上篇 基础理论篇 2
第1章 软件架构概述 2
1.1软件架构产生的背景 2
1.2软件架构的主要思想和特征 3
1.2.1软件架构的主要思想 3
1.2.2软件架构的特征 3
1.3软件架构的发展阶段 4
1.3.1基础研究阶段（1968—1994） 4
1.3.2概念体系和核心技术形成阶段（1991—2000） 6
1.3.3理论体系完善与发展阶段（1996年至今） 7
1.3.4普及应用阶段（1999年至今） 7
1.4软件架构研究和应用现状 7
1.4.1软件架构理论和方法研究 8
1.4.2软件架构的应用研究 11
1.5本章小结 13
思考题 13
参考文献 14
第2章 软件架构的概念 17
2.1引言 17
2.2组成派的主要定义 18
2.3决策派的主要定义 19
2.4其他定义 20
2.5参考定义框架 20
2.6本章小结 21
思考题 22
参考文献 22
第3章 软件架构模型 23
3.1引言 23
3.2软件架构的可视化建模方法 24
3.2.1基于图形可视化的建模方法 24
3.2.2基于UML的建模方法 25
3.3软件架构的形式化建模方法 31
3.3.1基于形式化规格说明语言的建模方法 32
3.3.2基于UML的形式化建模方法 36
3.4其他建模方法 45
3.4.1文本语言建模方法 45
3.4.2模型驱动的架构建模方法 47
3.5软件架构建模方法的发展趋势分析 49
3.5.1第1层：文本模型 50
3.5.2第2层：图形可视化模型 50
3.5.3第3层：UML模型 50
3.5.4第4层：形式化模型 51
3.5.5第5层：未来模型 52
3.6本章小结 52
思考题 53
参考文献 53
第4章 软件架构的风格与模式 59
4.1软件架构风格的定义 59
4.2软件架构风格的分类 60
4.3典型的软件架构风格 60
4.3.1管道-过滤器风格 60
4.3.2主程序/子程序风格 62
4.3.3面向对象风格 64
4.3.4层次化风格 65
4.3.5事件驱动风格 67
4.3.6解释器风格 69
4.3.7基于规则的系统风格 71
4.3.8仓库风格 73
4.3.9黑板系统风格 75
4.3.10 C2风格 77
4.3.11客户机/服务器风格 79
4.3.12浏览器/服务器风格 83
4.3.13平台/插件风格 85
4.3.14面向Agent风格 87
4.3.15 面向方面架构风格 91
4.3.16面向服务架构风格 93
4.3.17正交架构风格 95
4.3.18异构风格 97
4.3.19基于层次消息总线的架构风格 99
4.3.20模型-视图-控制器风格 101
4.4软件架构模式 103
4.5本章小结 103
思考题 104
参考文献 104
第5章 软件架构描述语言 107
5.1引言 107
5.2 ADL的核心设计元素 107
5.2.1组件 108
5.2.2连接件 108
5.2.3架构配置 109
5.3几种典型的ADL 109
5.3.1 Aesop 109
5.3.2 C2 SADL 110
5.3.3 UniCon 114
5.3.4 Wright 116
5.3.5 XYZ/ADL 117
5.3.6 ACME 118
5.3.7 XBA 118
5.3.8 ABC/ADL 120
5.3.9 MetaH 121
5.3.10 Rapide 121
5.3.11Darwin 122
5.3.12 xADL 2.0 122
5.4本章小结 123
思考题 123
参考文献 123
第6章 软件架构与敏捷开发 125
6.1软件开发的发展简史 125
6.2敏捷开发 127
6.2.1敏捷开发的基本理念 127
6.2.2敏捷开发实践 128
6.3敏捷开发过程中的软件架构设计 130
6.3.1需求分析 130
6.3.2初始设计 130
6.3.3迭代过程 130
6.3.4敏捷的设计思想 131
6.4两类常见的敏捷软件架构设计方法 132
6.4.1敏捷开发初始阶段设计 133
6.4.2敏捷开发迭代过程中的设计 134
6.5本章小结 136
思考题 137
参考文献 137
中篇 工程实践篇 140
第7章 架构驱动的软件开发 140
