计算机软件架构与设计真题回顾

计算机软件架构与设计真题回顾姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、选择题1.软件架构设计的原则不包括以下哪项？

A.分层原则

B.面向对象原则

C.封装原则

D.可扩展性原则

2.在软件架构设计中，哪一项不是软件架构的典型属性？

A.可维护性

B.可用性

C.适应性

D.可预测性

3.以下哪个不是软件架构设计的关键因素？

A.技术选型

B.需求分析

C.团队协作

D.项目管理

4.在软件架构设计中，以下哪一项不是系统架构师需要关注的问题？

A.系统功能

B.系统安全性

C.用户界面设计

D.硬件选型

5.软件架构设计中的“高内聚低耦合”原则，以下哪个描述是正确的？

A.高内聚表示模块内部功能紧密相关，低耦合表示模块间相互依赖程度低

B.高内聚表示模块内部功能紧密相关，高耦合表示模块间相互依赖程度高

C.低内聚表示模块内部功能紧密相关，低耦合表示模块间相互依赖程度低

D.低内聚表示模块内部功能紧密相关，高耦合表示模块间相互依赖程度高

6.在软件架构设计中，以下哪一项不是系统设计的关键目标？

A.系统可扩展性

B.系统可维护性

C.系统可移植性

D.系统可靠性

7.以下哪个不是软件架构设计中的常见模式？

A.模块化模式

B.分层模式

C.服务导向架构（SOA）

D.网络架构

8.在软件架构设计中，以下哪一项不是系统架构师需要考虑的因素？

A.技术成熟度

B.需求变更

C.项目预算

D.用户满意度

答案及解题思路：

1.答案：C

解题思路：软件架构设计的原则通常包括分层原则、面向对象原则、封装原则等，但并不包括技术原则，如可扩展性原则。

2.答案：D

解题思路：软件架构的典型属性包括可维护性、可用性、适应性等，而可预测性并非软件架构的典型属性。

3.答案：C

解题思路：软件架构设计的关键因素包括技术选型、需求分析、团队协作等，项目管理属于项目管理的范畴。

4.答案：D

解题思路：系统架构师需要关注的问题包括系统功能、系统安全性、用户界面设计等，硬件选型属于硬件工程师的职责。

5.答案：A

解题思路：高内聚低耦合原则是指模块内部功能紧密相关，模块间相互依赖程度低，符合软件架构设计的要求。

6.答案：C

解题思路：系统设计的关键目标包括系统可扩展性、可维护性、可靠性等，而可移植性并非系统设计的关键目标。

7.答案：D

解题思路：软件架构设计中的常见模式包括模块化模式、分层模式、服务导向架构（SOA）等，网络架构并非常见模式。

8.答案：B

解题思路：系统架构师需要考虑的因素包括技术成熟度、项目预算、用户满意度等，需求变更属于需求管理范畴。二、填空题1.软件架构设计中的“开闭原则”是指软件实体（类、模块等）应当对扩展开放，对修改封闭。

2.软件架构设计中的“单一职责原则”是指一个类或者模块应该只负责一个职责。

3.软件架构设计中的“里氏替换原则”是指任何可被替代或继承的父类对象的地方，都可以用子类对象来替代。

4.软件架构设计中的“依赖倒置原则”是指高层模块不应该依赖低层模块，两者都应该依赖于抽象；抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象。

5.软件架构设计中的“接口隔离原则”是指多个特定客户端接口应该被分离，而不是使用单一接口，以降低客户端的依赖性。

6.软件架构设计中的“组合/聚合复用原则”是指尽量使用组合/聚合关系来复用，而不是继承。

7.软件架构设计中的“迪米特法则”是指一个类应该对其他类有尽可能少的依赖，即一个类尽可能只与它的朋友和自己的类有依赖关系。

8.软件架构设计中的“倒置金字塔原则”是指软件架构设计应该遵循从简单到复杂的原则，避免复杂的嵌套结构。

答案及解题思路：

答案：

1.软件实体（类、模块等）应当对扩展开放，对修改封闭。

2.一个类或者模块应该只负责一个职责。

3.任何可被替代或继承的父类对象的地方，都可以用子类对象来替代。

4.高层模块不应该依赖低层模块，两者都应该依赖于抽象；抽象不应该依赖于细节，细节应该依赖于抽象。

5.多个特定客户端接口应该被分离，而不是使用单一接口，以降低客户端的依赖性。

6.尽量使用组合/聚合关系来复用，而不是继承。

7.一个类应该对其他类有尽可能少的依赖，即一个类尽可能只与它的朋友和自己的类有依赖关系。

8.软件架构设计应该遵循从简单到复杂的原则，避免复杂的嵌套结构。

解题思路：

这些原则是软件架构设计中的基本指导思想，它们有助于提高软件的模块化、可维护性和可扩展性。在解答这些填空题时，需要理解每个原则的具体含义和适用场景。例如“开闭原则”强调软件设计要易于扩展而不需要修改现有代码，而“单一职责原则”则是说一个类应该一个改变的理由。通过理解这些原则，可以更好地设计软件系统。三、判断题1.软件架构设计中的“开闭原则”要求软件实体应对扩展开放，对修改封闭。

