者在设计阶段可视化系统的结构和行为，使开发团队在开始编码之前能全面理解系统架构。     2. **需求分析**：通过用例图等工具，UML能够帮助分析人员和客户更好地沟通和理解系统的需求，确保系统按需实现。 3. **团队协作**：UML提供了标准化的符号和图形，帮助团队成员用统一的方式表达系统的设计思路，促进开发和维护过程中的沟通。 4. **文档化**：UML图可以作为系统文档的一部分，记录系统的设计决策和实现细节，便于后期维护和扩展。 ### 总结 UML作为一种强大的建模语言，能够帮助开发人员从不同角度描述系统的各个方面，通过使用各种结构图和行为图，让复杂的软件系统在设计和实现过程中更易于理解、沟通和维护。

UML是面向对象软件的标准化建模语言，其中状态图、活动图、顺序图和通信图可以用来对系统的动态行为进行建模。活动图展现了在系统内从一个活动到另一个活动的流程。活动图强调对象之间的控制流程。在活动图上可以表示分支和汇合。活动图与传统的程序流程图是不等价的。

基于UML的需求分析过程大致可分为以下步骤：

①利用用例及用例图表示需求。

从业务需求描述出发获取执行者和场景；对场景进行汇总、分类、抽象，形成用例；确定执行者与用例、用例与用例图之间的关系，生成用例图。

②利用包图和类图表示目标软件系统的总体框架结构。

根据领域知识、业务需求描述和既往经验设计目标软件系统的顶层架构；从业务需求描述中提取“关键概念”，形成领域概念模型；从概念模型和用例出发，研究系统中主要的类之间的关系，生成类图。

例题

 基于UML的需求分析过程的基本步骤为：利用（用例和用例图）表示需求；利用（包图和类图）表示目标软件系统的总体架构。

设计原则

分类

单一职责原则

开闭原则

里氏替换原则

里氏替换原则是面向对象设计原则之一，由Barbara liskov提出，其基本思想是，一个软件实体如果使用的是一个基类对象，那么一定适用于其子类对象，而且觉察不出基类对象和子类对象的区别，即把基类都替换成它的子类，程序的行为没有变化。反过来则不一定成立，如果一个软件实体使用的是一个子类对象，那么它不一定适用于基类对象。 在运用里氏替换原则时，尽量将一些需要扩展的类或者存在变化的类设计为抽象类或者接口，并将其作为基类，在程序中尽量使用基类对象进行编程。由于子类继承基类并实现其中的方法，程序运行时，子类对象可以替换基类对象，如果需要对类的行为进行修改，可以扩展基类，增加新的子类，而无需修改调用该基类对象的代码。

依赖倒置原则

（依赖倒置）原则是指抽象不应该依赖予细节，细节应该依赖于抽象，即应针对接口编程，而不是针对实现编程。

依赖倒置原则是指抽象不应该依赖于细节，细节应当依赖于抽象。换言之，要针对接口编程，而不是针对实现编程。在程序代码中传递参数时或在组合（或聚合）关系中，尽量引用层次高的抽象层类，即使用接口和抽象类进行变量类型声明、参数类型声明和方法返回类型声明，以及数据类型的转换等，而不要用具体类来做这些事情。为了确保该原则的应用，一个具体类应当只实现接口和抽象类中声明过的方法，而不要给出多余的方法，否则，将无法调用到在子类中增加的新方法。 实现开闭原则的关键是抽象化，并且从抽象化导出具体化实现，如果说开闭原则是0OD的目标的话，那么依赖倒置原则就是OOD的主要机制。有了抽象层，可以使得系统具有很好的灵活性，在程序中尽量使用抽象层进行编程，而将具体类写在配置文件中，这样，如果系统行为发生变化，则只需要扩展抽象层，并修改配置文件，而无须修改原有系统的源代码，在不修改的情况下来扩展系统功能，满足开闭原则的要求。依赖倒置原则是COM、CORBA、EJB、Spring等技术和框架背后的基本原则之一。

接口隔离原则

最少知识原则

迪米特法则

常用的面向对象设计原则包括开闭原则、里氏替换原则、依赖倒置原则、组合/聚合复用原则、接口隔离原则和最少知识原则等。这些设计原则首先都是面向复用的原则，遵循这些设计原则可以有效地提高系统的复用性，同时提高系统的可维护性。 最少知识原则（也称为迪米特法则）是面向对象设计原则之一，指一个软件实体应当尽可能少地与其他实体发生相互作用。这样，当一个实体被修改时，就会尽可能少地影响其他的实体。 最少知识原则主要用于控制信息的过载。在将最少知识原则运用到系统设计中时，要注意以下几点： ①在类的划分上，应当尽量创建松耦合的类，类之间的耦合度越低，就越有利于复用。一个处在松稱合中的类一旦被修改，不会对关联的类造成太大波动。 ②在类的结构设计上，每个类都应当尽量降低其属性和方法的访问权限。 ③在类的设计上，只要有可能，一个类型应当设计成不变类。 ④在对其他类的引用上，一个对象对其他对象的引用应当降到最低。

好处

这六大设计原则可以帮助开发人员设计出更灵活、可扩展、易维护的系统。它们共同的目标是减少耦合，增强代码的复用性和可维护性，使得系统在应对需求变化时更具适应性。

设计模式

是什么

设计模式可以被理解为一种可重用的设计模板，它总结了如何组织代码以应对特定的开发场景或设计需求。设计模式通过定义类、对象之间的交互，减少系统中组件的耦合性，从而让系统更加灵活和易于维护。

分类

创建型模式（Creational Patterns）

定义：创建型模式主要关注对象的创建过程，目的是使对象的创建独立于它们的使用，从而简化系统结构和提高系统的可扩展性。

常见的创建型模式： 1.单例模式（Singleton Pattern）：确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。 2.工厂方法模式（Factory Method Pattern）：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。 3.抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）：提供一个创建相关或依赖对象的接口，而无需指定具体的类。 4.建造者模式（Builder Pattern）：将复杂对象的构建与表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。 5.原型模式（Prototype Pattern）：通过复制现有对象来创建新对象，避免对象创建的重复过程。

结构型模式（Structural Patterns）

定义：结构型模式主要关注类和对象的组合，目的是通过简化结构关系，使不同部分的系统能够协调工作，增强代码的可维护性和可扩展性。

常见的结构型模式： 1.适配器模式（Adapter Pattern）：将一个类的接口转换成客户端希望的另一个接口，使得原本不兼容的类可以协同工作。 2.桥接模式（Bridge Pattern）：将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。 3.组合模式（Composite Pattern）：将对象组合成树形结构以表示”整体-部分”的层次结构，使得客户端对单个对象和组合对象的使用具有一致性。 4.装饰器模式（Decorator Pattern）：动态地给对象添加额外的职责，而不影响其他对象的使用。 5.外观模式（Facade Pattern）：为子系统中的一组接口提供一个统一的接口，简化复杂系统的使用。 6.享元模式（Flyweight Pattern）：通过共享大量细粒度对象来减少内存占用，适用于大量相似对象的场景。 7.代理模式（Proxy Pattern）：为另一个对象提供一个替身或占位符，以控制对该对象的访问。

桥接（Bridge）

概

对组合关系进行二级抽象

目的

将抽象部分与实现部分分离，使它们都可以独立地变化。

例题

问：某广告公司的宣传产品有宣传册、文章、传单等多种形式，宣传产品的出版方式包括纸质方式、CD、DVD、在线发布等。现要求为该广告公司设计一个管理这些宣传产品的应用，采用（桥接）设计模式较为合适，该模式（将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化）。 答：题目所给出的应用中，不希望在不同的宣传产品与具体所采用的出版方式之间建立一个固定的绑定关系，以避免这两者之间的紧耦合关系。这种情形适合于采用Bridge（桥接）模式。

详解

桥接模式属于结构型设计模式的一种。结构型模式描述如何将类或对象合在一起形成更大的结构。桥接模式将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。 在以下情况可以使用Bridge模式： ①不希望在抽象以及抽象的实现部分之间有一个固定的绑定关系。例如这种情况可能是因为，在程序运行时刻可以选择或切换实现部分； ②类的抽象以及它的实现都应该可以通过生成子类的方法加以扩充，使用Bridge模式可以对不同的抽象接口和实现部分进行组合，并分别对它们进行扩充。 ③对一个抽象的实现部分的修改应该对用户不产生影响，即客户的代码不必重新编译。

结构

桥接模式将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。它是一种对象结构型模式，又称为柄体（Handle and Body）模式或接口（Interface）模式。桥接模式类似于多重继承方案，但是多重继承方案往往违背了类的单一职责原则，其复用性比较差，桥接模式是比多重继承方案更好的解决方法。 桥接模式的结构如下图所示，其中： 桥接模式的UML图为：如上图， •Abstraction定义抽象类的接口；维护一个指向 Implementor类型对象的指针。 •RefinedAbstraction扩充由Abstraction定义的接口。 • Implementor定义实现类的接口，该接口不一定要与Abstraction的接口完全一致；事实上这两个接口可以完全不同。一般来说，Implementor 接口仅提供基本操作，而Abstraction则定义了基于这些基本操作的较高层次的操作。 • ConcretelmplementorEFImplementorM* 定义它的具体实现。 图中与Bridge模式中的“Abstraction”角色相对应的类是Shape，与"Implementor”角色相对应的类是Drawing。

外观（Facade）

是什么

概括

封装子系统接口，对外提供统一高层接口

为子系统定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用

目的

降低系统的复杂度，提高代码的可维护性，增强系统的稳定性。

使用该模式提高了底层代码访问的一致性

例题

若系统中的某子模块需要为其他模块提供访问不同数据库系统的功能，这些数据库系统提供的访问接口有一定的差异，但访问过程却都是相同的，例如，先连接数据库，再打开数据库，最后对数据进行查询。针对上述需求，可以采用（外观模式）设计模式抽象出相同的数据库访问过程，该设计模式（为子系统定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用）

适配器（Adapter）

是什么

概括

将一个类的接口转换成客户端所期望的另一个接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起协作。

目的

主要用于解决接口不兼容的问题。

场景

主要解决在软件系统中，常常需要将一些“现存的对象”放到新的环境中，而新环境要求的接口是现对象不能满足的。通过适配器模式，可以将这些不兼容的接口转换成客户端所期望的接口，从而实现系统的集成和协作。

组合（Composite）

是什么

详细

组合（Composite）模式又称为整体-部分（Part-whole）模式，属于对象的结构模式。在组合模式中，通过组合多个对象形成树形结构以表示整体-部分的结构层次。组合模式对单个对象（即叶子对象）和组合对象（即容器对象）的使用具有一致性。Composite 模式的结构如下图所示。 •类Component为组合中的对象声明接口，在适当的情况下，实现所有类共有接口的缺省行为，声明一个接口用于访问和管理Component的子部件； •类Leaf在组合中表示叶结点对象，叶结点没有子结点；并在组合中定义图元对象的行为： •类Composite定义有子部件的那些部件的行为，存储子部件，并在Component接口中实现与子部件有关的操作； •类Client通过Component接口操纵组合部件的对象。 根据上述描述可知，与Composite模式中的“Component"角色相对应的类是Company，与“Composite" 角色相对应的类是 ConcreteCompany.

装饰模式

例题

某系统中的文本显示类（TextView）和图片显示类（PictureView）都继承了 组件类（Component），分别显示文本和图片内容，现需要构造带有滚动条或者带有黑色边框，或者既有滚动条又有黑色边框的文本显示控件和图片显示控件，但希望最多只增加3个类。那么采用设计模式（装饰模式）可实现该需求，其优点是（比继承具有更大的灵活性）。

特点

装饰模式（Decorator Pattern）是一种结构型设计模式，其最大的特点在于能够在不改变对象原有结构的情况下，动态地为对象添加新的功能。

主要目的和意图

在于动态地给一个对象添加一些额外的职责

行为型模式（Behavioral Patterns）

定义：行为型模式关注对象之间的通信和职责分配，目的是使对象之间的交互更加灵活和易于扩展。

常见的行为型模式： 1.责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）：使多个对象都有机会处理请求，避免请求发送者与接收者的耦合，将这些对象连成一条链，并沿着链传递请求，直到有对象处理它。 2.命令模式（Command Pattern）：将请求封装为对象，从而使不同的请求、队列或日志能够被参数化。 3.解释器模式（Interpreter Pattern）：为语言的语法定义一个解释器，以便解释和执行语言中的语句。 4.迭代器模式（Iterator Pattern）：提供一种方法顺序访问集合中的各个元素，而不暴露其内部表示。 5.中介者模式（Mediator Pattern）：通过一个中介对象来封装对象之间的交互，使得对象之间不直接引用，减少它们之间的依赖。 6.备忘录模式（Memento Pattern）：在不破坏封装的前提下，捕获并保存对象的内部状态，以便在未来恢复。 7.观察者模式（Observer Pattern）：定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象状态改变时，所有依赖它的对象都会自动收到通知并更新。 8.状态模式（State Pattern）：允许对象在其内部状态发生改变时改变其行为，使得对象看起来改变了类。 9.策略模式（Strategy Pattern）：定义一系列算法，将每个算法封装起来，并使它们可以互换。 10.模板方法模式（Template Method Pattern）：定义算法的框架，而将具体步骤的实现延迟到子类中。 11.访问者模式（Visitor Pattern）：将作用于某对象结构中的各元素的操作封装到访问者中，使得可以在不改变各元素的类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

中介者

例题

问：一组对象以定义良好但是复杂的方式进行通信，产生的相互依赖关系结构混乱且难以理解。采用（中介者(Mediator)）模式，用一个特定对象来封装一系列的对象交互，从而使各对象不需要显式地相互引用，使其耦合松散，而且可以独立地改变它们之间的交互。

189.某软件公司正在设计一个通用的嵌入式数据处理平台，需要支持多种数据处理芯片之间的数据传递与交换。该平台的核心功能之一要求能够屏蔽芯片之间的数据交互，使其耦合松散，并且可以独立改变 芯片之间的交互过程。针对上述需求，采用（）最为合适。 答：中介者模式。 详解：根据题干描述，该系统需要能够支持不同芯片之间的数据交互，并能够独立改变芯片之间的数据交互过程。这种情况下，可以引入一个中介层，通过中介层屏蔽不同芯片之间的两两交互。根据上述分析，选项中列举的设计模式中，中介者模式最符合要求。

特点

屏蔽不同对象之间的两两交互。处理各对象之间复杂的两两依赖关系

命令模式

特点

用于实现撤销和重做操作

是什么

Command（命令）模式是设计模式中行为模式的一种，它将“请求"封装成对象，以便使用不同的请求、队列或者日志来参数化其他对象。Command模式也支持可撤销的操作。 Command模式的类图也如图所示：

