软件设计与体系结构课后练习部分答案

1、第一章作业6、简要叙述软件设计在软件工程中所处的位置和重要性。答：所处的位置：软件需求分析 需求规格说明 软件设计 设计文档 软件 编码。重要性：（1）是对软件需求的直接体现；（2）为软件实现提供直接依据；（3）将综合考虑软件系统的各种约束条件并给出相应方案；（4）软件设计的质量将决定最终软件系统的质量；（5）及早发现软件设计中存在的错误将极大减少软件修复和维护所需的成本。7、软件设计应该包含哪些要素？答：软件设计应该包含：目标描述、设计约束、产品描述、设计原理、开发规 划、使用描述。8、软件体系结构与软件设计有何关系？软件体系结构的出现有何必然性和重要意义？答：软件体系结构与软件设计的关系：

2、软件体系结构设计作为软件设计过程中 的活动之一，能在较为抽象的级别上描述整个软件系统的结构，成为大规模、 复杂软件系统设计中必不可少的步骤。软件体系结构的意义：软件体系结构将构件以及构件之间的连接作为软件 体系结构的基本组成部分。软件体系结构使软件复用从代码复用发展到设计复 用和过程复用，为不同的人提供了共同的语言，体现了系统早期的设计决策， 并作为系统设计的抽象，为实现框架和构件的共享与复用，基于体系结构的软 件开发提供了有力的支持。第二章作业1、简述 UML 的特点和用途。答：UML 的发起者在最初制定 UML 时，充分考虑了各种需求、方法和语言的特点使 UML 在表达能力、对新技术的包容

3、能力和扩张性等方面具有显著的优势：（1）为使用者提供了统一的、表达能力强大的可视化建模语言，以描述应用问题的需求 模型、设计模型和实现模型。（2）提供对核心概念的扩展机制，用户可加入核心概念中没有的概念和符号，可为特定 应用领域提出具体的概念、符号表示和约束。（3）独立于实现语言和方法学，但支持所有的方法学，覆盖了面向对象分析和设计的相 关概念和方法学。（4）独立于任何开发过程，但支持软件开发全过程。（5） 提供对建模语言进行理解的形式化基础，用元素型描述基本语义，OCL描述良定义规 则，自然语言描述动态语义。（6） 增强面向对象工具之间的互操作性，便于不同系统间的集成。UML 的目标是以面向

4、 对象方式描述任何类型的系统，具有广泛的应用领域。 UML 最常用于建立软件系统的模型， 但它同样可以用于描述非软件领域的系统，如机械系统、企业机构或业务过程、处理复杂 数据的信息系统、具有实时要求的工业系统或工业过程、甚至数字电路等。2、在面向对象开发方法中，对象、类、继承、聚集、多态、消息等概念分别指什么？ 答：（1）对象。对象是现实世界中个体或事物的抽象表示，是其属性和相关操作的封装。属 性表示对象的性质，属性值规定了对象所有可能的状态。对象的操作是指该对象可以展现 的 外部服务。（2）类。类是某些对象的共同特征（属性和操作）的表示。对象是类的实例，类是对象 创建的模板。（3）继承。类之

5、间的继承关系是实现现实世界中遗传关系的直接模拟，它表示类之间的内 在联系以及对属性和操作的共享，即子类可以沿用父类（被继承类）的某些特征。子类也 可以具有自己独有的属性和操作。（4）聚集。除遗传关系外，现实世界中还普遍存在着部分整体关系。这种关系在面向对象 方法学中表示为类之间的聚集关系。在聚集关系下，部分类的对象是整体类对象的一个 组成部分。（5）多态。多态指父类及其子类中，对外接口的定义形式相同，却可以对应多种接口的实 现形态。（6）消息。消息传递是对象与其外部世界相互关联的唯一途径。4、UML 结构建模和行为建模有何区别？答：结构建模被称为静态建模，主要用来描述系统中包含的元素以及元素之