7.1架构驱动的软件开发简介 140
7.2架构需求获取 140
7.3架构设计、文档化和评估 144
7.3.1架构设计、文档化和评估是一个迭代过程 144
7.3.2什么是架构的结构 147
7.3.3从架构需求出发的评估 148
7.3.4寻找ATAM中的“权衡点”和“敏感点” 149
7.4架构的实现与维护 151
7.4.1架构的实现 151
7.4.2架构的维护 152
7.5本章小结 152
思考题 152
参考文献 153
第8章 软件架构设计和实现 154
8.1从需求分析到架构设计 154
8.1.1软件架构对需求的影响 155
8.1.2基于软件需求的软件架构设计 156
8.1.3需求与架构的协同演化 163
8.2从软件架构到详细设计 163
8.2.1详细设计对软件架构的影响 164
8.2.2从软件架构映射到详细设计 166
8.2.3软件架构视图 168
8.3软件架构设计原则 169
8.3.1架构设计的一些基本原则 169
8.3.2架构设计的关键原则 170
8.4软件架构设计面临的主要威胁及对策 171
8.4.1被忽略的重要非功能需求 171
8.4.2频繁变化的需求 172
8.4.3考虑不全面的架构设计 172
8.4.4不及时的架构验证 173
8.4.5较高的创造性架构比重 173
8.4.6架构的低可执行性 174
8.5本章小结 174
思考题 174
参考文献 174
第9章 软件架构的演化和维护 178
9.1软件架构演化和软件架构定义的关系 179
9.1.1对象演化 179
9.1.2消息演化 180
9.1.3复合片段演化 184
9.1.4约束演化 186
9.2软件架构演化方式的分类 186
9.2.1软件架构静态演化 187
9.2.2软件架构动态演化 190
9.3软件架构演化原则 197
9.4软件架构维护 201
9.4.1软件架构知识管理 201
9.4.2软件架构修改管理 202
9.4.3软件架构版本管理 202
9.5本章小结 202
思考题 203
参考文献 203
第10章 软件架构恢复 207
10.1引言 207
10.1.1软件架构的恢复过程 208
10.1.2架构信息提取 208
10.1.3架构恢复技术 209
10.2架构信息提取 212
10.2.1相关定义 212
10.2.2从源代码提取架构信息 212
10.2.3从编译构建过程提取架构信息 215
10.2.4从目录层次提取架构信息 217
10.2.5基于架构文档的架构信息提取 219
10.3基于多规则聚类的架构恢复 220
10.3.1聚类理论基础 220
10.3.2架构恢复流程 222
10.3.3具体恢复技术 223
10.4本章小结 232
思考题 233
参考文献 233
第11章 软件架构质量 237
11.1引言 237
11.2软件架构与质量属性 239
11.3软件架构质量指标 240
11.3.1内部质量指标 240
11.3.2外部质量指标 243
11.4软件架构质量保障和评估方法 245
11.4.1评估准备 246
11.4.2利益相关者 247
11.4.3参与者 248
11.4.4评估时机 249
11.4.5评估技术 250
11.4.6软件架构评估的收益与成本 253
11.5本章小结 254
思考题 254
参考文献 254
第12章 软件架构仿真 256
12.1软件仿真的概念 256
12.1.1连续型仿真 256
12.1.2离散型仿真 257
12.1.3混合型仿真 257
12.2软件架构仿真流程 258
12.3 UML软件架构仿真 259
12.3.1基于UML类图和顺序图的软件架构仿真 259
12.3.2基于UML用例图和活动图的软件架构仿真 259
12.3.3从带有注释的UML图产生OPNET仿真模型 260
12.4非UML软件架构仿真 261
12.4.1 SASIM仿真：用于系统功能分析 261
12.4.2面向对象数据库的架构仿真 263
12.5软件架构仿真实践 264
12.5.1软件架构描述文档 264
12.5.2 SSD和SD转化为事件执行图 266
12.5.3局部仿真和整体仿真 269
12.5.4仿真结果的分析 275