状态模式

是什么

状态模式将每一个条件分支放入一个独立的类中，这样就可以根据对象自身的情况将对象的状态作为一个对象，这一对象可以不依赖于其他对象而独立变化；

场景下使用

用于处理复杂的逻辑关系，多种状态变换

责任链

例题

问：某互联网公司正在设计一套网络聊天系统，为了限制用户在使用该系统时发表不恰当言论，需要对聊天内容进行特定敏感词的过滤。针对上述功能需求，采用（）能够灵活配置敏感词的过滤过程。 答：责任链。根据题干描述，系统需要对不同的敏感词进行过滤，针对每一个词需要对内容进行分析与过滤，而且需要支持敏感词处理的灵活添加。根据上述分析，选项中列举的设计模式中，责任链模式最符合要求。

灵活配置（添加、删除）权限，权限如职能、过滤条件、搜索等

一个接一个的处理

访问者模式

最大的特点

最大的特点在于能够将作用于某种数据结构中的各元素的操作分离出来，并封装成独立的类，使得这些操作可以在不改变数据结构的前提下被添加或修改

主要的目的

主要目的和意图在于将数据结构（容器对象）中元素的操作（处理）分离出来，并封装在访问者类中。这样做的主要目的是为了在不修改数据结构的前提下，能够增加作用于这些元素的新操作，同时保持元素的封装性

作用

设计模式的分类可以帮助开发人员在不同的场景下选择适合的模式解决问题。创建型模式主要处理对象创建，结构型模式处理对象和类之间的组合关系，行为型模式则专注于对象之间的交互与职责分配。通过使用这些模式，可以提高系统的灵活性、可扩展性和可维护性。

类

是什么

类封装了信息和行为，是面向对象的重要组成部分。

类封装了信息和行为，是面向对象的重要组成部分。设计类是面向对象设计过程中最重要的组成部分，也是最复杂和最耗时的部分。在面向对象设计过程中，类可以分为三种类型：实体类、边界类和控制类。 实体类映射需求中的每个实体。实体类保存需要存储在永久存储体中的信息。实体类是对用户来说最有意义的类，通常采用业务领域术语命名，一般来说是一个名词，在用例模型向领域模型的转化中，参与者一般对应于实体类。 控制类是用于控制用例工作的类，一般是由动宾结构的短语（“动词＋名词”或"名词+动词"）转化而来的名词。控制类用于对一个或几个用例所特有的控制行为进行建模，控制对象（控制类的实例）通常控制其他对象。因此它们的行为具有协调性。 边界类用于封装在用例内、外流动的信息或数据流。边界类是一种用于对系统外部环境与其内部运作之间的交互进行建模的类，用于实现目标软件系统与外部系统或外部设备之间的信息交流和互操作。

分类

在面向对象设计中，类可以分为三种类型：

实体类

①实体类映射需求中的每个实体，实体类保存需要存储在永久存储体中的信息。实体类是对用户来说最有意义的类，通常采用业务领域术语命名，一般来说是一个名词，在用例模型向领域模型转化中，一个参与者一般对应于实体类。

控制类

②控制类是用于控制用例工作的类，一般是由动宾结构的短语（“动词＋名词”或"名词+动词"）转化来的名词。控制类用于对一个或几个用例所特有的控制行为进行建模，控制对象通常控制其他对象，因此它们的行为具有协调性。

边界类

③边界类用于封装在用例内、外流动的信息或数据流。边界类是一种用于对系统外部环境与其内部运作之间的交互进行建模的类。边界对象将系统与其外部环境的变更隔离开，使这些变更不会对系统其他部分造成影响。

可以实现

实现目标软件系统与外部系统或外部设备之间的信息交流和互操作

例题

在面向对象设计中，用于描述目标软件与外部环境之间交互的类被称为（边界类），它可以（实现目标软件系统与外部系统或外部设备之间的信息交流和互操作）。

例题

问：在面向对象设计中，（边界类）可以实现界面控制、外部接口和环境隔离。（控制类）作为完成用例业务的责任承担者，协调、控制其他类共同完成用例规定的功能或行为。

工程项目管理

计算最少费用、最短工期

一般解法

1. **绘制网络图**：根据题目给出的数据，绘制一个AOE网络图。 2. **找出关键路径**：在网络图中找到最长的路径，即关键路径。 3. **计算关键路径上的总浮动时间**：总浮动时间是指关键路径上每个作业可以延迟的时间而不影响整个工程的工期。 4. **比较赶工费用和节省的间接费用**：对于关键路径上的作业，比较赶工增加的直接费用和由于工期缩短而节省的间接费用。如果节省的间接费用大于赶工增加的直接费用，则考虑赶工。 5. **调整工期**：根据比较结果，对关键路径上的作业进行调整，直到找到一个最优的工期安排，使得总费用最小。

例题

问：某工程包括A、B、C、D四个作业，其衔接关系、正常进度下所需天数和所需直接费用、赶工进度下所需的最少天数和每天需要增加的直接费用见下表。该工程的间接费用为每天5万元。据此，可以估算出完成该工程最少需要费用（106）万元，以此最低费用完成该工程需要（7）天。 解：

进度计划网络图

性能测试

测试系统性能

大多数情况下，为测试新系统的性能，用户必须依靠评价程序来评价机器的性能。

方法

基准测试程序（benchmark）

把应用程序用的最多、最频繁的那部分核心程序作为评价计算机性能的标准程序，称为基准测试程序（benchmark）。

真实的程序、核心程序、小型基准程序和合成基准程序，其评测的准确程度依次递减。

测评准确程度：真实的程序>核心程序>小型基准程序>合成基准程序

web服务器性能

指标

web服务器性能指标主要有请求响应时间、事务响应时间、并发用户数、吞吐量、资源利用率、每秒钟系统能够处理的交易或者事务的数量等。

事务处理性能委员会 (Transaction Processing Performance Council, TPC）

是什么组织

是制定商务应用基准程序（Benchmark）标准规范、性能和价格度量，并管理测试结果发布的非营利组织

发布的基准程序有哪些

TPC-C是在线事务处理的基准程序

TPC-D是决策支持的基准程序

成本管理过程

包括

成本估算

成本估算是对完成项目活动所需资金进行近似的估算。

成本预算

成本预算的含义是将总的成本估算分配到各项活动和工作包上，来建立一个成本的基线。

成本控制

现代管理的方法

关键绩效指标（KPI）： KPI是用来衡量组织绩效的一组关键指标，它与KPA紧密相关。KPA关注的是过程，而KPI关注的是结果，两者相辅相成。 能力成熟度模型集成（CMMI）： CMMI是一个过程改进模型，它将KPA的概念融入到一个更完整的框架中，帮助组织评估和改进其过程能力。 平衡计分卡（BSC）： BSC是一种战略管理工具，它将企业的战略目标转化为可衡量的绩效指标，其中包括了与KPA相关的过程指标。 价值链分析：价值链分析是一种用来评估企业各环节创造价值能力的方法，它可以帮助企业识别核心竞争力，并找到改进的机会。 业务流程管理（BPM）： BPM关注的是对企业业务流程的建模、分析、优化和管理，它可以帮助企业提高效率和灵活性。 六西格玛：六西格玛是一种以数据为驱动的质量管理方法，它通过减少过程中的缺陷来提高产品和服务的质量。 精益生产：精益生产是一种以消除浪费为目标的生产方式，它可以帮助企业提高效率和降低成本。

过程能力成熟度模型（Capability Maturity Model,CMM）

能力成熟度模型（Capability Maturity Model，CMIM）描述了软件发展的演进过程，从毫无章法、不成熟的软件开发阶段到成熟软件开发阶段的过程。以CMM的架构而言，它涵盖了规划、软件工程、管理、软件开发及维护等技巧，若能确实遵守规定的关键技巧，可协助提升软件部门的软件设计能力，达到成本、时程、功能与品质的目标。CMM在软件开发机构中被广泛用来指导软件过程改进。

过程能力成熟度模型（CMM）在软件开发机构中被广泛用来指导软件过程改进。为了达到过程能力成熟度模型的第二级，组织机构必须具有6个关键过程域。故A选项错误。 需求的属性包括：创建需求的时间、需求的版本号、创建需求的作者、负责认可该软件需求的人员、需求状态、需求的原因和根据、需求涉及的子系统、需求涉及的产品版本号、使用的验证方法或者接受的测试标准、产品的优先级或者重要程度、需求的稳定性。故B选项错误 需求的变更遵循以下流程： 1. 问题分析和变更描述。这是识别和分析需求问题或者一份明确的变更提议，以检查它的有效性，从而产生一个更明确的需求变更提议。 2.变更分析和成本计算。使用可追溯性信息和系统需求的一般知识，对需求变更提议进行影响分析和评估。变更成本计算应该包括对需求文档的修改、系统修改的设计和实现的成本。一旦分析完成并且被确认，应该进行是否执行这一变更的决策 3.变更实现。这要求需求文档和系统设计以及实现都要同时修改。如果先对系统的程序做变更，然后再修改需求文档，这几乎不可避免地会出现需求文档和程序的不一致。

过程能力成熟度模型（Capability Maturity Model,CMM）在软件开发机构中被广泛用来指导软件过程改进。该模型描述了软件过程能力的5个成熟度级别，每一级都包含若干关键过程 t (Key Process Areas, КРА) » CMM的第二级为可重复级，它包括了6个关键过程域，分别是：需求管理、软件项目计划、软件项目跟踪和监督、软件分包合同管理、软件质量保证和软件配置管理。 需求管理的目标是为软件需求建立一个基线，提供给软件工程和管理使用：软件计划、产品和活动与软件需求保持一致。

软件系统的质量

质量属性（指标）

可修改性

记忆：维护、扩展、重组、移植

可修改性（modifiability）是指能够快速地以较高的性能价格比对系统进行变更的能力。通常以某些具体的变更为基准，通过考察这些变更的代价衡量可修改性。可修改性包含四个方面。 1.可维护性（maintainability）。这主要体现在问题的修复上：在错误发生后修复软件系统。为可维护性做好准备的软件体系结构往往能做局部性的修改并能使对其他构件的负面影响最小化。 2.可扩展性（extendibility）。这一点关注的是使用新特性来扩展软件系统，以及使用改进版本来替换构件并删除不需要或不必要的特性和构件。 为了实现可扩展性，软件系统需要松散耦合的构件。其目标是实现一种体系结构，它能使开发人员在不影响构件客户的情况下替换构件。支持把新构件集成到现有的体系结构中也是必要的。 3.结构重组（reassemble）。这一点处理的是重新组织软件系统的构件及构件间的关系，例如通过将构件移动到一个不同的子系统而改变它的位置。为了支持结构重组，软件系统需要精心设计构件之间的关系。理想情况下，它们允许开发人员在不影响实现的主体部分的情况下灵活地配置构件。 4.可移植性（portability）。可移植性使软件系统适用于多种硬件平台、用户界面、操作系统、编程语言或编译器。为了实现可移植，需要按照硬件无关的方式组织软件系统，其他软件系统和环境被提取出。可移植性是系统能够在不同计算环境下运行的能力。这些环境可能是硬件、软件，也可能是两者的结合。在关于某个特定计算环境的所有假设都集中在一个构件中时，系统是可移植的。如果移植到新的系统需要做些更改，则可移植性就是一种特殊的可修改性。

可扩展性

可扩展性强调的是在不影响现有系统的情况下增加新功能或改进现有功能的能力。

拓展

除了**可修改性（Modifiability）**之外，软件系统的**质量属性**还涵盖了许多其他关键方面，这些属性共同决定了系统的整体质量、性能和可持续性。以下是常见的**软件质量属性**： ### 1. **可用性（Availability）**：    - **定义**：系统在需要时可供使用的能力，通常以运行时间的百分比来衡量。    - **目标**：最大限度减少停机时间，确保系统在用户需要时能够正常运行。     ### 2. **可靠性（Reliability）**：    - **定义**：系统在特定时间内无故障运行的能力。    - **目标**：减少系统故障发生的频率，确保系统稳定运行，提供持续服务。 ### 3. **可伸缩性（Scalability）**：    - **定义**：系统在负载增加时能够有效扩展以满足需求的能力。    - **目标**：支持在资源扩展（如硬件、网络、存储等）的情况下保持性能稳定。 ### 4. **性能（Performance）**：    - **定义**：系统在给定资源条件下完成任务的效率，通常与响应时间、吞吐量和延迟有关。    - **目标**：提高系统的运行速度、响应时间和处理大量请求的能力。 ### 5. **安全性（Security）**：    - **定义**：系统防止未经授权访问、数据泄露、攻击等行为的能力。    - **目标**：保护数据的机密性、完整性和可用性，确保系统免受安全威胁。 ### 6. **可测试性（Testability）**：    - **定义**：系统被有效测试的难易程度。    - **目标**：通过模块化设计、清晰的接口和文档，确保系统能够快速、准确地进行测试和验证。 ### 7. **可维护性（Maintainability）**：    - **定义**：在系统出现问题时，修复或修改系统的难易程度。    - **目标**：提高修复效率，减少维护成本，确保系统可持续演进。 ### 8. **可扩展性（Extendibility）**：    - **定义**：系统在不破坏现有功能的前提下，增加新特性或改进现有功能的能力。    - **目标**：支持在未来轻松添加新功能或模块，保持系统的灵活性和可持续性。 ### 9. **可重用性（Reusability）**：    - **定义**：系统组件或模块在不同系统或场景下重复使用的能力。    - **目标**：通过模块化设计，实现代码或功能的重用，从而减少开发时间和成本。 ### 10. **可移植性（Portability）**：    - **定义**：系统在不同硬件平台、操作系统或环境下运行的能力。    - **目标**：确保系统的设计与平台无关，便于在多种环境下部署和运行。 ### 11. **易用性（Usability）**：    - **定义**：系统对用户的友好性和易学性，通常涉及用户界面和交互设计。    - **目标**：提高用户的满意度，减少使用系统的复杂度和学习曲线。 ### 12. **互操作性（Interoperability）**：    - **定义**：系统与其他系统或组件一起工作并共享信息的能力。    - **目标**：确保系统能够与其他系统或组件无缝协作，实现数据交换和功能集成。 ### 13. **结构重组（Reassembleability）**：    - **定义**：系统组件重新组织和配置的能力，通常涉及组件之间关系的灵活性。    - **目标**：允许开发人员在不影响主体功能的情况下重组或替换组件。 ### 14. **可配置性（Configurability）**：    - **定义**：系统通过修改配置参数来适应不同环境或需求的能力。    - **目标**：通过配置文件、选项或参数调整，方便地适应不同用户或使用场景。 ### 总结： 除了**可修改性**之外，软件质量属性涵盖了多个方面，例如可用性、可靠性、性能、安全性、可扩展性、可移植性等。这些属性在设计和开发软件时都非常重要，影响系统的整体运行效果、维护成本和用户体验。