6、间的关； 系 行为模型被称为动态模型，主要用来刻画系统中的动态行为、过程和步骤。5、简要叙述类图在 UML 中的意义和重要性，以及类图和对象图有何联系与区别。 答：（1）意义：类图用来刻画软件中类等元素的静态结构和关系。（2）重要性：面向对象软件的最终实现体现为多个类的实现和组织，因此类图与面向 对象软件实现之间的映射最为直观，对软件结构的设计至关重要，是软件实现要遵循的主 要规格说明。（3）类图和对象图的联系：对象是类的实例，对象图也可以看做类图的实例，对象之 间的连接是类之间的关联关系的实例。对象图描述在特定时刻和特定环境下，类图中类的 具体实例以及这些实例之间的具体连接关系，能帮助人们理

7、解一个比较复杂的类图。（4）类图和对象图的区别：对象的名字下面要加下划线，对象名称后可以注明所属的 类。在一个对象图中可以同时出现一个类的多个实例。第三章作业2、简述模块化与信息隐藏在软件设计中的意义 。答：软件系统的模块化是指整个软件被划分成若干单独命名和可编址的部分，称之为模块， 这些模块可以被组装起来满足整个问题的需求。在软件设计中实现了功能划分把复杂的大 的功能划分成简单的小的模块结构，尽量降低每个模块的成本，减少接口，确保软件总成 本最低。模块化使开活动更加简单的一个重要因素是模块的信息隐藏，即一个模块的开发者不 必看到模块的内部，只需要知道其接口即可，使开发者的复杂性降低，不仅支持

8、模块的并 行开发，而且还可以减少测试和后期维护的工作量。3、内聚度、耦合度分别指什么？为什么软件设计要追求高内聚、低耦合？ 答：内聚度是一个模块内部各成分之间关联程度的度量；耦合度是对模块间关联程度的度 量。内聚软件设计中通常用耦合度和内聚度作为衡量模块独立程度的标准。划分摸块的一个准 则就是高内聚低耦合。模块间的耦合度是指模块之间的依赖关系，包括控制关系、调用关 系、数据传递关系。模块间联系越多，其耦合性越强，同时表明其独立性越差。降低模块 间的耦合度能减少模块间的影响，防止对某一模块修改所引起的“牵一发动全身”的水波 效应，同时每一个类完成特定的独立的功能，实现高内聚，保证系统设计顺利进行

9、。 和耦合密切相关，同其它模块存在强耦合关系的模块常意味这弱内聚，强内聚常意味着弱 耦合。5、为什么软件设计过程常常是一个不断迭代的过程？答：设计者一般不可能一次就能完成一个完整的设计，软件设计可能是一个反复的过程， 在设计过程中需要不断添加设计元素和设计细节，并对先前的设计方案进行修正。所以， 软件设计一般都可以被看做是迭代的过程。8、是总结本章列举的软件体系结构设计方法各有何特点。结合自己的开发经验，讨论如何 选择合适的软件体系结构设计方法。答：特点如下：（1）软件体系结构的多视图建模 通过逻辑视图，开发视图、进程视图、物理视图、进程来描述的软件体系结构。（2）基于评估与转换的软件体系结构

10、设计通过迭代的开发方式，直至满足客户的需求。（3）模式驱动的软件体系结构设计通过总结、记录、复用来实现的体系结构设计（4）领域特定的软件体系结构设计借鉴领域中已经成熟的软件体系结构来实现解决方案在某个领域内的复用。（5）软件产品线方法软件复用发展的一个更高阶段，它并不仅仅局限于以前人们在软件复用中考虑的对函 数、模块、类、体系结构甚至子系统的复用。（6）其于目标推理的软件体系结构设计方法功能需求和非功能需求皆被表达为要达到的目标。（7）其于属性的软件体系结构设计方法基于目标图推理的体系结构设计方法、基于属性的体系结构设计方法。开发心得： 在这些具有系统化过程的软件开发方法中，体系结构设计师一个