答案：正确

解题思路：开闭原则是软件设计中的一个核心原则，它要求软件模块应该对扩展开放，对修改封闭。这意味着在软件系统开发过程中，应尽量避免直接修改代码，而是通过新增模块来扩展功能，从而保持软件系统的稳定性和可维护性。

2.软件架构设计中的“单一职责原则”要求一个类只关注一个职责。

答案：正确

解题思路：单一职责原则主张每个类都应一个引起变化的原因，即每个类只负责一项功能。这样做有助于提高代码的模块化，减少类之间的耦合度，便于维护和复用。

3.软件架构设计中的“里氏替换原则”要求子类可以替换基类。

答案：正确

解题思路：里氏替换原则是指在任何使用基类对象的地方，都可以用其子类对象来替换，而不影响程序的逻辑和运行。这一原则保证了代码的可扩展性和可复用性。

4.软件架构设计中的“依赖倒置原则”要求上层模块依赖于抽象，下层模块依赖于具体实现。

答案：正确

解题思路：依赖倒置原则主张高层模块不应该依赖于低层模块，而是依赖于抽象。相反，低层模块应当依赖于高层模块。这种设计模式有助于减少系统间的耦合度，提高系统的稳定性和可维护性。

5.软件架构设计中的“接口隔离原则”要求接口尽量简单，只依赖必要的接口。

答案：正确

解题思路：接口隔离原则要求软件实体（类、接口等）应该接口单一化，只依赖必要的接口。这样可以减少依赖，提高系统的灵活性和可扩展性。

6.软件架构设计中的“组合/聚合复用原则”要求尽量使用组合而不是继承。

答案：正确

解题思路：组合/聚合复用原则主张在面向对象设计中，优先使用组合而非继承来复用代码。组合是一种更灵活、更可扩展的设计模式，有助于降低类间的耦合度。

7.软件架构设计中的“迪米特法则”要求降低模块间的耦合度。

答案：正确

解题思路：迪米特法则（LawofDemeter）强调降低模块间的直接依赖，即尽可能减少一个模块对其他模块的知道。这有助于提高系统的模块化，降低维护成本。

8.软件架构设计中的“倒置金字塔原则”要求系统架构设计应该遵循自顶向下的原则。

答案：错误

解题思路：倒置金字塔原则（InvertedPyramidPrinciple）是一种新闻报道的格式原则，与软件架构设计无关。在软件架构设计中，并没有“倒置金字塔原则”这一概念。正确的是，系统架构设计应遵循自底向上的原则，从最底层的组件逐步向上构建。四、简答题1.简述软件架构设计的基本原则。