项目时间管理

是什么

项目时间管理包括使项目按时完成所必须的管理过程。

时间管理的过程包括

1、活动定义

通常使用什么工具

工作分解结构WBS

为了得到工作分解结构（Work Break down Structure,WBS）中最底层的交付物，必须执行一系列的活动，对这些活动的识别以及归档的过程就叫做活动定义。

例题

项目时间管理包括使项目按时完成所必需的管理过程，活动定义是其中的一个重要过程。通常可以使用（工作分解结构WBS）来进行活动定义。

2、活动排序

通常使用什么工具

3、活动的资源估算

通常使用什么工具

4、活动历时估算

通常使用什么工具

5、制定计划

通常使用什么工具

6、进度控制

通常使用什么工具

软件维护

是什么

在系统交付使用后，改变系统的任何工作，都可以被称为维护。

根据维护的原因不同，可以将软件维护分为以下4种：

①改正性维护。为了识别和纠正软件错误、改正软件性能上的缺陷、排除实施中的误使用，应当进行的诊断和改正错误的过程称为改正性维护。

②适应性维护。在使用过程中，外部环境（新的硬、软件配置）、数据环境（数据库、数据格式、数据输入/输出方法、数据存储介质）可能发生变化。为使软件适应这种变化而修改软件的过程称为适用性维护。

③完善性维护。在软件的使用过程中，用户往往会对软件提出新的功能与性能要求。为了满足这些要求，需要修改或再开发软件，以扩充软件功能、增强软件性能、改进加工效率、提高软件的可维护性。这种情况下进行的维护活动成为完善性维护。

④预防性维护

采用的主要技术

逆向工程

是什么

所谓软件的逆向工程就是分析已有的程序，寻求比源代码更高级的抽象表现形式。一般认为，凡是在软件生命周期内将软件某种形式的描述转换成更为抽象形式的活动都可称为逆向工程。

指预先提高软件的可维护性、可靠性等，为以后进一步改进软件打下良好基础。采用先进的软件工程方法对需要维护的软件或软件中的某一部分（重新）进行设计、编码和测试

导出信息可以分为4个层次，分别是

①实现级：包括程序的抽象语法树、符号表等信息。 ②结构级：包括反映程序分量之间相互依赖关系的信息，例如调用图、结构图等。 ③功能级：包括反映程序段功能及程序段之间关系的信息。 ④领域级：包括反映程序分量或程序诸实体与应用领域概念之间对应关系的信息。

例题

逆向工程导出的信息可以分为实现级、结构级、功能级和领域级四个抽象层次。 程序的抽象语法树属于（实现级）；反映程序分量之间相互依赖关系的信息属于（结构级）。

逆向工程导出的信息可以分为4个抽象层次， 其中（实现级）可以抽象出程序的抽象语法树、符号表等信息； （功能级）可以抽象出反应程序段功能及程序段之间关系的信息。

各层次的关系

显然，上述信息的抽象级别越高，它与代码的距离就越远，通过逆向工程恢复的难 度亦越大，而自动工具支持的可能性相对变小，要求人参与判断和推理的工作增多。

重构工程

在系统运行过程中，软件需要维护的原因是多样的，根据维护的原因不同，可以将软件维护分为以下4种： ①正确性（改正性）维护。改正在系统开发阶段已发生而系统测试阶段尚未发现的错误。 ②适应性维护。在使用过程中，外部环境（新的硬、软件配置）、数据环境（数据库、数据格式、数据输入/输出方式、数据存储介质）可能发生变化。为使软件适应这种变化，而去修改软件的过程就称为适应性维护。 ③完善性维护。在软件的使用过程中，用户往往会对软件提出新的功能与性能要求。为了满足这些要求，需要修改或再开发软件，以扩充软件功能、增强软件性能、改进加工效率、提高软件的可维护性。这种情况下进行的维护活动称为完善性维护。 ④预防性维护。这是指为了适应未来的软硬件环境的变化，应主动增加预防性的新的功能，以使应用系统适应各类变化而不被淘汰。

例题

软件（正确性维护）是指改正产生于系统开发阶段而在系统测试阶段尚未发现的错误。

软件调试

软件测试的目的

找出存在的错误

软件调试的目的

定位并修正错误

软件调试和软件测试的区别

软件调试（排错）与成功的测试形影相随。测试成功的标志是发现了错误，根据错误迹象确定错误的原因和准确位置，并加以改正，主要依靠软件调试技术。 软件调试与软件测试区别主要体现在以下几个方面： ①测试的目的是找出存在的错误，而调试的目的是定位错误并修改程序以修正错误； ②调试是测试之后的活动，测试和调试在目标、方法和思路上都有所不同； ③测试从一个已知的条件开始，使用预先定义的过程，有预知的结果；调试从一个未知的条件开始，结束的过程不可预计； ④测试过程可以实现设计，进度可以实现确定； 而调试不能描述过程或持续时间。

可行性分析

是什么

可行性分析是所有项目投资、工程建设或重大改革在开始阶段必须进行的一项工作。项目的可行性分析是对多因素、多目标系统进行的分析、评价和决策的过程。可行性研究通常从经济可行性、技术可行性、法律可行性和用户使用可行性 4个方面来进行分析。 经济可行性也称为投资收益分析或成本效益分析，主要评价项目的建设成本、运行成本和项目建成后可能的经济收益。经济收益可以分为直接收益、间接收益、有形收益和无形收益等。 技术可行性也称为技术风险分析，研究的对象是信息系统需要实现的功能和性能，以及技术能力约束。 法律可行性也称为社会可行性，具有比较广泛的内容，它需要从政策、法律、道德、制度等社会因素来论证信息系统建设的现实性。 用户使用可行性也称为执行可行性，是从信息系统用户的角度来评估系统的可行性，包括企业的行政管理和工作制度、使用人员的素质和培训要求等

配置管理是PMBOK、IS09000和CMMI中的重要组成元素，它在产品开发的生命周期中，提供了结构化的、有序化的、产品化的管理方法，是项目管理的基础工作。配置管理是通过技术和行政手段对产品及其开发过程和生命周期进行控制、规范的一系列措施和过程。信息系统开发过程中的变更以及相应的返工会对产品的质量有很大的影响。产品配置是指一个产品在其生命周期各个阶段所产生的各种形式（机器可读或人工可读）和各种版本的文档、计算机程序、部件及数据的集合。该集合中的每一个元素称为该产品配置中的一个配置项（Configuration Item, CI），配置项主要有两大类：•属于产品组成部分的工作成果，如需求文档、设计文档、源代码、测试用例等。•属于项目管理和机构支撑过程域产生的文档，如工作计划、项目质量报告、项目跟踪报告等。这些文档虽然不是产品的组成部分，但是值得保存。软件系统的文档可以分为用户文档和系统文档两类。用户文档主要描述系统功能和使用方法，并不关心这些功能是怎样实现的；系统文档描述系统设计、实现和测试等各方面的内容。 •用户文档是用户了解系统的第一步，它可以让用户获得对系统的准确的初步印象。 用户文档至少应该包括下述5方面的内容： 1.功能描述：说明系统能做什么； 2.安装文档：说明怎样安装这个系统以及怎样使系统适应特定的硬件配置； 3.使用手册：简要说明如何着手使用这个系统（通过丰富的例子说明怎样使用常用的系统功能，并说明用户操作错误时怎样恢复和重新启动）； 4.参考手册：详尽描述用户可以使用的所有系统设施以及它们的使用方法，并解释系统可能产生的各种出错信息的含义（对参考手册最主要的要求是完整，因此通常使用形式化的描述技术）； 5.操作员指南（如果需要有系统操作员的话）：说明操作员应如何处理使用中出现的各种情况。•系统文档所谓系统文档指从问题定义、需求说明到验收测试计划这样一系列和系统实现有关的文档。描述系统设计、实现和测试的文档对于理解程序和维护程序来说是非常重要的。项目时间管理中的过程包括活动定义、活动排序、活动的资源估算、活动历时估算、制定进度计划以及进度控制项目时间管理中的过程包括活动定义、活动排序、活动的资源估算、活动历时估算、制定进度计划以及进度控制。

8、软件架构设计

系统构件组装

分为三个不同的层次

定制（Customization）、集成（Integration）、扩展（Extension）。

这三个层次对应于构件组装过程中的不同任务。

软件系统架构

是什么

软件系统架构是关于软件系统的结构、【行为】和属性的高级抽象。在描述阶段，主要描述直接构成系统的抽象组件以及各个组件之间的连接规则，特别是相对细致地描述组件的【交互关系】。在实现阶段，这些抽象组件被细化为实际的组件，比如具体类或者对象。软件系统架构不仅指定了软件系统的组织和【拓扑结构】，而且显示了系统需求和组件之间的对应关系，包括设计决策的基本方法和基本原理。

对象

特性

1.一个实例单元，具有唯一的标志。 2.可能具有状态，此状态外部可见。 3.封装了自己的状态和行为。

例题

软件构件是一个独立可部署的软件单元，与程序设计中的对象不同，构件（可以利用容器管理自身对外的可见状 态）。

接口

接口的标准化

是什么

接口标准化是【对消息的格式、模式和协议的标准化】。

与接口的格式化有什么区别

它不将接口格式化为参数化操作的集合，而是关注输入输出的消息的标准化，它强调当机器在网络中互连时，标准的消息模式、格式和协议的重要性。

构件

特性

1.独立部署单元； 2.作为第三方的组装单元； 3.没有（外部的）可见状态。一个构件可以包含多个类元素，但是一个类元素只能属于一个构件。将一个类拆分进行部署通常没什么意义。

CORBA服务端构件模型中

什么是CORBA对象的真正实现，负责完成客户端请求。

伺服对象servant

J2EE应用系统

支持五种不同类型的构件模型（即组件），分别是

Applet

Application Client

EJB

JSP

Servlet

J2EE 核心组成

组件

Applet、 Application Client、EJB、JSP、Servlet

容器

Applet Container, Application Container. Web Container, EJB Container 

服务

HTTP（Hypertext Transfer Protocol）超文本传输协议 RMI-IIOP (Remote Method Invocation ober the Internet Inter-ORB Protocol）：远程方法调用，##Ã 7 Java RMI #ICORBA (Common Object Rrquest Broker Architecture 公共对象请求代理体系结构）在使用Application 或Web 端访问EJB 端组件时使用 Java IDL (Java Interface Definition Language）：Java 接口定义语言，主要用于访问外部的CORBA 服务 JTA（Java Transaction API）：用于进行事务处理操作的 API JDBC (Java Database Connectivity) 微数据库操作提供的一组API JMS（Java Massage Service）：用于发送点对点消息的服务 JavaMail：用于发送邮件 JAF (Java Activation Framework)：用于封装和传递邮件数据 JNDI (Java Naming and Directory Interface ) 和 JAXP (Java API for XML Parsing) : 专门用于XML解析操作的API JCA (JEE Connector Architecture ) :Java 连接器构架 JAAS (Java Authenticati on and Authorization Service) JSF (Java Server Faces) JSTL (JSP Standard Tag Library) SAAJ (SOAP with Attachments API for JAVA) JAXR (Java Apl for XML Registries)

既有系统进行集成

JavaEE（J2EE）平台提供了对于不同类型遗产系统的集成支持。

背景

在构建应用系统时，需要与不同时期采用不同技术开发的既有系统进行集成

JavaEE（J2EE）平台，如何对不同类型的遗产系统进行集成支持

对于关系型数据库系统可以采用JDBC（Java数据库连接）进行连接

对于非Java应用系统可以采用JCA（Java连接器架构）连接

对于基于COFJBA的应用系统可以采用Java IDL（Java接口定义语言）实现集成

例题

在一个典型的基于MVC（Model View Controller）的J2EE应用中，分发客户请求、有效组织其他构件为客户端提供服务的控制器由（Servlet）实现。

架构的核心质量属性

分类

性能

例题

“系统正常运行时，人员信息查询请求应该在2秒内返回结果”主要与性能质量属性相关，通常采用资源调度策略来实现

实现该属性的通常可采用哪些架构策略

增加计算资源

减少计算开销

引入并发机制

采用资源调度

队列调度

可修改性

例题

“对游戏系统进行二次开发的时间不超过3个月”属于可修改性属性。通常采用接口-实现分离的策略来实现

实现该属性的通常可采用哪些架构策略

接口-实现分离

信息隐藏

可用性

例题

举例：能够在15秒内自动切换至备用系统并恢复正常运行”主要与可用性质量属性相关。通常采用主动冗余策略来实现

实现该属性的通常可采用哪些架构策略

心跳

Ping/Echo 一种心跳检测机制

Ping/Echo和ping pong 不一样。Ping/Echo 是 ICMP 协议中用于测试网络连通性的工具，而 ping pong 则是一个更广泛的双向心跳检测机制的概念。

心跳检测机制有哪些

心跳检测机制是一种用于监控和确认系统、应用程序或网络连接状态的技术。它主要通过定期发送小型数据包（称为心跳包或心跳消息）来确认远程设备或连接仍然处于活动状态。如果一段时间内没有收到心跳响应，系统就会认为连接已断开或设备不再可用。心跳检测机制可以分为多个层面和类型，以下是主要的心跳检测机制： ### 一、TCP层面的心跳检测 * **TCP Keep-Alive机制**：这是TCP协议自带的一种心跳检测机制，通过TCP协议内置的保活计时器来实现。当TCP连接在一段时间内没有任何数据传输时，TCP会自动发送探测包给对方，以检查对方是否仍然可达。这种机制可以有效地发现“死连接”，即虽然连接状态仍然保持，但实际上已经无法正常通信的连接。 ### 二、协议层的心跳检测 * 主要存在于特定的长连接协议中，如SMPP（短消息点对点协议）等。这些协议会定义特定的心跳消息格式和发送规则，以确保连接双方能够定期交换心跳信息，从而监控连接的状态。 ### 三、应用层的心跳检测 * **应用层的心跳检测**：这是最灵活、最常用的一种方式。它允许业务产品通过自定义的方式定时向对方发送心跳消息，并接收对方的回应。这种方式可以根据实际需求调整心跳消息的发送频率、内容以及处理方式，非常适合于复杂的分布式系统或微服务架构。 在应用层心跳检测中，可以分为两种类型： 1. **Ping-Pong型心跳**：    - 由通信一方定时发送Ping消息，对方接收到Ping消息后，立即返回Pong应答消息。    - 这种方式属于请求-响应型心跳，可以确保双方都在线并且能够正常通信。 2. **Ping-Ping型心跳**：    - 不区分心跳请求和应答，由通信双方按照约定定时向对方发送心跳Ping消息。    - 这种方式属于双向心跳，可以减少一半的通信量，但可能无法立即发现对方是否收到心跳消息。 ### 四、心跳检测策略 无论采用哪种层面的心跳检测机制，都需要制定相应的检测策略来处理心跳超时或失败的情况。常见的策略包括： 1. **重试机制**：当心跳超时或失败时，重新发送心跳信号进行多次尝试。 2. **报警机制**：向管理员发送警报，提示可能存在的故障。 3. **自动修复**：尝试重启故障节点或切换到备用节点。 此外，还可以根据系统的具体需求引入更加智能的超时机制，如结合节点的历史响应时间、当前网络延迟等因素动态调整超时时间，以提高检测的准确性和效率。 心跳检测机制广泛应用于各种分布式系统、微服务架构、物联网（IoT）等场景中，是确保系统稳定性和高可用性的重要手段之一。