11、不可避免的过程，它们也都有自己的一些设计方式。但这并不排斥前面讲到的软件体系结构设 计方法，反之，如果能把这些体系结构设计方法与开发方法学结合起来，将能起到更 好的效果。12、嵌入式软件有何特点？嵌入式软件设计可分为哪几类？ 答：特点：(1) 一般用于单一任务；(2) 有多种类型的处理器体系结构支持；(3) 资源约束更加严格；(4) 需要更高的可靠性和安全性；(5) 对反应性和实时性要求很高；(6) 通常固化存储。 通常分为以下两类：(1) 无操作系统的嵌入式软件：前后台系统、中断驱动系统、巡回服务系统、 基于定时器的巡回服务系统。(2) 有操作系统的嵌入式软件：分时系统、实时系统。13、什么

12、是软件设计规格说明？它在软件开发中有何重要用途？ 答：软件设计规格说明： 软件设计过程中各个活动的结果最终应该文档化，形成正式的软 件设计规格说明书，作为软件设计的输出，例如对系统的目标、范围、约束的定义，对软 件结构、接数据等方面的设计等。重要用途： 形成软件设计规格说明被评审，并作为后续软件实现活动的依据。14、软件设计评审的目标是什么？设计评审中需要关注哪几方面？ 答：目标：确保设计规格说明书能够实现所有的软件需求，及早发现设计中的缺陷和错误，并确保设计模型已经精化到合格的软件实现工程师能够构造出符合软件设计者期望的目标 软件系统。一、注意对需求规格说明的正确性进行评审1 是否有需求与其

13、他需求相互冲突或者重复？2 是否清晰、简洁、无二义地表达了每个需求？3 是否每个需求都通过了演示、测试、评审，分析是否得到了验证？4 是否每个需求都在项目的范围内？5 是否每个需求都没有内容和语法上的错误？6 在现有的资源内， 是否能实现所有的需求？7 每一条特定的错误信息，是否都是唯一的和具有含义的？二、注意对需求规格说明的实践性进行评审三、注意对需求规格说明的完整性进行评审1 编写的所有需求，其详细程度是否一致和合适？2 需求是否能为设计提供足够的基础？3 所有对其他需求的内部引用是否正确？4 是否包含了每个需求的实现优先级？5 是否定义了功能说明的内在算法？6 是否包含了所有已知的客户需

14、求或系统需求？7 是否遗漏了必要的信息？如果有遗漏的话，把他们标记为待确定的问题？8 是否对所有预期的错误条件所产生的系统行为都编制了文档？四、注意对需求方案的可行性和成本预算进行评审五、注意对需求的质量属性进行评审六、注意对需求的可实施性进行评审七、注意对需求包含的用例文档进行评审1 用例的目标或价值度量是否明确？2 用例是否是独立的分散任务？3 是否明确说明可用用例会给哪些参与者带来用处？4 编写用例的详细程度是否恰当？是否有不必要的设计和实现细节？5 所有预期的分支过程是否都编写了文档说明？6 所有预估的异常过程是否都编写了文档说明？7 是否存在一些普通的动作序列可以分解成独立的用例？8

15、 每个路径的步骤是否都清晰明了，无歧义而且完整？9 用例中的每个参与者和步骤是否都与所执行的任务有关？10 用例中定义的每个可选路径是否都可行和可验证？11 用例的前置条件和后置条件是否合理？八、注意需求评审会的过程和结束标准1 审查期间评审员们提出的所有问题都已经解决。2 相关文档中的所有更改都已经正确完成。3 修订过的文档进行了拼写检查。TBD的问题的解决4所有标识为TBD（待确定）的问题已经全部解决，或者已经对每个过程、计划解决的目标日期和责任解决人等编制了文档。5 需求文档正式进入了配置库。第四章作业2、用例分析与设计在设计过程中起到什么作用？答:理解业务领域和初步需求描述文档，更准确