12.6本章小结 276
思考题 276
参考文献 277
第13章 软件架构度量和评估 279
13.1引言 279
13.1.1单版本的软件架构度量和评估 280
13.1.2多版本的软件架构度量和评估 281
13.2典型的软件架构度量和评估方法 283
13.2.1 SAEM方法 283
13.2.2 SAABNet方法 283
13.2.3 SACMM方法 285
13.2.4 SASAM方法 287
13.2.5 ALRRA方法 288
13.2.6 AHP方法 290
13.2.7 COSMIC＋UML方法 291
13.2.8基于Shannon信息论的方法 292
13.3软件架构度量和评估过程 293
13.3.1质量属性选择 293
13.3.2软件架构可维护性度量及评估 294
13.3.3软件架构可靠性度量及评估 297
13.4软件架构演化度量和评估实践 302
13.4.1演化过程已知的软件架构演化评估 302
13.4.2演化过程未知的软件架构演化评估 305
13.4.3实例分析 305
13.5本章小结 313
思考题 313
参考文献 313
第14章 软件架构形式化验证 317
14.1引言 317
14.2形式化验证 317
14.2.1形式语义 318
14.2.2规约语言 318
14.2.3求精分析 319
14.2.4验证方法 320
14.2.5形式化验证方法的优缺点 320
14.3软件架构验证 322
14.3.1静态软件架构验证 322
14.3.2动态软件架构验证 323
14.3.3运行态软件架构验证 323
14.4基于SPIN的静态软件架构验证实践 324
14.4.1SPIN简介 324
14.4.2基于SPIN的验证过程 325
14.4.3架构模型 326
14.4.4验证模型 332
14.4.5验证结果 334
14.5架构演化验证案例分析——以MVC为例 335
14.5.1演化案例 335
14.5.2场景1演化评估 337
14.5.3场景2演化评估 341
14.6本章小结 344
思考题 345
参考文献 345
第15章 软件架构分析与测试 347
15.1引言 347
15.2软件架构分析方法 347
15.2.1 SAAM 348
15.2.2 SAAMCS 350
15.2.3 ESAAMI 351
15.2.4 SAAMER 352
15.2.5 ATAM 352
15.2.6 QAW 356
15.2.7 OATAM 358
15.2.8 ARID 358
15.2.9 SBAR 361
15.2.10 ALPSM 362
15.2.11 SNA 362
15.2.12 ALMA 363
15.2.13 PSAEM 364
15.2.14 ASAAM 365
15.2.15 PASA 365
15.2.16 SALUTA 367
15.2.17 HoPLAA 368
15.2.18 CBAM 370
15.2.19 CPASA 370
15.3软件架构测试 371
15.4本章小结 371
思考题 372
参考文献 372
第16章 软件架构重构 375
16.1引言 375
16.2软件重构现状 376
16.2.1软件重构概念 376
16.2.2重构点识别和定位方法 376
16.2.3重构实施技术 379
16.2.4现状分析 380
16.3基于度量的软件架构重构 381
16.3.1软件架构度量评估 382
16.3.2产生重构需求 385
16.3.3分析重构需求 385
16.3.4建议重构操作 387
16.3.5实施重构操作 389
16.4面向模式的软件架构重构 392
16.4.1模式选择 392
16.4.2重构点定位 393
16.4.3重构实施 394
16.5本章小结 397
思考题 398
参考文献 398
下篇 未来主题篇 402
第17章 软件架构的腐蚀和对策 402
17.1引言 402
17.2软件架构腐蚀的含义 403
17.3软件架构腐蚀的预防控制策略 403
17.3.1腐蚀最小化方法 403
17.3.2腐蚀预防方法 406
17.3.3腐蚀修补方法 407
17.4软件架构实践中面临的主要威胁及其对策 408