主动冗余

被动冗余

选举

安全性

例题

“系统应该能够抵挡恶意用户的入侵行为，并进行报警和记录”主要与安全性质量属性相关，通常采用追踪审计策略

实现该属性的通常可采用哪些架构策略

入侵检测

用户认证

用户授权

限制访问

追踪审计

CORBA标准

OMG接口定义语言IDL文件

包含六个不同的元素

模块定义

其中模块定义将被映射为Java语言中的包和C++语言中的命名空间。

类型定义

常量定义

接口描述

其中接口描述是一个IDL文件最核心的内容

值类型

异常

应用系统构建

可以采用多种不同的技术

逆向工程

逆向工程就是分析已有的程序，寻求比源代码更高级的抽象表现形式，在软件生命周期内将软件某种形式的描述转换成更为抽象形式的活动；

重构

重构是指在同一抽象级别上转换系统描述形式；

设计恢复

设计恢复是指借助工具从已有程序中抽象出有关数据设计、总体结构设计和过程设计的信息；

再工程

再工程是在逆向工程所获信息的基础上修改或重构已有的系统，产生系统的一个新版本。

系统移植

工作分五个阶段

计划阶段

计划阶段，在计划阶段，要进行现有系统的调查整理，从移植技术、系统内容（是否进行系统提炼等）、系统运行三个方面，探讨如何转换成新系统，决定移植方法，确立移植工作体制及移植日程。

准备阶段

准备阶段，在准备阶段要进行移植方面的研究，准备转换所需的资料。该阶段的作业质量将对以后的生产效率产生很大的影响。

转换阶段

转换阶段，这一阶段是将程序设计和数据转换成新机器能根据需要工作的阶段。提高转换工作的精度，减轻下一阶段的测试负担是提高移

测试阶段

验证阶段

基于软件架构的设计（Architecture Based Software Development, ABSD)

软件架构设计包括提出架构模型、产生架构设计和进行设计评审等活动，是一个迭代的过程。架构设计主要关注软件组件的【结构】、【属性】和【交互作用】，并通过多种【视图】全面描述特定系统的架构，

是什么

软件架构是降低成本、改进质量、按时和按需交付产品的关键因素，软件架构设计需要满足系统的质量属性，如性能、安全性和可修改性等，软件架构设计需要确定组件之间的依赖关系，支持项目计划和管理活动，软件架构能够指导设计人员和实现人员的工作。一般在设计软件架构之初，会根据用户需求，确定多个候选架构，从中选择一个较优的架构，并随着软件的开发，对这个架构进行微调，以达到最佳效果。

软件架构设计包括提出架构模型、产生架构设计和进行设计评审等活动，是一个迭代的过程，在建立软件架构的初期，一般需要选择一个合适的架构风格，将架构分析阶段已标识的构件映射到架构中，并分析这些构件之间的关系，一旦得到了详细的软件架构设计，需要邀请独立于系统开发的外部人员对系统进行评审。一般来说，软件架构设计活动将已标识构件集成到软件架构中，设计这些构件，但不予以实现。

基于软件架构的设计（Architecture Based SoftwareDevelopment,ABSD）强调由【商业、质量和功能需求的组合】驱动软件架构设计。 它强调采用【视角和视图】来描述软件架构，采用【用例和质量属性场景】来描述需求。

好处

软件架构设计是降低成本、改进质量、按时和按需交付产品的关键因素。软件架构设计能够满足系统的性能、安全性、可维护性等品质；软件架构设计能够帮助项目干系人（Stakeholder）更好地理解软件结构：软件架构设计能够有效地管理系统的复杂性，并降低系统维护费用；软件架构设计对系统开发具有指导性：软件架构设计为系统复用奠定的基础；软件架构设计能够支持冲突分析。需要注意的是，软件架构设计与系统需求是直交的，两者并无必然联系。

包含哪些视图

在软件架构设计中，为了全面描述特定系统的架构，通常会采用多种视图来展示系统的不同方面。这些视图各有其特定的作用，共同帮助开发人员、架构师以及其他相关人员理解、设计和维护软件系统。以下是几种常见的架构视图及其作用： ### 1. 逻辑视图（Logical View） **作用**： - 关注于系统的组件拆分、功能职责、输入输出和依赖关系的描述。 - 在需求分析和系统设计阶段起到指导作用，帮助开发团队确定系统的模块划分和组件之间的关系。 - 逻辑视图通过UML的组件图和类图来表示，描述了系统由哪些组件/服务组成，以及这些组件之间的关系和依赖。 ### 2. 运行视图（Runtime View） **作用**： - 描述了系统中各组件之间的协作方式，展示主要功能的执行顺序。 - 通过运行时序图展示组件之间的消息传递和交互步骤，对于理解系统的运行行为、优化性能和排查问题非常重要。 ### 3. 数据视图（Data View） **作用**： - 展示了系统中的数据存储结构和相关数据元素之间的联系。 - 在数据库设计和数据管理方面起到指导作用，帮助开发团队确定数据的存储方式和组织结构。 ### 4. 开发视图（Development View） **作用**： - 关注项目工程结构、包的划分和逻辑组件的存放位置。 - 在团队协作、代码管理和模块化开发中起到指导作用，帮助开发团队更好地组织和维护代码。 ### 5. 部署视图（Deployment View） **作用**： - 涵盖了系统的服务数量、节点配置、资源需求以及负载均衡和高可用性等方面。 - 在系统部署和运维中起到指导作用，帮助团队规划系统的部署架构和配置策略。 ### 6. 场景视图（Scenario View 或 Use Case View） **作用**： - 描述了系统的使用情景，包括用户、时间和功能的关系。 - 在用户体验设计和需求验证中起到指导作用，帮助开发团队理解用户需求和设计功能。 ### 综合作用 这些视图共同为软件系统提供了一个全面而系统的描述，使得开发团队能够从不同的角度理解和设计软件系统。它们不仅提高了系统的可维护性、可扩展性和可靠性，还促进了团队成员之间的沟通和协作。通过这些视图，开发团队可以更加清晰地理解系统的整体架构，从而更好地进行开发和维护工作。 总之，多种视图在软件架构设计中发挥着至关重要的作用，它们共同构成了软件系统的高级抽象和描述，为系统的开发、部署和维护提供了有力的支持。

需求

软件工程领域追求的目标

需求和架构设计转换与追踪

从本质上看，需求和软件架构设计面临的是不同的对象：一个是问题空间；另一个是解空间。保持两者的可追踪性和转换，一直是软件工程领域追求的目标。从软件需求模型向SA模型的转换主要关注两个问题：①如何根据需求模型构建软件架构模型；②如何保证模型转换的可追踪性。

复用

失配

失配是指在软件复用的过程中，由于待复用构件对最终系统的体系结构和环境的假设（assumption）与实际状况不同而导致的冲突。 在构件组装阶段失配问题主要包括： 1.田构件引起的失配，包括由于系统对构件基础设施、构件控制模型和构件数据模型的假设存在冲突引起的失配； 2.由连接子引起的失配，包括由于系统对构件交互协议、连接子数据模型的假设存在冲突引起的失配； 3.由于系统成分对全局体系结构的假设存在冲突引起的失配等。要解决失配问题，首先需要检测出失配问题，并在此基础上通过适当的手段消除检测出的失配问题。

110.在构件组装过程中需要检测并解决架构失配问题。其中（/）失配主要包括由于系统对构件基础设施、控制模型和数据模型的假设存在冲突引起的失配。（）失配包括由于系统对构件交互协议、构件连接时数据格式的假设存在冲突引起的失配。

例题

在构件组装过程中需要检测并解决架构失配问题。其中（构件）失配主要包括由于系统对构件基础设施、控制模型和数据模型的假设存在冲突引起的失配。 （连接子）失配包括由于系统对构件交互协议、构件连接时数据格式的假设存在冲突引起的失配。

设计模式

按照设计模式的目的进行划分，现有的设计模式可以分为三类

创建型模式

是什么

创建型模式通过采用抽象类所定义的接口，封装了系统中对象如何创建、组合等信息。

包含哪些

其代表有工厂方法模式（Factory Method Pattern）、抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）、建造者模式（Builder Pattern）、原型模式（PrototypePattern）、单例模式（Singleton Pattern）等。

双工一建一原一单共五个

结构型模式

是什么

结构型模式主要用于如何组合己有的类和对象以获得更大的结构，

包含哪些

其代表有适配器模式 （Adapter Pattern）、桥接模式（BridgePattern）、组合模式（Composite Pattern）、装饰者模式（Decorator Pattern）、外观模式（Facade Pattern）、享元模式（FlyweightPattern）、代理模式（Proxy Pattern）等。

行为型模式

是什么

行为型模式主要用于对象之间的职责及其提供服务的分配方式，

包含哪些

其代表有责任链模式（Chain ofResponsibility Pattern）、命令模式（Command Pattern）、解释器模式（Interpreter Pattern）、迭代器模式（Iterator Pattern）、中介者模式（Mediator Pattern）、备忘录模式（MementoPattern）、观察者模式（Observer Pattern）、状态模式（State Pattern）、策略模式（StrategyPattern）、模板方法模式（Template MethodPattern）、访问者模式（Visitor Pattern）等。

结构型模式主要用于如何组合己有的类和对象以获得更大的结构，其代表有适配器模式 （Adapter Pattern）、桥接模式（BridgePattern）、组合模式（Composite Pattern）、装饰者模式（Decorator Pattern）、外观模式（Facade Pattern）、享元模式（FlyweightPattern）、代理模式（Proxy Pattern）等。

面向构件的编程（Component-OrientedProgramming,COP）

是什么

关注于如何支持建立面向构件的解決方案。

基于一般OOP风格，面向构件的编程需要下列基本的支持：

多态性（可替代性）、模块封装性（高层次信息的隐藏）、后期的绑定和装载（部署独立性）和安全性（类型和模块安全性）。

现状

面向构件的编程仍然缺乏完善的方法学支持。现有的方法学只关注于单个构件本身，并没有充分考虑由于构件的复杂交互而带来的诸多困难，其中的一些问题可以在编程语言和编程方法的层次上进行解决。

构件模型

CORBA构件模型中

【伺服对象servant】是最终完成客户请求的服务对象实现。

【可移植的对象适配器】的作用是在底层传输平台与接收调用并返回结果的对象实现之间进行协调，

构件的部署

软件构件是部署、版本控制和替换的基本单位。 构件是一组通常需要同时部署的原子构件。 原子构件通常成组地部署，但是它也能够被单独部署。 构件与原子构件的区别在于，大多数原子构件永远都不会被单独部署，尽管它们可以被单独部署。 大多数原子构件都属于一个构件家族，一次部署往往涉及整个家族。一个模块是不带单独资源的原子构件。

面向服务系统的构建过程

面向服务系统构建过程中，（SOAP (Simple Object Access Protocol））用于实现web服务的远程调用，（BPEL (Business Process Execution Language For Web Services）：面向web 服务的业务流程执行语言）用来将分散的、功能单一的Web服务组织成一个复杂的有机应用。

包含哪些服务

UDDI (Universal Description, Discovery &Integration）：UDDI用于Web服务注册和服务查找；

WSDL (Web Service Description Language) ：WSDL用于描述Web服务的接口和操作功能；

SOAP (Simple Object Access Protocol)：,SOAP为建立Web服务和服务请求之间的通信提供支持。

BPEL (Business Process Execution Language For Web Services）：翻译成中文的意思是面向web 服务的业务流程执行语言，也有的文献简写成BPEL4WS，它是一种使用 Web 服务定义和执行业务流程的语言。使用BPEL，用户可以通过组合、编排和协调 Web 服务自上而下地实现面向服务的体系结构（SOA）。BPEL 提供了一种相对简单易懂的方法，可将多个 Web 服务组合到一个新的复合服务（称作业务流程）中。

处理流程设计

是什么

在处理流程设计过程中，为了更清晰地表达过程规则说明，陆续出现了一些用于表示处理流程的工具，这些工具包括三类：图形工具、表格工具和语言工具。其中常见的图形工具包括程序流程图、IPO图、盒图、问题分析图、判定树，表格工具包括判定表，语言工具包括过程设计语言等。 程序流程图（Program FLow Diagram，PFD）用一些图框表示各种操作，它独立于任何一种程序设计语言，比较直观、清晰，易于学习掌握。 流程图中只能包括5种基本控制结构：顺序型、选择型、WHILE循环型（当型循环）、UNTIL循环型（直到型循环）和多分支选择型。 IPO图是由IBM公司发起并逐步完善的一种流程描述工具，其主体是处理过程说明，可以采用流程图、判定树、判定表、盒图、问题分析图或过程设计语言来进行描述。IPO图中的输入、输出与功能模块、文件及系统外部项都需要通过数据字典来描述，同时需要为其中的某些元素添加注释。 N-S图与PFD类似，也包括5种控制结构，分别是顺序型、选择型、WHILE循环型（当型循环）、UNTIL循环型（直到型循环）和多分支选择型，任何一个N-S图都是这5种基本控制结构相互组合与嵌套的结果。在N-S图中，过程的作用域明确；它没有箭头，不能随意转移控制；而且容易表示嵌套关系和层次关系；并具有强烈的结构化特征。但是当问题很复杂时，N-S图可能很大。 问题分析图（Problem Analysis Diagram，PAD）是继PFD和N-S图之后，又一种描述详细设计的工具。PAD也包含5种基本控制结构，并允许递归使用。 过程设计语言（Process Design Language，PDL）也称为结构化语言或伪代码 （pseudocode），它是一种混合语言，采用自然语言的词汇和结构化程序设计语言的语法，用于描述处理过程怎么做，类似于编程语言。过程设计语言用于描述模块中算法和加工逻辑的具体细节，以便在开发人员之间比较精确地进行交流。 对于具有多个互相联系的条件和可能产生多种结果的问题，用结构化语言描述则显得不够直观和紧凑，这时可以用以清楚、简明为特征的判定表（Decision Table）来描述。判定表采用表格形式来表达逻辑判断问题，表格分成4个部分，左上部分为条件说明，左下部分为行动说明，右上部分为各种条件的组合说明，右下部分为各条件组合下相应的行动。 判定树（Decision Tree）也是用来表示逻辑判断问题的一种常用的图形工具，它用树来表达不同条件下的不同处理流程，比语言、表格的方式更为直观。判定树的左侧（称为树根）为加工名，中间是各种条件，所有的行动都列于最右侧。