答：软件架构设计的基本原则包括：

模块化原则：将系统划分为功能模块，使得系统易于管理和维护。

适度原则：软件架构应该适度复杂，避免过于简单或过于复杂。

实用性原则：设计架构时要充分考虑系统的实用性，以满足实际业务需求。

安全性原则：保证系统在设计和实现过程中的安全性，防止非法访问和数据泄露。

扩展性原则：系统应具备良好的扩展性，以适应业务发展需求。

2.简述软件架构设计中的开闭原则。

答：开闭原则是指软件实体（如类、模块、函数等）应开放于扩展而封闭于修改。具体表现

开放：允许在不修改已有代码的基础上扩展新功能。

封闭：保证系统内部稳定，不易被外界修改。

实现方式：采用面向对象编程中的继承和多态。

3.简述软件架构设计中的单一职责原则。

答：单一职责原则指一个类只负责一项职责。具体表现

类职责单一：类内部只关注一种业务逻辑，避免功能混淆。

降低耦合：遵循单一职责原则的类之间耦合度较低，便于系统维护和扩展。

4.简述软件架构设计中的里氏替换原则。

答：里氏替换原则指出任何基类可以出现的地方，其子类都可以出现。具体表现

子类继承基类：保证子类与基类具有相同的接口和功能。

替换基类引用子类：保证系统的稳定性和灵活性。

5.简述软件架构设计中的依赖倒置原则。

答：依赖倒置原则要求高层模块不得依赖低层模块，两者都依赖抽象。具体表现

高层模块依赖于抽象：设计高层模块时，以抽象接口为依赖，而不是具体实现。

低层模块实现抽象：实现具体业务逻辑时，依赖抽象接口，提高代码复用性。

6.简述软件架构设计中的接口隔离原则。

答：接口隔离原则要求接口尽可能独立，避免接口过大。具体表现

接口职责单一：接口内部只关注一种功能，避免功能混乱。

接口粒度适中：接口过大可能增加调用成本，过小则降低复用性。

7.简述软件架构设计中的组合/聚合复用原则。

答：组合/聚合复用原则要求设计时应优先考虑复用组件。具体表现

组合复用：将多个组件组合在一起形成更大的组件，实现功能的扩展。

聚合复用：将具有相似功能的组件组织在一起，提高代码复用性。

8.简述软件架构设计中的迪米特法则。

答：迪米特法则（又称最少知识法则）指出一个对象应尽量只与与自己相关的对象通信，不与陌生人通信。具体表现

高内聚：设计组件时，尽量使组件内聚，减少与其他组件的交互。

低耦合：降低组件之间的耦合度，使系统易于维护和扩展。

答案及解题思路：

答案：

1.模块化、适度、实用性、安全性、扩展性。

2.开放、封闭、面向对象编程中的继承和多态。

3.类职责单一、降低耦合。

4.子类继承基类、替换基类引用子类。

5.高层模块依赖于抽象、低层模块实现抽象。

6.接口职责单一、接口粒度适中。

7.组合复用、聚合复用。

8.高内聚、低耦合。

解题思路：

本结合了软件架构设计中的基本原则，通过具体案例和实际需求，考察了考生对软件架构设计原则的掌握程度。解答过程中，要准确理解各原则的含义和具体表现，并分析其对于提高软件系统质量和易维护性的重要性。五、论述题1.结合实际案例，论述软件架构设计中的开闭原则在系统设计中的应用。

答案：

实际案例：以电商平台的后台系统为例，该系统需要支持不同类型的商品（如电子产品、服装等）的销售。在架构设计中，应用开闭原则，将商品管理模块设计为开闭结构，使得新增商品类型时，不需要修改现有的商品管理模块代码。

解题思路：

分析电商平台后台系统的需求，确定需要支持的商品类型和可能的变化。

设计商品管理模块，使其不依赖于具体的商品类型，而是依赖于商品类型接口。

实现具体的商品类型时，只需创建新的类实现商品类型接口，而不需要修改商品管理模块。

这样，当需要添加新的商品类型时，只需添加新的商品类型类和相应的业务逻辑，而不影响现有系统的其他部分。

2.结合实际案例，论述软件架构设计中的单一职责原则在系统设计中的应用。

答案：

实际案例：在一个在线银行系统中，设计一个账户服务模块，该模块负责处理账户信息的查询、修改、转账等操作。应用单一职责原则，将账户服务模块的职责限定在账户信息的处理上，避免其他业务逻辑的干扰。

解题思路：

分析在线银行系统的账户服务模块需求，明确其职责范围。

将账户服务模块的职责限定在账户信息的处理上，保证该模块只关注账户相关操作。

将其他与账户无关的业务逻辑（如用户登录、权限验证等）分离到其他模块中。

通过模块间的接口进行交互，保证模块之间的解耦。

3.结合实际案例，论述软件架构设计中的里氏替换原则在系统设计中的应用。

答案：

实际案例：在开发一个图形用户界面(GUI)框架时，设计一个基类“Widget”，它提供了图形界面的基本功能。应用里氏替换原则，所有继承自“Widget”的子类都可以替换基类使用，而不影响程序的其他部分。

解题思路：

分析图形用户界面(GUI)框架的需求，确定基类“Widget”的功能。

设计“Widget”基类，使其提供通用的图形界面功能。

允许其他类继承自“Widget”，实现特定的图形界面功能。

在程序的其他部分，使用“Widget”基类的引用来操作继承自“Widget”的子类对象，保证替换不会影响程序的运行。

4.结合实际案例，论述软件架构设计中的依赖倒置原则在系统设计中的应用。

答案：

实际案例：在设计一个电商平台时，订单处理模块需要依赖库存模块进行库存验证。应用依赖倒置原则，使订单处理模块依赖于抽象的库存接口，而不是具体的库存实现。

解题思路：

分析电商平台订单处理模块与库存模块的依赖关系。

定义一个库存接口，使订单处理模块只依赖于库存接口，而不是具体的库存实现。

实现库存接口的不同库存系统（如数据库库存、缓存库存等）。

订单处理模块通过库存接口与具体的库存系统交互，实现解耦。

5.结合实际案例，论述软件架构设计中的接口隔离原则在系统设计中的应用。

答案：

实际案例：在开发一个在线教育平台时，设计一个用户管理模块，该模块需要提供用户信息查询、用户权限设置等功能。应用接口隔离原则，将用户管理模块的不同功能封装成独立的接口。