16、地使用用例图描述系统需求， 作为后续分析和设计活动的依据。3、什么是概念模型设计？为什么需要建立软件概念模型？答：概念模型设计：主要针对问题领域中的对象进行描述的设计。原因：在用户需求和相关的业务领域中，往往有一些全局性的概念对于理 解需求至关重要。因此有必要抽取这些概念，研究这些概念之间的关系。 问题A：图书馆管理答：书书十书书书书书书书书Session书书书书JLJ书书I 书书书书书书书书书书书书书书问题B：保温系统答：书书书书书书书书1 V书书书书书书书书书书书Iz-亠-IIfJy.书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书_JrC 1 . “厂_ 一 - JTk f_1%厂7jFI

17、lbJ卩书书书 书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书第五章作业4、变换流和事务流有何区别？答：变换流：信息沿输入通路进入系统，同时由外部形式变换成内部形式，进 入系统的信息通过变换中心，经加工处理以后再沿输出通路变换成外部形式离 开软件系统。当数据流图具有这些特征时，就是变换流。事务流：数据沿输入通路到达一个处理 T这个处理根据输入数据的类型在 若干个动作序列中选出一个来执行，这类是事务流。2、面向数据流的设计过程包含哪些步骤？答：面向数据流的结构设计过程和步骤是：（1）分析、确认数据流图的类型，区分是事务型还是变换型。（2）说明数据流的边界。（3）把数据流图映射为程序结构。对于事务流区

18、分事务中心和数据接收通咱， 将它映射成事务结构。对于变换流区分输出和输入分支，并将其映射成变换结 构。（4）根据设计准则对产生的结构进行细化和求精。3、启发式设计策略有哪些？它们对软件设计起到什么作用？答：有以下几种：改造程序结构，减小耦合度，提高内聚度；改造程序结构， 减少高扇出，在增加程序深度的前提下追求高扇入；改造程序结构，是任一模 块的作用域在其控制域之内；改造程序结构，减少接口的复杂性和冗余程度， 提高协调性；模块功能应该可预言，避免对模块施加过多限制；改造程序结构， 追求单入口单出口的模块；为满足设计或可移植性的要求，把某些软件用包的 形式封装起来。作用：对程序结构雏形进行优化，以

19、提高软件设计的整体质量。第六章作业6、描述你在工作过程中遇到的最好和最差的用户界面，并使用本章中的概念进 行评价。答：最好的用户界面： qq 用户界面。界面设计的很简约，虽然窗口很小，但内 容丰富，而且和手机版本有很好的衔接等。最差的用户界面：会计管理软件。界面简陋，层次不清晰，容易让用户误 操作等。设计良好的用户界面应保证：1. 使系统处于用户控制之中（1）所定义的交互模式不会强迫用户进行不必要的动作，用户能很容易地进入 或退出交互模式。（2）提供灵活的交互方式（3）允许打断或撤销用户交互（4）事先根据用户的熟练程度来提高交互效率并且允许交互定制（5）为不熟悉系统的用户隐藏内部技术细节（6）

20、与出现在屏幕上的对象直接交互2. 减少用户记忆负担（1）减少短期记忆要求（2）建立有意义的默认设置（3）定义符合直觉的快捷方式（4）界面的视觉布局应该模拟真实世界（5）以渐进的方式来揭示信息3. 保持界面一致性 （1）所有的可视信息都要根据设计标准来组织，并且在所有屏幕显示中都遵循 这个设计标准 （2）输入机制只有有限的几种，从而可在整个应用中一致地使用（3）一致地定义并实现从任务到任务的跨越机制。7、给下列用户和系统建议恰当的操作对象：a仓库管理员使用的零件目录系统。b）航空飞行员使用的飞行器安全监控系统。C）经理使用的财务数据库。d）警察使用的巡逻车控制系统。答：a）操作对象有零件、仓库管

21、理员。b）操作对象有飞行器、航空飞行员、传感器。c）操作对象有经理、财务数据表。d）操作对象有巡逻车、车辆、警察、传感器。12、写出下列情况可能的交互场景：a使用网络版的戏院预订服务来预定戏票并使用信用卡进行支付 b）在手机版本的软件上预定相同的戏票。答：书书书书书*书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书 书书书书书书书书 书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书书和书书书书书书书书书书书 书书书书书书书书书书书 书书书书书书书书书书书 书书书书书书书书书书书余余余余余余 余书书书书书书书书书书书书余余余余余余余余0? 书第七章作业1软件