建模语言

UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）

是什么

UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）是一种标准化的建模语言，用于对软件密集系统进行可视化建模。它支持从需求分析到系统设计、实现和测试的软件开发全过程。UML通过提供一组丰富的图形化建模元素和规则，帮助开发者更好地理解和沟通系统的结构、行为和设计。 UML的主要目的是促进开发者、系统分析师、测试人员、项目经理等不同角色之间的有效沟通，确保他们对系统有共同的理解。UML模型可以作为软件开发过程中不同阶段的文档，帮助团队成员理解和评估系统设计，并作为自动化工具生成代码的基础。 UML包括以下几种主要类型的图（Diagram）： 1. **用例图（Use Case Diagram）**：描述系统的功能需求，即系统应该为用户完成哪些任务。用例图由参与者（Actor）、用例（Use Case）和它们之间的关系组成。 2. **类图（Class Diagram）**：展示系统中的类以及它们之间的关系，如继承、实现、关联、依赖等。类图是面向对象设计中最重要的图之一。 3. **对象图（Object Diagram）**：是类图的一个实例，显示类的具体对象以及对象之间的关系。 4. **状态图（State Diagram）**：描述一个对象在其生命周期中的状态转换。它主要用于展示对象的行为。 5. **活动图（Activity Diagram）**：描述系统或业务流程中的活动流程。它显示了从开始到结束的一系列动作，以及这些动作之间的控制流和决策点。 6. **序列图（Sequence Diagram）**：显示对象之间交互的顺序。它按照时间顺序描述对象之间的消息传递。 7. **协作图（Collaboration Diagram）**：与序列图类似，但更侧重于对象之间的组织和交互。协作图强调对象之间的物理连接和消息传递。 8. **组件图（Component Diagram）**：描述软件系统的组件以及它们之间的依赖关系。组件是软件系统中可替换的物理部分，实现了特定的功能和接口。 9. **部署图（Deployment Diagram）**：描述软件系统的物理部署情况，包括硬件节点和节点之间的通信。 UML的广泛应用使得它成为软件开发领域中最受欢迎的建模语言之一。通过使用UML，开发团队可以更有效地进行需求分析、系统设计、实现和测试，从而提高软件开发的质量和效率。

UML对系统架构的定义是系统的组织结构，包括系统分解的组成部分，以及它们的关联性、交互机制和指导原则等提供系统设计的信息。 具体来说，就是指以下5个系统视图： ①逻辑视图。逻辑视图也称为设计视图，它表示了设计模型中在架构方面具有重要意义的部分，即类、子系统、包和用例实现的子集。 ②进程视图。进程视图是可执行线程和进程作为活动类的建模，它是逻辑视图的一次执行实例，描述了并发与同步结构。 ③实现视图。实现视图对组成基于系统的物理代码的文件和构件进行建模。 ④部署视图。部署视图把构件部署到一组物理节点上，表示软件到硬件的映射和分布结构。 ⑤用例视图。用例视图是最基本的需求分析模型

例题

在UML提供的系统视图中，（进程视图）是逻辑视图的一次执行实例，描述了并发与同步结构； （用例视图）是最基本的需求分析模型。

ADL 架构描述语言（Architecture DescriptionLanguage,ADL）

是什么

架构描述语言（Architecture DescriptionLanguage,ADL）是一种为明确说明软件系统的概念架构和对这些概念架构建模提供功能的语言。

ADL主要包括以下组成部分：

组件

组件接口

【连接件】

ADL对连接件的重视成为区分ADL和其他建模语言的重要特征之一

架构配置

拓展

ADL和UML的区别是什么？

ADL（Architecture Description Language，架构描述语言）和UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）在软件开发领域都扮演着重要的角色，但它们的目标和主要区别有所不同。 ### 一、目标 * **ADL的目标**：ADL的主要目标是提供一种标准化的方式来描述软件系统的概念架构，并对这些概念架构建模。它关注于系统的高层次结构和组件之间的关系，旨在帮助开发者、系统分析师、架构师等人员更好地理解和沟通系统的整体设计。ADL致力于描述和表达系统体系结构的语言或概念模型，从而确保系统的可理解性、可维护性和可扩展性。 * **UML的目标**：UML作为一种建模语言，其目标是提供一套标准的建模符号和表示法，以便对软件进行可视化建模、说明、构建和编写文档。UML不仅关注于系统的结构，还涵盖了系统的行为、动态特性等方面。它的目标是使软件开发过程更加规范化、标准化，提高软件开发的效率和质量。UML的目标是易于使用，表达能力强，进行可视化建模，并与具体实现无关，可应用于任何语言平台和工具平台。 ### 二、主要区别 1. **关注焦点**：    - ADL更侧重于系统架构的描述和建模，关注于系统的整体结构和组件之间的关系。    - UML则是一个更全面的建模语言，它不仅描述系统的结构，还涵盖了系统的行为、动态特性等多个方面。 2. **应用范围**：    - ADL通常用于系统架构设计阶段，帮助团队成员理解和沟通系统的整体设计。    - UML则广泛应用于软件开发的各个阶段，包括需求分析、设计、实现、测试等，为软件开发提供全面的支持。 3. **建模能力**：    - ADL主要关注于系统架构的建模，提供了描述系统架构所需的建模元素和规则。    - UML则具有更广泛的建模能力，它提供了丰富的建模元素和图形表示法，可以描述系统的各个方面，包括类、对象、接口、行为等。 4. **标准化程度**：    - ADL作为架构描述语言的一种，其标准化程度可能因不同的ADL而异。一些ADL可能已经被标准化为国际标准或行业标准。    - UML则是一种广泛接受的标准化建模语言，由对象管理组织（OMG）维护和发展，具有高度的标准化程度。 ### 三、最主要的区别 最主要的区别在于它们的**关注焦点和应用范围**。ADL更专注于系统架构的描述和建模，为系统架构设计提供标准化的语言和工具；而UML则是一个全面的建模语言，不仅关注系统架构，还涵盖了系统的行为、动态特性等多个方面，为软件开发的各个阶段提供全面的支持。因此，在选择使用ADL还是UML时，需要根据项目的具体需求和目标来确定。

RUP与UML的区别是什么

RUP（Rational Unified Process，统一软件开发过程）与UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）在软件开发领域有着紧密的联系，但它们的目标、关系以及区别如下所述： ### 一、目标 * **RUP的目标**：RUP旨在提供一个统一的软件开发过程框架，指导开发团队高效、准时地交付满足业务需求的软件产品。它强调迭代式开发和用例驱动的方法，以降低项目风险，提高软件质量。 * **UML的目标**：UML的目标是提供一种标准化的建模语言，以便对软件进行可视化建模、说明、构建和编写文档。它提供了一套丰富的建模元素和图形表示法，帮助开发人员理解和沟通软件的各个方面，包括结构、行为、动态特性等。 虽然RUP和UML的具体目标有所不同，但它们都致力于提高软件开发的效率和质量，促进团队成员之间的理解和沟通。 ### 二、关系 * RUP与UML之间构成了一种特定的软件开发方法学。UML作为一种可视化建模语言，给出了表达事物和事物之间关系的基本术语和多种模型的表达工具。而RUP则利用这些术语定义了软件开发过程中的各个阶段和核心工作流程，如需求获取、系统分析、设计、实现、测试等，并给出了实现各层模型之间映射的基本活动和相关指导。 * 可以说，UML是RUP在软件开发过程中进行建模和文档编写的工具之一。RUP通过迭代式开发和用例驱动的方法，指导开发团队在不同阶段使用UML进行建模，以逐步构建和完善软件系统。 ### 三、区别 * **关注点**：RUP更侧重于软件开发过程的整体框架和流程指导，而UML则更侧重于软件系统的建模和文档编写。 * **应用范围**：RUP是一个全面的软件开发过程框架，适用于整个软件开发生命周期；而UML则是一种建模语言，可以应用于软件开发的各个阶段，但通常与RUP等软件开发过程框架结合使用。 * **核心要素**：RUP包含了四个阶段（启动、精化、构建、产品化）和九个核心工作流程（如业务建模、需求分析、设计、实施等）；而UML则提供了丰富的建模元素和图形表示法（如类图、用例图、时序图等），用于描述软件系统的各个方面。 ### 四、最主要的区别 最主要的区别在于它们的**关注点和应用范围**。RUP是一个全面的软件开发过程框架，关注于软件开发的整体流程和阶段划分；而UML则是一种建模语言，关注于软件系统的建模和文档编写。两者在软件开发过程中相辅相成，共同提高软件开发的效率和质量。RUP为UML的应用提供了指导框架和流程支持，而UML则为RUP中的各个阶段提供了具体的建模工具和表示方法。

架构

是什么

软件架构需求是指用户对目标软件系统在功能、行为、性能和设计约束等方面的期望。需求过程主要是获取用户需求，标识系统中所要用到的构件，并进行架构需求评审。其中标识构件又详细分为生成类图、对类图进行分组和将类打包成构件三步。

软件架构贯穿于软件的整个生命周期，但在不同的阶段对软件架构的关注力度并不相同。其中需求分析阶段主要关注问题域；设计阶段主要将需求转换为软件架构模型；软件实现阶段主要关注将架构设计转换为实际的代码；软件部署阶段主要通过组装软件组件提高系统的实现效率。其中设计与实现阶段在软件架构上的工作最多，也最重要，因此关注力度最大。

【架构模式】是软件设计中的高层决策，例如C/S结构就属于架构模式，架构模式反映了开发软件系统过程中所作的基本设计决策；设计模式主要关注软件系统的设计，与具体的实现语言无关；【惯用法】则是实现时通过某种特定的程序设计语言来描述构件与构件之间的关系，例如引用-计数就是C++语言中的一种【惯用法】。

软件架构风格

是什么

软件架构风格是描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式。反映了领域中众多系统所共有的（结构和语义）特征。 架构风格定义了一类架构所共有的特征，主要包括架构定义、架构词汇表和架构约束。 架构风格定义一个系统家族，即【一个体系结构定义】、【一个词汇表】和【一组约束】。 词汇表中包含一些构件和连接件类型，而这组约束指出系统是如何将这些构件和连接件组合起来的。 架构风格反映了领域中众多系统所共有的【结构】和【语义特性】，并指导如何将各个模块和子系统有效地组织成一个完整的系统。 强调对架构（设计）的重用

软件架构风格是一个广泛且多样化的领域，它定义了软件系统的组织方式和各个部分之间的交互模式。以下是几种常见的软件架构风格及其主要特征和经典应用场景： ### 1. 数据流风格 **主要特征**： - 强调数据在系统中的流动和转换。 - 包括批处理风格和管道-过滤器风格。 **经典应用场景**： - **批处理风格**：适用于大规模离线数据处理任务，如夜间批处理销售报告、更新库存等。 - **管道-过滤器风格**：适用于实时数据处理和低延迟应用，如文本处理工具（如Unix中的grep、sed、awk）和编译器（将源代码文件通过多个阶段如词法分析、语法分析、代码生成生成目标代码）。 ### 2. 调用/返回风格 **主要特征**： - 通过模块间的调用关系和数据传递来组织系统。 - 包括主程序/子程序、面向对象、层次结构、客户端/服务器等风格。 **经典应用场景**： - **主程序/子程序风格**：批量数据处理应用程序，如数据ETL（提取、转换、加载）过程。 - **面向对象风格**：图形用户界面（GUI）开发，如Java Swing或Qt框架中的界面元素设计。 - **层次结构风格**：网络协议栈（如TCP/IP协议栈）和企业应用程序（如MVC架构的应用）。 - **客户端/服务器风格**：互联网应用、分布式系统和企业级应用，如Web服务器和数据库服务器之间的交互。 ### 3. 独立构件风格 **主要特征**： - 强调软件系统的可重用性和模块化。 - 包括进程通信、事件驱动、发布-订阅等风格。 **经典应用场景**： - **进程通信风格**：操作系统内核中的不同进程（如进程调度器、文件系统管理器）之间的交互。 - **事件驱动风格**：电子游戏开发，如玩家的移动、敌人的行为等事件触发相应的游戏逻辑。 - **发布-订阅风格**：金融市场数据发布系统，多个客户端订阅感兴趣的数据流。 ### 4. 虚拟机风格 **主要特征**： - 引入虚拟机层来执行代码，实现软件的运行和隔离。 - 包括解释器和基于规则的系统。 **经典应用场景**： - **解释器风格**：Python解释器将Python源代码逐行解释和执行，实现跨平台运行。 - **基于规则的系统**：金融欺诈检测系统，根据预定义的规则和条件来评估交易是否异常。 ### 5. 仓库风格 **主要特征**： - 强调数据或信息的集中存储和管理。 - 包括数据库系统、黑板系统、超文本系统等。 **经典应用场景**： - **数据库系统**：各种业务系统的数据存储和检索，如电商平台的商品信息、用户数据等。 - **黑板系统**：语音识别、知识推理等领域，如基于先验知识的条件判断进行语音搜索。 这些软件架构风格各有特点，适用于不同的应用场景。在实际的软件开发中，选择合适的架构风格对于提高系统的可靠性、性能和可维护性至关重要。

例题

【架构风格】描述了一类软件架构的特征，它独立于实际问题，强调软件系统中通用的组织结构选择。垃圾回收机制是Java语言管理内存资源时常用的一种【设计模式】。

目的

软件架构是降低成本、改进质量、按时和按需交付产品的关键因素。软件架构设计需满足系统的质量属性，如性能、安全性和可修改性等，并能够指导设计人员和实现人员的工作。

分类

管道-过滤器架构风格

是什么

在管道和过滤器软件体系结构中，每个模块都有一组输入和一组输出。每个模块从它的输入端接收输入数据流，在其内部经过处理后，按照标准的顺序，将结果数据流送到输出端，以达到传递一组完整的计算结果实例的目的。它最典型的应用是在编译系统。一个普通的编译系统包括词法分析器，语法分析器，语义分析与中间代码生成器，优化器，目标代码生成器等一系列对源程序进行处理的过程。题干描述适合管道-过滤器模式。

对于因数据输入某个构件，经过内部处理，产生数据输出的系统，通常会采用（管道-过滤器）架构风格。

经典应用场景

编译系统

例题

某软件开发公司负责开发一个Web服务器服务端处理软件，其核心部分是对客户端请求消息的解析与处理，包括HTTP报头分离、SOAP报文解析等功能。该公司的架构师決定采用成熟的架构风格指导整个软件的设计，（管道-过滤器）架构风格，最适合该服务端处理软件。