解题思路：

分析在线教育平台用户管理模块的需求，确定需要实现的功能。

将用户管理模块的不同功能抽象成独立的接口，如用户信息查询接口、用户权限设置接口等。

设计模块内部实现这些接口的具体类，实现具体功能。

通过接口调用，保证模块间的解耦，便于后续扩展和维护。

6.结合实际案例，论述软件架构设计中的组合/聚合复用原则在系统设计中的应用。

答案：

实际案例：在开发一个图书管理系统时，设计一个图书类和一个出版社类，图书类包含出版社信息。应用组合/聚合复用原则，将出版社信息作为图书类的一个属性，而不是复制出版社类的所有属性。

解题思路：

分析图书管理系统的需求，确定图书类和出版社类的关联关系。

将出版社信息作为图书类的一个属性，而不是复制出版社类的所有属性。

通过组合/聚合关系，使得图书类与出版社类解耦，便于后续维护和扩展。

7.结合实际案例，论述软件架构设计中的迪米特法则在系统设计中的应用。

答案：

实际案例：在开发一个企业资源计划(ERP)系统时，设计一个员工管理模块，该模块需要与人事部门、财务部门等多个部门进行交互。应用迪米特法则，限制员工管理模块与其他模块的通信，使其只与直接相关的模块通信。

解题思路：

分析ERP系统员工管理模块与其他模块的交互需求。

识别员工管理模块的直接关联模块，如人事部门、财务部门等。

限制员工管理模块与其他非直接关联模块的通信，通过接口或事件等方式进行解耦。

保证员工管理模块的独立性和可维护性。

8.结合实际案例，论述软件架构设计中的倒置金字塔原则在系统设计中的应用。

答案：

实际案例：在开发一个移动应用时，设计一个用户界面(UI)层和业务逻辑层。应用倒置金字塔原则，保证用户界面层调用业务逻辑层，而不是业务逻辑层调用用户界面层。

解题思路：

分析移动应用的用户界面(UI)层和业务逻辑层的交互需求。

设计用户界面(UI)层，使其调用业务逻辑层的方法，实现与用户界面的交互。

设计业务逻辑层，提供接口供用户界面(UI)层调用，实现业务逻辑。

保证用户界面(UI)层不直接调用业务逻辑层，避免形成金字塔倒置结构，影响系统的可维护性和可扩展性。六、设计题1.设计一个基于MVC模式的Web应用架构。

题目描述：请设计一个基于MVC（ModelViewController）模式的Web应用架构，包括模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）的详细设计及其交互流程。