22、体系结构风格与软件设计模式的区别是什么？答：(1) 软件体系结构风格(Architecture Styles风格是表达特定系统兀素和组织方 式的通用范例(idiomatic paradigm)软件体系结构风格，反映众多系统共有结 构的习惯用法和语义，表述系统的静态结构方式，强调软件元素的组织形式和 通常用法。(2) 软件设计模式(Design Pattern)设计模式是软件问题高效和成熟的设计模 板(pattern)，模板包含了固有的问题的处理逻辑，强调处理逻辑采用方式的直 接复用。第八章作业1、什么叫分布构件框架？答：分布构件框架是应用于分布式系统开发的构件框架。它封装了网络通信的 细节，具

23、有两部分功能：其一，向客户提供访问服务器上的分布构件的接口； 其二，向服务器上的分布构件提供一个运行的环境（也称容器） 。 2、试比较本章介绍的三种构件框架 答：EJB它是JaVa务器端服务框架的规范，软件厂商根据它来实现EJB务器。应用程序开发者可以专注于支持应用所需的商业逻辑，而不用担心周围框 架的实现问题。EJB规范详细地解释了一些最小但是必须的服务，如事务，安全 和名字等。软件厂商根据这些规范要求以保证一个 enterprise bean 能使用某个 必需的服务。规范并没有说明厂商如何实现这些服务。这使得通过阅读规范来 学习EJB更加困难，因为它允许厂商在不牺牲核心服务的可移植性的前提

24、下来 提供一些增强功能。DCOM Microsoft的分布式COM（ DCOM）扩展了组件对象模型技术（ COM） ,使其能够支持在局域网、广域网甚至 Internet 上不同计算机的对象之 间的通讯。使用DCOM,应用程序可以在位置上达到分布性，从而满足客户和 应用的需求。CORBA CORBA是 Com mon Object Request Broker Architecture 的缩写，它 是分布计算机技术的发展结果，CORB/技术的成功在于，它除了能够解决由于 多个系统层次上的异构带来的“孤岛”问题，还在理论和技术上扩展了客户/服务器的模式，使系统具有良好的可伸缩性，便于系统的开发与升

25、级，保护已有 投资。第九章作业1、针对你曾经开发的某个软件系统，总结出哪些质量属性对此系统最重要以及 描述这些质量属性的方法。答：软件的质量属性：有效性、高效性、灵活性、完整性、可操作性、可靠性、 健壮性、可用性、可维护性、可移植性、可重用性、可测试性。描述这些质量属性的方法：（ 1） 质量属性专题研讨会 （QAW）（ 2） 体系结构权衡分析方法 （ATAM）（ 3） 软件体系结构分析方法 （SAAM）（ 4） 积极的中间设计审核 （ARID）2、针对某个你感兴趣的软件系统，介绍它的商业动机。 答：对校园宿舍管理系统商业动机分析： 人所从事的任何活动都是由一定的动机所引起的，其任何行为也受到一定 的动机所支配，并按照不同的方式组合、交织在一起，相互作用，相互制约， 构成各种各样的动机体系。在此，主要对校园学生宿舍信息管理系统的商业动 机做分析说明。信息管理系统，简而言之就是对信息的集中管理，起到对信息 方便、快捷、有效、准确的管理。学生宿舍管理是各高校后勤管理的重要组成 部分，一所学校的主要成员就是学生，所以说，学生的数量是庞大的，每个学 生又有着不同的信息，比如说，姓名、学号、性别、班级、所在宿舍楼等等复 杂信息。因此，学生宿舍管理日常工作中需要处理大量的信息，那么怎样才能 对这庞大的学生信息和复杂的人事结构进行方便、快捷、有效、准确的管理呢？ 不知不觉，这成