最主要的特征

每个过滤器即每个模块，都一组输入和一组输出，数据流以单向方式从一个过滤器流向另一个过滤器。每个过滤器可并行执行。

数据在各处理模块之间并发执行

如何提高性能

对于采用管道-过滤器架构风格的系统，可以通过引入过滤器的数据并发处理可以有效提高系统性能。

与其他风格的区别

和顺序批处理的最大区别

最大区别：数据处理方式。 批处理：串行，数据每个环节全量处理。 管道过滤器：并发，数据每个环节分批处理。 顺序批处理强调数据的顺序性和整批处理。每个步骤必须等待前一个步骤完全处理完整批数据后才能开始处理，这导致了较高的处理延迟和较低的并发性。 管道过滤器则支持数据的并行处理和流式传输。数据可以在过滤器之间流动时同时被多个过滤器处理，这大大提高了数据处理效率和并发性。 综上所述，顺序批处理架构风格和管道过滤器架构风格在数据处理方式上存在显著区别，这也是它们之间最大的差异。顺序批处理更适合于那些需要逐步处理整批数据且对实时性要求不高的场景；而管道过滤器则更适合于需要高效并发处理数据的场景。

特点

在管道和过滤器软件体系结构中，管道-过滤器风格最主要的特点可以归纳如下： 1. 单向数据流 每个构件（过滤器）都有一组输入和输出，数据流以单向方式从一个过滤器流向另一个过滤器。 数据源源不断地产生，并在处理过程中逐步流向下一个过滤器。 2. 过滤器独立性 每个过滤器是一个独立的实体，它独立地完成对输入数据的处理，并产生输出数据。 过滤器之间不共享数据，且一个过滤器不知道其上游和下游的标识符或具体实现。 3. 高内聚低耦合 过滤器内部处理逻辑紧密相关，对外则通过标准接口进行数据交换，实现了高内聚低耦合的设计。 这种设计使得系统具有良好的隐蔽性，易于维护和扩展。 4. 支持复用和并行执行 管道-过滤器风格允许设计者将整个系统的输入/输出行为看作是多个过滤器的行为的简单合成，从而支持软件重用。 每个过滤器可以作为一个单独的任务完成，因此支持并行执行，提高了系统的处理效率。 5. 灵活性和可扩展性 系统允许随时添加新的过滤器或替换旧的过滤器，以适应新的业务需求或技术变化。 这种灵活性使得系统具有很强的可扩展性，能够轻松应对复杂多变的业务场景。 6. 批处理结构 尽管过滤器可以增量式地处理数据，但整个系统通常呈现为批处理结构。这是因为设计者需要将每个过滤器看作一个完整的从输入到输出的转换过程。 7. 性能考虑 在数据传输上没有通用的标准，每个过滤器都需要进行数据的解析和合成工作，这可能会降低系统性能并增加编写过滤器的复杂性。 系统可能包含缓冲机制以处理不同过滤器之间处理速度不一致的问题，防止数据丢失。 综上所述，管道-过滤器风格在软件体系结构中具有单向数据流、过滤器独立性、高内聚低耦合、支持复用和并行执行、灵活性和可扩展性等特点。然而，也需要注意其可能导致的批处理结构和在数据传输上的性能问题。

层次化架构风格

是什么

层次与性能质量属性的关系

对于采用层次化架构风格的系统，划分的层次越多，系统完成某项功能需要的中间调用操作越多，其性能越差

顺序批处理架构风格

特点

数据以整体的方式在不同的处理模块之间有序传递

事件驱动系统架构风格

经典场景

兴趣推荐系统

用户会注册自己的兴趣，然后系统也会把新闻按兴趣分类，如果某个新闻事件发生，可以通过事件来触发推送动作，将新闻推送给对其感兴趣的用户。这是典型的事件驱动系统应用场景。

例题

问：Windows操作系统在图形用户界面处理方面采用的核心架构风格是（事件驱动）风格。 答：Windows操作系统在图形用户界面处理方面采用的是典型的“事件驱动”的架构风格，首先注册事件处理的是回调函数，当某个界面事件发生时（例如键盘敲击、鼠标移动等），系统会查找并选择合适的回调函数处理该事件。

C2体系结构风格

经典场景

主要特征

C2风格是一种基于构件和消息的架构风格

C2体系结构风格可以概括为：通过连接件绑定在一起的按照一组规则运作的并行构件网络。 C2风格中的系统组织规则如下： ①系统中的构件和连接件都有一个顶部和一个底部； ②构件的顶部应连接到某连接件的底部，构件的底部则应连接到某连接件的顶部，而构件与构件之间的直接连接是不允许的； ③一个连接件可以和任意数目的其他构件和连接件连接； ④当两个连接件进行直接连接时，必须由其中一个的底部到另一个的顶部。

### C2体系结构风格 C2风格是一种基于构件和消息的架构风格，可用于创建灵活的、可伸缩的软件系统。其主要特点包括： 1. **构件和连接件**：C2风格中的系统由许多构件和连接件组成，这些构件和连接件按照一定的规则通过连接件连接在一起，形成一个层次网络。 2. **异步消息交换**：构件之间的通讯是通过以连接件为中介的异步消息交换机制来实现的，这有助于降低构件之间的耦合度。 3. **底层无关性**：C2风格强调构件的底层无关性，即构件可以在不同的环境中被重用，这提高了系统的可替代性和可重用性。 4. **事件转化**：C2风格引入了“事件转化”的概念，通过域解释器将构件的请求转化为接收方能够接收的特定形式，同时也把通知转化为该构件能够理解的形式。 C2风格适用于那些需要高度模块化、可重用性和可扩展性的软件系统，如信号处理、专家系统、模式识别等领域。 综上所述，C2体系结构风格和面向对象风格虽然都是软件架构的重要风格，但它们在构件组织、通讯机制、系统特性等方面存在显著差异。因此，C2体系结构风格并不是面向对象风格。

面向对象的风格

### 面向对象风格 面向对象风格则是一种设计方法论，它将程序结构视为“对象”的集合，这些对象通过交互来实现功能。面向对象编程强调将数据和操作数据的行为封装在一起，并通过对象之间的消息传递来实现功能的模块化。其主要特点包括： 1. **封装**：将数据和方法绑定在一起，限制了对对象内部状态的直接访问。 2. **继承**：允许新创建的类从已有类中继承属性和方法，增强代码复用性。 3. **多态**：同一操作作用于不同的对象，可以产生不同的结果，增强了灵活性。 4. **抽象**：通过抽象类和接口来定义基本的操作行为，降低系统复杂性。 面向对象风格通过将复杂的系统分解为简单的对象，有助于更好地理解和管理代码，提高开发效率。它适用于各种规模的软件系统开发，从小型项目到大型软件系统都能发挥其优势。

如何提高性能

对于采用面向对象架构风格的系统，可以通过减少功能调用层次提高系统性能。

虚拟机风格

解释器风格

特征

可拼装组合（规则、组件、模块、脚本等），使其灵活拓展

经典场景

python、javascript、lua等虚拟机(解释器)

例题

某企业内部现有的主要业务功能已封装成为Web服务。为了拓展业务范围，需要将现有的业务功能进行多种组合，形成新的业务功能。针对业务灵活组合这一要求，采用（D）架构风格最为合适。 A规则系统 B面向对象 C黑板 D解释器

针对某企业内部现有的主要业务功能已封装成为Web服务，并需要将这些业务功能进行多种组合以拓展业务范围的需求，选择合适的架构风格至关重要。在此场景下，我们逐一分析各个选项的适用性： A. **规则系统**： 规则系统主要适用于那些需要根据预定义规则进行决策或处理问题的系统。虽然它可以在一定程度上支持业务逻辑的灵活组合，但其核心并不在于业务功能的灵活组合与重用，而是规则的定义与执行。因此，规则系统可能不是最佳选择。 B. **面向对象**： 面向对象是一种编程范式，它强调将现实世界抽象为对象，并通过对象之间的交互来实现系统功能。虽然面向对象有助于提高系统的模块化和重用性，但它更多关注的是编程层面的实现，而不是在架构层面直接支持业务功能的灵活组合。因此，面向对象也不是最直接满足这一需求的架构风格。 C. **黑板**： 黑板模式是一种用于解决复杂问题的架构模式，它允许多个不同的知识源（或专家）通过共享的黑板进行交互和协同工作。虽然黑板模式在解决复杂问题方面表现出色，但它并不直接针对业务功能的灵活组合进行优化。因此，它也不是最佳选择。 D. **解释器**（或更广泛地，**虚拟机风格**）： 解释器架构风格（作为虚拟机风格的一种）特别适合于那些需要灵活组合和动态执行不同业务逻辑的场景。在这种架构下，业务功能被封装为可执行的单元（如Web服务），并可以通过解释器或类似机制进行动态调用和组合。这种架构风格能够很好地支持业务功能的灵活组合和重用，从而满足企业的业务需求。 综上所述，针对业务灵活组合这一要求，采用**解释器**（或虚拟机风格）架构风格最为合适。这种架构风格能够充分利用现有的Web服务资源，通过动态组合和调用这些服务来实现新的业务功能，从而拓展企业的业务范围。 因此，正确答案是D. 解释器。

问：Java语言宣传的“一次编写，到处运行”的特性，从架构风格上看符合（虚拟机）风格的特点。 解：Java语言是一种解释型语言，在Java虚拟机上运行，这从架构风格上看是典型的“虚拟机”风格，即通过虚拟机架构屏蔽不同的硬件环境。

规则系统架构风格

是什么

规则系统体系结构风格是一个使用模式匹配搜索来寻找规则并在正确的时候应用正确的逻辑知识的虚拟机，其支持把频繁变化的业务逻辑抽取出来，形成独立的规则库。这些规则可独立于软件系统而存在，可被随时地更新。它提供了一种将专家解决问题的知识与技巧进行编码的手段，将知识表示为“条件-行为”的规则，当满足条件时，触发相应的行为，而不是将这些规则直接写在程序源代码中，规则一般用类似于自然语言的形式书写，无法被系统直接执行，故而需要提供解释规则执行的“解释器”。 因此，本题中的扫地机器人系统适用于规则系统体系结构风格。

主要特征

条件-行为、解释器

应用场景

某公司拟开发一个扫地机器人。机器人的控制者首先定义清洁流程和流程中任务之间的关系，机器人接受任务后，需要响应外界环境中触发的一些突发事件，根据自身状态进行动态调整，最终自动完成任务。针对上述需求，该机器人应该采用（规则系统）架构风格最为合适。

根据题目中描述，VIP管理系统会根据不同商场活动，不定期更新VIP会员的审核标准和折扣标准，属于典型规则系统应用场景。

解释器风格

例题

某公司欲开发一个大型多人即时战略游戏，游戏设计的目标之一是能够支持玩家自行创建战役地图，定义游戏对象的行为和对象之间的关系。针对该需求，公司应该采用（解释器）架构风格最为合适。在架构设计阶段，公司的架构师识别出2个核心质量属性场景。其中，“在并发用户数量为 10000人时，用户的请求需要在1秒内得到响应"主要与（性能）质量属性相关；“对游戏系统进行二次开发的时间不超过3个月”主要与（可修改性）质量属性相关。 答：1、题目中提及“支持玩家自行创建战役地图“这说明系统要能应对“自定义”内容的解析，这需要用到解释器风格。 2、“并发用户数量10000人时用户请求要在1秒内得到响应"属于典型的性能属性。 3、“对游戏系统进行二次开发的时间不超过3个月”属于可修改性属性。

特点

如何判定是否是适合采用解释器风格

需要在软件架构层面提供一种运行时的系统行为定义与改变的能力

该软件系统特别强调用户定义系统中对象的关系和行为这一特性，这需要在软件架构层面提供一种运行时的系统行为定义与改变的能力，根据常见架构风格的特点和适用环境，可以知道最合适的架构设计风格应该是解释器风格。

过程控制架构风格

例题

某公司拟开发了个轿车巡航定速系统，系统需要持续测量车辆当前的实时速度，并根据设定的期望速度启动控制轿车的油门和刹车。针对上述需求，采用（过程控制）架构风格最为合适。 答：轿车巡航定速系统是一个十分典型的控制系统，因此对比4个候选项，过程控制特别适合求解这类问题。

某公司承接了一个开发家用空调自动调温器的任务，调温器测量外部空气温度，根据设定的期望温度控制空调的开关。根据该需求，公司应采用（）架构风格最为合适。 答：过程控制架构风格

特点

根据设置状态控制另一状态

其特点是不断采集系统当前状态，与系统中的设定状态进行对比，并通过将当前状态与设定状态进行对比从而进行控制。

过程调用的架构风格

对于采用过程调用架构风格的系统，将显式调用策略替换为隐式调用策略能够提高系统的灵活性，但会降低系统的性能。

数据共享风格

例题

编译器的主要工作过程是将以文本形式输入的代码逐步转化为各种形式，最终生成可执行代码。现代编译器主要关注编译过程和程序的中间表示，围绕程序的各种形态进行转化与处理。针对这种特征，现代编译器应该采用（）架构风格最为合适。

仓库风格

仓库风格中

有两种不同的构件

【中央数据结构】说明当前状态

【独立构件】在中央数据存储上执行

特点是

都是围绕同一份共享数据开展，强调数据或信息的集中存储和管理.