解答：

模型（Model）：负责数据管理和业务逻辑。设计一个数据访问层（DAL）来处理数据库交互，一个业务逻辑层（BLL）来处理业务规则。

视图（View）：负责展示用户界面。使用HTML/CSS/JavaScript等技术实现前端界面，并通过Ajax与控制器通信。

控制器（Controller）：负责处理用户请求，调用模型和视图。使用Servlet或ASP.NET等后端技术实现控制器逻辑。

2.设计一个基于微服务架构的分布式系统。

题目描述：设计一个基于微服务架构的分布式系统，包括服务拆分、服务通信、服务治理等方面。

解答：

服务拆分：根据业务需求将系统拆分为多个独立的服务，每个服务负责特定的功能。

服务通信：使用RESTfulAPI或gRPC进行服务间通信，保证服务之间的高效、稳定交互。

服务治理：实现服务注册与发觉、负载均衡、熔断降级等机制，保证系统的高可用性和可扩展性。

3.设计一个基于分层架构的桌面应用程序。

题目描述：设计一个基于分层架构的桌面应用程序，包括表现层、业务逻辑层和数据访问层。

解答：

表现层：负责用户界面展示，可以使用Qt、WPF等技术实现。

业务逻辑层：负责处理应用程序的业务逻辑，如数据验证、业务规则等。

数据访问层：负责与数据库交互，使用ORM（对象关系映射）工具简化数据库操作。

4.设计一个基于事件驱动架构的实时通信系统。

题目描述：设计一个基于事件驱动架构的实时通信系统，包括事件发布、订阅和消息传递机制。

解答：

事件发布：设计一个事件发布者，负责将事件发布到事件总线。

事件订阅：设计一个事件订阅者，负责订阅感兴趣的事件。

消息传递：使用消息队列（如RabbitMQ、Kafka）实现消息的异步传递。

5.设计一个基于模型视图控制器（MVC）架构的移动应用程序。

题目描述：设计一个基于MVC架构的移动应用程序，包括模型、视图和控制器的设计。

解答：

模型（Model）：负责数据管理和业务逻辑，可以使用实体类和数据库操作实现。

视图（View）：负责展示用户界面，可以使用Android或iOS的原生UI组件实现。

控制器（Controller）：负责处理用户交互，调用模型和视图，可以使用Activity或ViewController实现。

6.设计一个基于模块化架构的嵌入式系统。

题目描述：设计一个基于模块化架构的嵌入式系统，包括硬件模块和软件模块的设计。

解答：

硬件模块：根据系统需求设计相应的硬件模块，如CPU、内存、输入输出设备等。

软件模块：将系统功能划分为多个独立的软件模块，如通信模块、数据处理模块等。

7.设计一个基于微服务架构的云计算平台。

题目描述：设计一个基于微服务架构的云计算平台，包括服务管理、资源调度和安全性设计。

解答：

服务管理：实现服务注册与发觉、服务监控和故障处理机制。

资源调度：设计资源分配和调度算法，保证资源的高效利用。

安全性设计：实现身份认证、访问控制和数据加密等安全机制。

8.设计一个基于组件化架构的软件系统。

题目描述：设计一个基于组件化架构的软件系统，包括组件设计、组件通信和组件管理。

解答：

组件设计：将系统功能划分为多个独立的组件，每个组件实现特定的功能。

组件通信：使用组件间的接口进行通信，保证组件间的松耦合。

组件管理：实现组件的生命周期管理，包括组件的创建、部署、升级和卸载。

答案及解题思路：

1.答案：

模型（Model）：数据访问层（DAL）、业务逻辑层（BLL）

视图（View）：HTML/CSS/JavaScript

控制器（Controller）：Servlet或ASP.NET

解题思路：按照MVC模式划分功能模块，明确各模块的职责。

2.答案：

服务拆分：根据业务需求拆分服务

服务通信：RESTfulAPI或gRPC

服务治理：服务注册与发觉、负载均衡、熔断降级

解题思路：分析系统需求，确定服务拆分方式，设计服务通信和治理机制。

3.答案：

表现层：Qt或WPF

业务逻辑层：数据验证、业务规则

数据访问层：ORM工具

解题思路：根据分层架构原则，划分各层功能，使用相应技术实现。

4.答案：

事件发布：事件总线

事件订阅：事件订阅者

消息传递：消息队列

解题思路：设计事件驱动架构，实现事件发布、订阅和消息传递机制。

5.答案：

模型（Model）：实体类、数据库操作

视图（View）：Android或iOSUI组件

控制器（Controller）：Activity或ViewController

解题思路：按照MVC模式划分功能模块，明确各模块的职责。

6.答案：

硬件模块：CPU、内存、输入输出设备

软件模块：通信模块、数据处理模块

解题思路：根据嵌入式系统需求，设计硬件和软件模块。

7.答案：

服务管理：服务注册与发觉、服务监控、故障处理

资源调度：资源分配和调度算法

安全性设计：身份认证、访问控制、数据加密

解题思路：分析云计算平台需求，设计服务管理、资源调度和安全性机制。

8.答案：

组件设计：独立组件实现特定功能

组件通信：组件间接口

组件管理：组件生命周期管理

解题思路：根据组件化架构原则，设计组件、通信和管理工作。七、应用题1.分析一个实际项目的软件架构，指出其优点和不足。

项目名称：某电商平台

分析内容：

优点：

高度模块化，易于维护和扩展。

采用微服务架构，提高了系统的可维护性和可扩展性。

使用负载均衡技术，增强了系统的可用性和可靠性。

不足：

微服务之间的通信开销较大，可能会影响功能。

数据一致性保证难度较高，尤其在跨服务操作时。

2.针对一个实际项目，设计一个合理的软件架构方案。

项目名称：某在线教育平台

架构方案：

使用三层架构（表现层、业务逻辑层、数据访问层）。

表现层采用前后端分离，前端使用Vue.js，后端使用SpringBoot。

业务逻辑层采用SpringCloud微服务架构，服务之间通过RESTfulAPI进行通信。

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