17.4.1主要威胁 408
17.4.2有效对策 409
17.5本章小结 409
思考题 409
参考文献 409
第18章 软件架构解耦 412
18.1引言 412
18.2分层架构及其解耦 413
18.2.1模式描述 413
18.2.2架构解耦 413
18.2.3实例分析 414
18.3微内核架构及其解耦 414
18.3.1模式描述与解耦 415
18.3.2实例分析 415
18.4微服务架构及其解耦 416
18.4.1模式描述与解耦 416
18.4.2设计原则 417
18.4.3实例分析 417
18.5黑板架构风格及其解耦 418
18.6干净架构及其解耦 419
18.6.1模式描述 419
18.6.2架构解耦 421
18.7管道-过滤器风格及其解耦 421
18.7.1模式描述与解耦 421
18.7.2实例分析 422
18.8基于元模型的架构及其解耦 422
18.9REST架构风格及其解耦 422
18.10本章小结 424
思考题 424
参考文献 424
第19章 软件架构技术债 426
19.1引言 426
19.2技术债简介 426
19.2.1技术债的定义 426
19.2.2技术债的分类 427
19.2.3技术债的产生 428
19.3设计债 429
19.3.1设计债的定义 429
19.3.2设计债的识别方法 429
19.3.3架构技术债 430
19.4代码债 432
19.5测试债 432
19.6文档债 433
19.7技术债的处理 433
19.7.1发现技术债 433
19.7.2管理技术债 433
19.7.3偿还技术债 435
19.8本章小结 435
思考题 435
参考文献 436
第20章 软件架构坏味道 438
20.1引言 438
20.2典型的代码坏味道 439
20.2.1应用级坏味道 439
20.2.2类级坏味道 440
20.2.3方法级坏味道 441
20.3典型的设计坏味道 442
20.3.1架构坏味道 442
20.3.2架构坏味道的检测 447
20.4本章小结 450
思考题 451
参考文献 451
第21章 软件架构脆弱性 453
21.1引言 453
21.2什么是软件脆弱性 453
21.2.1软件脆弱性定义 453
21.2.2软件脆弱性的特点和产生的原因 454
21.2.3软件脆弱性的生命周期 455
21.3典型的软件架构脆弱性 455
21.3.1分层架构 456
21.3.2 C/S架构 457
21.3.3 B/S架构 457
21.3.4事件驱动架构 458
21.3.5 MVC架构 460
21.3.6微内核架构 461
21.3.7管道-过滤器架构 461
21.3.8黑板模式架构 462
21.3.9微服务架构 462
21.3.10基于空间的架构 463
21.3.11 PAC架构 464
21.4本章小结 465
思考题 466
参考文献 466
第22章 软件架构模式识别 468
22.1引言 468
22.2模式识别方法现状 468
22.2.1设计模式识别现状 468
22.2.2架构模式识别现状 469
22.3两种典型的架构模式识别方法 470
22.3.1 IDAPO方法 470
22.3.2基于DSL的架构模式识别方法 472
22.4基于本体的架构模式识别方法 473
22.4.1可行性分析 473
22.4.2识别过程 474
22.4.3典型步骤 475
22.5本章小结 481
思考题 481
参考文献 481
第23章 结束语 484
23.1软件架构是早期阶段质量保障的基础 484
23.2软件架构的作用 485
23.2.1好的架构设计能够满足系统的多种品质 485
23.2.2架构设计能够使利益相关者达成一致的目标 485
23.2.3架构设计能够支持计划编制过程 485
23.2.4架构设计能够有效地管理复杂性 486
23.2.5架构设计为重用奠定了基础 486
23.2.6架构设计能够降低维护费用 487
23.2.7架构设计能够支持冲突分析 487
23.2.8架构设计的其他作用 487
23.3软件架构发展趋势 487
思考题 489
参考文献 489