包含三种风格

黑板架构风格

特征

求解过程不确定，共享数据和知识，每次行为都经知识库处理判定行为

对于语音识别、知识推理等问题复杂、解空间很大、求解过程不确定的这一类软件系统，通常会采用（黑板架构风格）架构风格。

应用场景

黑板风格的传统应用是信号处理领域，如语音和模式识别。

场景

黑板体系结构风格主要由三部分组成。 知识源：知识源中包含独立的、与应用程序相关的知识，知识源之间不直接进行通信，它们之间的交互只通过黑板来完成； 黑板数据结构：黑板数据是按照与应用程序相关的层次来组织的解决问题的数据，知识源通过不断地改变黑板数据来解決问题； 控制：控制完全由黑板的状态驱动，黑板状态的改变决定使用的特定知识

例题

65.某公司拟开发一个语音搜索系统，其语音搜索系统的主要工作过程包括分割原始语音信号、识别音素、产生候选词、判定语法片断、提供搜索关键词等，【每个过程都需要进行基于先验知识的条件判断并进行相应的识别动作】。针对该系统的特点，采用（黑板）架构风格最为合适。

由于“每个过程都需要进行基于先验知识的条件判断并进行相应的识别动作”因此，该公司拟开发的语音识别系统应采用黑板体系结构风格最为合适。

根据题干描述，语音识别软件需要对用户的语音指令进行音节分割、重音判断、语法分析和语义分析，最终对用户的意图进行推断。由于语音识别具有不确定性，需要人工智能技术的支持和专家意见的汇总和决策，并且需要支持识别过程中的推理和决策。根据上述分析，选项中列举的架构风格中，黑板风格最符合要求。

数据库系统

超文本系统

软件架构评估

评估过程包含

识别

风险点

特点

可能引起风险的因素

是某个存在问题的架构设计决策，可能会导致问题：

非风险点

特点

功能优化点

与风险相对，是良好的架构设计决策；（不会导致问题，但是可优化的）

敏感点

特点是一种情况或者现状，可使设计入员或分析员明确在搞清楚如何实现质量目标时应注意什么。 比如：“系统需要支持的最大并发用户数量直接影响传输协议和数据格式"

特点

产生了什么影响

是一个或多个构件的特性；

敏感点是一个或多个构件（和/或构件之间的关系）的特性。

敏感点是实现一个特定质量属性的关键特征

权衡点

特点

描述中有多个属性点，多个属性点的权衡

是影响多个质量属性的特性，是多个质量属性的敏感点。

例题

根据上述定义，可以看出“改变业务数据编码方式会对系统的性能和安全性产生影响”是对权衡点的描述，“假设用户请求的频率为每秒 1个，业务处理时间小于30毫秒，则将请求响应时间设定为1秒钟是可以接受的”是对非风险的描述

架构评估方法

架构权衡（评估）分析方法（Architecture Tradeoff Analysis Method, ATAM)

是什么

是在基于场景的架构分析方法 (Scenarios-based Architecture Analysis Method,SAAM）基础之上发展起来的，

ATAM是软件体系结构评估中的一种方法，主要对软件体系结构的设计结果进行评估。评估是软件系统详细设计、实现和测试之前的阶段工作，因此评估不涉及系统的实现代码和测试，因为评估是考查软件体系结构是否能够合适地解决软件系统的需求，并不对软件需求自身是否准确进行核实，而软件需求是否准确是需求评审阶段的工作。

体系结构权衡分析方法（Architecture Trade offAnalysis Method,ATAM）是在SAAM的基础上发展起来的，是一种系统架构评估方法，主要在系统开发之前，针对性能、可用性、安全性和可修改性等质量属性进行评估和折中。主要针对性能、可用性、安全性和可修改性，在系统开发之前，对这些质量属性进行评价和折中。 （1）特定目标：ATAM的目标是在考虑多个相互影响的质量属性的情况下，从原则上提供一种理解软件体系结构的能力的方法。对于特定的软件体系结构，在系统开发之前，可以使用ATAM方法确定在多个质量属性之间折中的必要性。 （2）质量属性：ATAM方法分析多个相互竞争的质量属性。开始时考虑的是系统的可修改性、安全性、性能和可用性。 （3）风险承担者：在场景、需求收集有关的活动中，ATAM方法需要所有系统相关人员的参与。 （4）体系结构描述：体系结构空间受到历史遗留系统、互操作性和以前失败的项目约束。 在五个基本结构的基础上进行体系结构描述，这五个结构是从Kruchten的4+1视图派生而来的。 其中逻辑视图被分为功能结构和代码结构。这些结构加上它们之间适当的映射可以完整地描述一个体系结构。

架构权衡分析方法（Architecture Tradeoff Analysis Method,ATAM）是一种系统架构评估方法，主要在系统开发之前，针对性能、可用性、安全性和可修改性等质量属性进行评价和折中。ATAM可以分为4个主要的活动阶段，包括需求收集、架构视图描述、属性模型构造和分析、架构决策与折中，整个评估过程强调以属性作为架构评估的核心概念。题干描述中，“系统在进行文件保存操作时，应该与Windows系统的操作方式保持一致”，讨论的是针对使用系统的用户的习惯问题，这与易用性相关。“系统应该提供一个开放的API接口，支持远程对系统的行为进行控制与调试"这个描述与系统的可测试性相关。在识别出质量属性描述后，通常采用效用树对质量属性的描述进行刻画与排序。在评估过程中，权衡点是一个会影响多个质量属性的架构设计决策。

例题

该框架主要关注系统的（需求说明），针对性能、（可用性）、安全性和可修改性，在系统开发之前进行分析、评价与折中。

特色

ATAM方法要求在系统开发之前，首先对这些质量属性进行【评价】和【折中】。

ATAM并不是一种精确的评估方法，该方法表现的主要形式是评审会议。

主要包括4个阶段/分为四个阶段

场景和需求收集

架构视图和场景实现

属性模型构造和分析

属性模型折中

基于场景的架构（评估）分析方法(Scenarios-based Architecture AnalysisMethod, SAAM）

是什么

SAAM分析评估体系结构的过程包括五个步骤，即场景开发、体系结构描述、单个场景评估、场景交互和总体评估。SAAM的主要输入问题是问题描述、需求声明和体系构描述

主要输入是

问题描述

需求声明或需求说明

【体系结构描述】

过程包括五个步骤

场景开发

体系结构描述

单个场景评估

场景交互

总体评估

特定领域软件架构（Domain Specific Software Architecture,DSSA）模型

是什么

特定领域软件架构（Domain Specific SoftwareArchitecture,DSSA） 以一个特定问题领域为对象，形成由领域参考模型、参考需求、参考架构等组成的开发基础架构， 目标是支持一个特定领域中多个应用的生成。 DSSA的基本活动包括领域分析、领域设计和领域实现。

DSSA是在一个特定应用领域中为一组应用提供组织结构参考的软件体系结构，

特定领域软件架构（Domain Specific SoftwareArchitecture,DSSA）是在一个特定应用领域中，为一组应用提供组织结构参考的标准软件体系结构。

由三个要素组成了基础架构

组成的开发基础架构

领域参考模型

领域参考需求

领域参考架构

具有三个层次的系统模型

领域开发环境

领域特定应用开发环境

应用工程师主要在领域特定应用开发环境中工作。

应用执行环境

参与DSSA的人员可以划分为4种角色，包括

分类

领域专家

例题

领域专家的主要任务是提供关于领域中系统的需求规约和实现的知识。

领域分析人员

领域分析者的任务是控制整个领域分析过程，进行知识获取，将获取的知识组织到领域模型中；

领域设计人员

领域设计者的任务是根据领域模型和现有系统开发出DSSA，并对DSSA的准确性和一致性进行验证。

领域实现人员

记忆方法

一专家三人员

包括三个基本活动

领域分析

领域分析的主要目的是获得：模型（领域模型。）

领域分析的主要目的是获得领域模型，领域模型描述领域中系统之间共同的需求，即领域需求；

领域设计

领域设计的主要目标是获得：框架（DSSA 特定领域【软件架构】）

领域设计的主要目标是获得DSSA，DSSA描述领域模型中表示需求的解决方案；

领域实现

领域实现是为了：实现框架（开发和组织可重用信息，对基础软件架构进行实现。）

领域实现的主要目标是依据领域模型和DSSA开发和组织可重用信息，并对基础软件架构进行实现。

架构复审

什么节点进行复审

在对一个软件系统的架构进行设计与确认之后，需要进行架构复审。

目的

架构复审的目的是为了标识潜在的风险，及早发现架构设计中的缺陷和错误。

由谁决定架构是否满足需求、质量需求是否在设计中得到体现

用户代表

领域专家

优点

软件架构设计是降低成本、改进质量、按时和按需交付产品的关键因素。架构设计能够满足系统的性能、可维护性等品质；能够使得不同的利益相关人（stakeholders）达成一致的目标；能够支持项目计划和项目管理等活动；能够有效地管理复杂性；等等。然而系统架构的给出必须建立在需求明确的基础上。

软件设计

方法

基于架构的软件设计（Architecture-Based Software Design,ABSD）方法

是什么

基于架构的软件设计（ABSD）强调由商业、质量和功能需求的组合驱动软件架构设计。使用ABSD方法，设计活动可以从项目总体功能框架明确就开始，并且设计活动的开始并不意味着需求抽取和分析活动可以终止，而是应该与设计活动并行。ABSD方法有三个基础：第一个基础是功能分解，在功能分解中使用已有的基于模块的内聚和耦合技术。第二个基础是通过选择体系结构风格来实现质量和商业需求。第三个基础是软件模板的使用。ABSD方法是一个自顶向下，递归细化的过程，软件系统的架构通过该方法得到细化，直到能产生软件构件的类。

特点

递归细化的过程

三个基础：有三个基础操作，分别是对系统进行

功能分解

采用架构风格实现质量属性与商业需求

采用软件模板设计软件结构

6个主要活动

架构需求

架构复审

活动的目标是标识潜在的风险，及早发现架构设计中的缺陷和错误；

架构演化

针对用户的需求变化，修改应用架构，满足新的需求。

例题

根据定义，基于软件架构的开发（ArchitectureBasedS oftwareD evelopment, ABSD) 强调由【商业、质量和功能需求】的组合【驱动】软件架构设计。 它强调采用【视角和视图】来描述软件架构，采用【用例和质量属性场景】来描述需求。

子主题

基体系结构的于软件架构的设计

是什么

基体系结构的于软件架构的设计的定义，基于软件架构的设计（Architecture Based Software Development,ABSD）强调由商业、质量和功能需求的组合驱动软件架构设计。

采用什么来描述软件架构

视角和视图

采用什么来描述需求

用例和质量属性场景

进一步来说，用例描述的是功能需求，质量属性场景描述的是质量需求（或侧重于非功能需求）。

体系结构文档化

作用

体系结构文档化有助于辅助系统分析人员和程序员去实现体系结构。

输出哪些文档

体系结构规格说明

测试体系结构需求的质量设计说明书

架构文档化

架构文档化的主要输出结果是

架构规格说明书

架构质量说明书

原则

软件架构文档应该从使用者的角度进行书写， 针对不同背景的人员采用不同的书写方式，并将文档分发给相关人员。 架构文档要保持较新，但不要随时保证文档最新，要保持文档的稳定性。

软件架构文档是对软件架构的一种描述，帮助程序员使用特定的程序设计语言实现软件架构。软件架构文档的写作应该遵循一定的原则，这些原则包括：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；应该保持架构文档的即时更新，但更新不要过于频繁；架构文档中描述应该尽量避免不必要的重复；每次架构文档修改都应该记录进行修改的原则。

中间件

中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源，中间件位于客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通信。 软件中间件的作用是为处于自己上层的应用软件提供运行与开发的环境，帮助用户开发和集成应用软件。它不仅仅要实现互连，还要实现应用之间的互操作。

软件标准

包含哪些

ANSI/IEEE 1471-2000

是什么

是对软件密集型系统的架构进行描述的标准。

在ANSI/IEEE 1471-2000标准中，系统是为了达成利益相关人（Stakeholder）的某些使命（Mission），在特定环境（Enviroment）中构建的。每一个系统都有一个架构（Architecture）。架构是对所有利益相关人的关注点（Concern）的响应和回答，通过架构描述（Architecture Description）来说明。每一个利益相关人都有各自的关注点。这些关注点是指对其重要的，与系统的开发、运营或其他方面相关的利益。架构描述（Architecture Description）本质上是多视图的。每一个视图（View）是从一个特定的视角（Viewpoint）来表述架构的某一个独立的方面。试图用一个单一的视图来覆盖所有的关注点当然是最好的，但实际上这种表述方式将很难理解。视角（Viewpoint）的选择，基于要解决哪些利益相关人的哪些关注点。它決定了用来创建视图的语言、符号和模型等，以及任何与创建视图相关的建模方法或者分析技术。一个视图（View）包括一个或者多个架。构模型（Model），一个模型也可能参与多个视图。模型较文本的表述的好处在于，可以更容易的可视化、检查、分析、管理和集成。

考题

在该标准中，（视图）这一概念主要用于描述软件架构模型。 在此基础上，通常采用（视角）描述某个利益相关人（Stakeholder）所关注架构模型的某一方面。 （模型）则是对所有利益相关人关注点的响应和回答。

软件开发方法

以架构为核心的软件开发方法

例题

采用以架构为核心的软件开发方法，在建立软件架构的初期，首要任务是选择一个合适的（架构风格），在此基础上，开发人员通过架构模型，可以获得关于（架构属性）的理解，为将来的架构实现与演化过程建立了目标。

是什么

在该方法中，架构用来激发和调整设计策略，不同的视图用来表达与质量目标有关的信息。架构设计是一个迭代过程，在建立软件架构的初期，选择一个合适的架构风格是首要的，在此基础上，开发人员通过架构模型，可以获得关于软件架构属性的理解，为将来的架构实现与演化过程建立了目标。

对象管理组织（OMG）

是什么

基于CORBA基础设施定义了4种构件标准。分别是

实体（Entity）构件需要长期持久化并主要用于事务性行为，由容器管理其持久化。

加工（Process）构件同样需要容器管理其持久化，但没有客户端可访问的主键。

会话（Session）构件不需要容器管理其持久化，其状态信息必须由构件自己管理。

服务（Service）构件是无状态的。

分布式系统开发

分布式系统开发分为5个逻辑计算层：

表示层：实现用户界面；

表示逻辑层：包括为了生成数据表示而必须进行的处理任务，如输入数据编辑等；

数据处理层：包括存储和访问数据库中的数据所需的应用逻辑和命令，如查询语句和存储过程等：数据层是数据库中实际存储的业务数据。

应用逻辑层：包括支持实际业务应用和规则所需的应用逻辑和处理过程，如信用检查、数据计算和分析等；

例题

在客户机/服务器系统开发中，采用（分布式数据结构）时，应将数据层和数据处理层放置于服务器，应用逻辑层、表示逻辑层和表示层放置于客户机。

网络架构DFD

应用架构建模中要绘制的第一个物理数据流图（PDFD）是网络架构DFD，需要显示的信息包括服务器及其物理位置；客户端及其物理位置；处理器说明；传输协议。（他们不显示单位时间的数据流量，）

闭环控制架构

例题

246. 某公司欲开发一种工业机器人，用来进行汽车零件的装配。公司的架构师经过分析与讨论，给出了该机器人控制软件的两种候选架构方案：闭环控制和分层结构。以下对于这两种候选架构的选择理田，错误的是（）。 答：能够进行替换与重用，但闭环结构通常适用于处理简单任务（如机器装配等），并不适用于复杂任务。分层结构的特点是通过引入抽象层，在较低层次不确定的实现细节在较高层次会变得确定，并能够组织层间构件的协作，系统结构更加清晰。

9、应用数学

数学模型

解决多数实际问题的关键是建立数学模型（包括数学方程、数学公式、图形描述、符号表示等）。数学建模是对现实世界的一种近似的、简化的、易于求解的抽象描述。数学模型常需要忽略某些次要因素，以便易于近似求解。过于简单的模型能准确性不足，为提高准确性，若建立过于复杂的模型，求解的难度就会增加。在简单性和准确性之间求得平衡是数学建模的一条原则。 对同一问题可以建立多种数学模型。数学模型也常带有一些可变的参数。选用哪个模型，或选择什么样的参数，更能近似地解決实际问题，符合实际要求，这需要反复多次试验，根据求解失败的教训或用户的反馈意见逐步对模型进行修正或改进，逐步完善模型，并求得使用户满意，符合实际情况的结果。对一般的问题，并没有统一的、普适的模型评价标准，没有最好，只有更好，实践是检验真理的唯一标准。

二元一次方程极小值计算

例题

子主题

动态规划模型

例题

问题，某公司有4百万元资金用于甲、乙、丙三厂追加投资。各厂获得不同投资款后的效益见下表。适当分配投资（以百万元为单位）可以获得的最大的总效益（）百万元。根据如下投资收益表求解最大总效益 求如何投资收益最大已知如下投资收益表 已知投资收益表    工厂投资和收益（百万元）    0 1 2 3 4 甲 3.8 4.1 4.8 6 6.6 乙 4 4.2 5 6 6.6 丙 4.8 6.4 6.8 7.8 7.8

解

好的！我会一步一步详细讲解代码的各个部分，帮助你更好地理解如何通过动态规划来解决这个投资收益最大化的问题。 ### 问题回顾 我们有三个工厂（甲、乙、丙），每个工厂根据不同的投资金额（0到4百万元）可以获得不同的收益。总的资金为4百万元，我们要找到如何分配这4百万元给三个工厂，使得总的收益最大化。 我们用动态规划的方法来解决这个问题，即通过逐步计算不同投资组合下的收益，并最终选择总收益最大化的投资方案。 ### 代码分解 #### 1. 投资收益数据 ```python # 投资收益数据 benefit = {     '甲': [3.8, 4.1, 4.8, 6.0, 6.6],     '乙': [4.0, 4.2, 5.0, 6.0, 6.6],     '丙': [4.8, 6.4, 6.8, 7.8, 7.8] } ``` 这个部分定义了三个工厂在每种投资金额下的收益数据： - `benefit['甲']` 表示甲厂在投资0到4百万元时的收益分别是 3.8, 4.1, 4.8, 6.0, 6.6 百万元。 - `benefit['乙']` 和 `benefit['丙']` 表示乙、丙工厂对应的投资收益。 #### 2. 定义总投资金额 ```python # 投资的总额 total_investment = 400 ``` 这里我们定义了总的资金为4百万元。 #### 3. 动态规划数组 `dp` ```python # 利用动态规划数组 dp = [[0] * (total_investment + 1) for _ in range(total_investment + 1)] ``` 这个部分创建了一个二维数组 `dp`，每个元素 `dp[i][j]` 用于记录当对工厂甲投资 `i` 百万元，对工厂乙投资 `j` 百万元时，分配到工厂丙剩余的资金后能获得的最大收益。 - `dp` 的大小是 `total_investment + 1`。虽然我们只有 0 到 4 百万元的实际投资额，但为了模拟完整的资金总额，动态规划数组的大小是根据总金额扩展的。 #### 4. 三重循环填充动态规划数组 ```python # 填充dp数组 for i in range(5):  # 甲的投资     for j in range(5):  # 乙的投资         for k in range(5):  # 丙的投资             current_investment = i + j + k             if current_investment <= total_investment:                 dp[i + j][k] = max(dp[i + j][k], benefit['甲'][i] + benefit['乙'][j] + benefit['丙'][k]) ``` 这里的三重循环分别遍历甲、乙、丙三家工厂的所有投资情况（从 0 到 4 百万元）。对于每一种组合 `i`、`j` 和 `k`： 1. **计算当前总投资**：`current_investment = i + j + k`    - `i` 表示投资甲厂的金额（0~4百万元）    - `j` 表示投资乙厂的金额（0~4百万元）    - `k` 表示投资丙厂的金额（0~4百万元）     2. **检查总投资是否超过4百万元**：`if current_investment <= total_investment`    - 如果三厂的投资总额不超过4百万元，则可以继续计算收益。     3. **更新动态规划表**：`dp[i + j][k] = max(dp[i + j][k], benefit['甲'][i] + benefit['乙'][j] + benefit['丙'][k])`    - 对于当前的投资组合，如果其总收益大于之前计算的值，则更新 `dp` 表，保留当前组合下的最大收益。    - 这里使用 `max` 函数是为了确保我们总是选取收益最大化的投资方案。 #### 5. 获取最大收益 ```python # 获取最大收益 max_benefit = 0 for i in range(total_investment + 1):     for j in range(total_investment + 1):         max_benefit = max(max_benefit, dp[i][j]) ``` 这一部分遍历 `dp` 数组，找到其中的最大值 `max_benefit`，即最大可能获得的总收益。`dp[i][j]` 记录了当对甲厂投资 `i` 百万元，对乙厂投资 `j` 百万元时，剩余的投资给丙厂所能获得的最大收益。 #### 6. 返回结果 最后输出 `max_benefit`，即在4百万元的资金限制下，最大化的总收益是多少。 --- ### 动态规划的核心思想 动态规划的核心思想是在计算每一步的最大收益时，记录先前计算过的最优结果，并基于此做进一步决策。通过这个过程，我们能避免暴力穷举所有可能的投资组合，从而高效地找到最大收益。 在这个问题中，我们通过遍历每一种投资组合，动态更新投资组合下的最优解，最终找到最大的总收益。 ### 可能的改进 目前的代码主要是针对投资额不超过4百万元的情况。如果你需要更多的投资选择或更复杂的收益表，代码的结构仍然是可扩展的。

路径

最短路径

例题

从1到7堵塞率最低的路径12357

最大流量

指派问题

例题

问：甲、乙、丙、丁4人加工A、B、C、D四种工件所需工时如下表所示。指派每人加工一种工件，四人加工四种工件其总工时最短的最优方案中，工件B应由（丁）加工。

答：指派问题：要求在4×4矩阵中找出四个元素，分别位于不同行，不同列，使其和达到最小值。 显然，任一行（或列）各元素都減（或加）一常数后，并不会影响最优解的位置，只是目标值（指派方案的各项总和）也减（或加）了这一常数。 我们可以利用这一性质使矩阵更多的元素变成0，其他元素保持正，以利于求解。

对该矩阵，并不存在全0指派。位于（1，3）、（2，1）、（3,4）、（4,2）的元素之和为1是最小的。因此，分配甲、乙、丙、丁分别加工C、A、D、B能达到最少的总工时28+1=29。 更进一步，再在第三行上都加1，在第2、4列上都减1，可得到更多的0元素： 本题也可用试验法解决，但比较烦琐，需要仔细，不要遗漏。

解题方法

矩阵归零法

投资收益

决策树分析法解决

例题

7. 生产某种产品有两个建厂方案：（1）建大厂，需要初期投资500万元。如果产品销路好，每年可以获利200万元；如果销路不好，每年会亏损20万元。（2）建小厂，需要初期投资200万元。如果产品销路好，每年可以获利100万元；如果销路不好，每年只能获利20万元。 市扬调研表明，未来2年这种产品销路好的概率为70%。如果这2年销路好，则后续 5年销路好的概率上升为80%；如果这2年销路不好，则后续5年销路好的概率仅为10%。为取得7年最大总收益，决策者应（B） 答： A 建大厂，总收益超500万元 B 建大厂，总收益略多于300万元 C 建小厂，总收益超500万元 D 建小厂，总收益略多于300万元 答：采用决策树分析方法解答如下： 先画决策树，从左至右逐步画出各个决策分支，并在各分支上标出概率值，再在最右端分别标出年获利值。然后，从右至左，计算并填写各节点处的期望收益。 在右面四个节点处依次按下列算式计算5年的期望值，并将结果分别写在节点处。 节点④：｛200*0.8+（-20） *0.2｝*5=780 节点⑤：｛200*0.1+（-20｝*0.9） *5=10 节点⑥：｛100*0.8+20*0.2｝*5=420 接点⑦：｛100*0.1+20*0.9｝*5=140 再在②、③节点处按如下算式计算2年的期望值（扣除投资额），并将结果（7年总收益）写在节点处。 节点②：｛200*0.7+（-20） *0.3｝ *2+｛780*0.7+10*0.3｝-500=317 节点③：｛100*0.7+20*0.3｝ *2+｛420*0.7+140*0.3｝-200=288 由于节点②处的总收益值大于节点③处的总收益值。因此决定建大厂。

每一个节点均由其子节点和概率计算获得

线性规划

是什么

线性规划（Linear Programming, LP）是一种数学方法，用于在给定的线性等式或不等式约束条件下，优化（最大化或最小化）一个线性目标函数。下面我将根据上面的例子，详细讲解线性规划求解的过程。

例题

问：某服装店有甲、乙、丙、丁四个缝制小组。甲组每天能缝制5件上衣或6条裤子；乙组每天能缝制6件上衣或7条裤子；丙组每天能缝制7件上衣或8条裤子；丁组每天能缝制8件上衣或9条裤子。每组每天要么缝制上衣，要么缝制裤子，不能弄混。订单要求上衣和裤子必须配套（每套衣服包括一件上衣和一条裤子）。求解该服装店15天最多能缝制多少套衣服？ 答：211 解题思路，效率比初始值得到生产最大数，不断调整生产率比较小的值得到均衡的值

求解https://blog.csdn.net/watfe/article/details/81906484

求解二

正确答案：D 根据题意，甲、乙、丙、丁四组做上衣和裤子的效率之比分别为5/6、6/7、7/8、8/9，并且依次增加。因此，丁组做上衣效率更高，甲组做裤子效率更高。为此，安排甲组15天全做裤子，丁组15天全做上衣。 设乙组用x天做上衣，15-x天做裤子；丙组用y天做上衣，15-y天做裤子，为使上衣和裤子配套，则有 0+6x+7y+8*15=6*15+7（15-x）+8 （15-y）+0 所以，13x+15y=13*15，y=13-13x/15 15天共做套数6x+7y+8*15=6×+7（13-13x/15） +120=211-×/15只有在×=0时，最多可做211套。 此时，y=13，即甲乙丙丁四组分别用0、0、13、15天做上衣，用15、15、2、0天做裤子。

线性规划 线性规划问题求解：以服装店生产问题为例 线性规划问题概述 线性规划问题是一类优化问题，其目标是在满足一系列线性约束条件下，使一个线性目标函数达到最大值或最小值。在现实生活中，线性规划问题应用广泛，如生产计划、资源分配、投资组合等。 服装店生产问题的线性规划模型 对于服装店生产问题，我们可以建立如下的线性规划模型： 决策变量： * x1：甲组生产裤子的天数 * x2：乙组生产裤子的天数 * x3：丙组生产裤子的天数 * x4：丁组生产上衣的天数 目标函数： * 最大化总生产套数：max Z = min(5x1+6x2+7x3, 6x1+7x2+8x3+9x4) 约束条件： * x1, x2, x3, x4 >= 0 (非负约束) * x1 + x2 + x3 + x4 = 15 (总天数限制) 目标函数解释： * min(5x1+6x2+7x3, 6x1+7x2+8x3+9x4)) 表示总生产的上衣和裤子中数量较少的那个，即能形成的成套数量。 求解方法 1. 图解法： * 适用于二维或三维的线性规划问题。 * 将约束条件画在坐标轴上，形成可行域。 * 在可行域内寻找目标函数取最大值或最小值的点。 2. 单纯形法： * 适用于多维的线性规划问题。 * 通过迭代的方式，从一个可行解出发，逐步寻找更好的解，直到找到最优解。 * 是一种经典且高效的算法。 3. 对偶理论： * 将原问题转化为对偶问题，有时对偶问题更容易求解。 * 可以提供更多的经济学解释。 4. 线性规划软件： * 如MATLAB、Python（使用SciPy、PuLP等库）、LINGO、CPLEX等。 * 这些软件提供了强大的求解功能，可以处理大规模的线性规划问题。 问题解答 对于服装店生产问题，由于涉及四个变量，图解法不太适用。我们可以使用单纯形法或线性规划软件来求解。 使用线性规划软件的步骤： 1. 建立模型：将上述的决策变量、目标函数和约束条件输入到软件中。 2. 求解：点击求解按钮，软件会自动给出最优解。 3. 分析结果：根据软件给出的结果，可以得到各组的生产天数以及最大生产套数。 需要注意： * 模型的准确性：建立的线性规划模型要准确反映问题的实际情况。 * 软件的选择：根据问题的规模和复杂度选择合适的软件。 * 结果的解释：对求解结果进行合理的解释，并结合实际情况进行分析。 拓展 * 整数规划：如果决策变量要求为整数，则问题变为整数规划问题。 * 非线性规划：如果目标函数或约束条件是非线性的，则问题变为非线性规划问题。 * 多目标规划：如果有多个目标函数需要同时考虑，则问题变为多目标规划问题。 总结：线性规划问题在生产管理、经济学、工程学等领域有着广泛的应用。通过建立数学模型并利用相应的求解方法，可以有效地解决这类问题，为决策提供科学依据。 如果您能提供更具体的问题或数据，我可以为您提供更详细的解答。 例如，您还可以提供以下信息： * 是否有其他限制条件，如原材料限制、机器时间限制等？ * 是否需要考虑不同产品的利润差异？ * 是否需要考虑生产过程中的不确定性？ 通过这些信息，我们可以建立更完善的线性规划模型，从而得到更准确的解。

疑问❓如何使用excel 、python 计算如上问题

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甘特图

任务顺序与时间

图片中的图表是一种典型的“甘特图”（Gantt Chart），用于表示项目计划和进度。甘特图以时间轴为基础，通过条形图表示任务的起止时间以及各任务的并行或顺序关系。 从图表来看，上半部分和下半部分的条形图展示了不同的任务（如设计、制造、检验）在不同时间段的安排，分别对应不同的执行顺序（如“丁、甲、乙、丙”与“丁、乙、甲、丙”），以此来对比不同任务顺序下所需的总天数。 这种图表有助于清晰地展示任务之间的依赖关系以及如何优化项目时间安排。

甘特图（Gantt Chart）是一种常用于项目管理的可视化工具，用来表示项目的计划和进度。它以横向条形图的方式展示项目的任务及其时间安排。通常，甘特图会包含以下元素： 1.时间轴（横轴）：表示项目的时间跨度，可以按天、周、月或年等不同单位显示。 2.任务列表（纵轴）：列出项目中的各个任务或活动。 3.任务条（条形图）：每个任务用一条横向的条形来表示任务的起始和结束时间。 4.依赖关系：有些甘特图还会显示任务之间的依赖关系，例如某个任务必须在另一个任务完成后才能开始。 甘特图的用途： •任务分配和进度跟踪：帮助项目经理和团队成员了解任务的时间安排、当前的进度以及是否有延期。 •资源优化：通过查看哪些任务是并行执行的，项目经理可以合理分配资源，以确保工作不重叠或延迟。 •风险管理：通过了解任务的依赖关系，甘特图能够提前识别出关键路径（即如果某个任务延迟会影响整个项目的进度）。 典型的甘特图示例： 1.任务的横条越长，表示所需的时间越长。 2.并行任务（同时进行的任务）在图上是相互平行的。 3.某些甘特图还可以显示任务的进度百分比，通过不同颜色或填充样式展示任务的完成情况。 甘特图是一种直观、简洁且易于理解的工具，广泛应用于项目管理中。

如何达到任务安排，完成时间最短，的解题思路

首个任务组首个任务和末尾任务组的末尾任务尽可能短

例题 答：

解

解决什么问题

生产四个产品（甲、乙、丙、丁）的生产流程优化问题

各种函数的图形展示

分类

幂函数

指数函数

对数函数

参考