軟件需求分析與設計 框架設計與部署,2019/9/4,2,框架設計與部署,使用模式設計持久性框架 UML部署圖和構件圖 架構的文檔化：UML和N+1視圖模型,2019/9/4,3,使用模式設計持久性框架,目標 使用模板方法 狀態和命令模式來設計部分框架 介紹對象關系映射中的一些問題 使用虛代理實現的滯后具體化,2019/9/4,4,持久性,持久性對象（persistent object） 是指需要持久性存儲的對象 存儲機制 對象數據庫 關系數據庫 其他存儲格式 XML, Palm OS PDB文件、層次結構數據庫 持久性框架（persistent framwork） 是一組通用的，可復用的可擴展的類型，它提供支持持久性對象的功能 持久性服務 由框架創建 與關系數據庫結合使用O-R映射服務,2019/9/4,5,框架,一組相關的類和接口相互協作，為邏輯子系統的核心和不變部分提供服務 包含具體和抽象類，這些類定義了需要遵循的接口，需要參與的對象交互以及其他不變式 通常（但不是必須）要求框架的使用者去定義已有框架的子類來利用、定制或擴展框架服務 包含即有抽象方法又有具體方法的抽象類 依賴于好萊塢原則，即“不要給我們打電話，我會給您打電話的”，用戶定義的類將從預定義的框架類接收消息，這通常使通過實現超類的抽象方法來實現的 框架是可重用的,2019/9/4,6,持久性服務和框架的需求,從持久存儲裝置中存儲和提取對象 提交和回滾事務,2019/9/4,7,關鍵思想,映射（mapping） 在類和持久性存儲之間，對象屬性和記錄的域之間必須有某種映射關系 對象標識（Object identity） 為了方便將記錄域對象關聯起來，確保沒有不適當的重復，記錄和對象必須有唯一的對象標識 數據庫映射器（database mapper） 負責具體化和虛化的純虛構數據庫映射器 具體化和虛化(materialization and Dematerialization) 具體化是指將持久性存儲中數據的非對象表示轉換為對象 虛化是指與具體化相反的動作,2019/9/4,8,關鍵思想,緩存（cache） 持久性服務為提高性能緩存具體化后的對象 對象的事務狀態（transation state of Object） 就對象與當前事務而言，了解對象狀態是有用的， 事務操作（transaction operation） 提交和回滾操作 滯后具體化（lazy materialization ） 并非一開始就具體化所有對象，只有當需要時才具體化特定實例 虛代理（virtual proxy） 滯后具體化可以通過使用稱為虛代理的智能引用來實現,2019/9/4,9,模式：將對象表示為表,對象和表的映射,2019/9/4,10,UML數據建模簡檔,2019/9/4,11,模式：對象標識符OID,對象表示符連接了對象和記錄,2019/9/4,12,通過外觀訪問持久服務,PersistenceFacade,2019/9/4,13,基于元數據的數據庫映射器,2019/9/4,14,在GUI框架中使用模板方法模式,2019/9/4,15,使用模板方法模式的具體化,用于映射器對象的模板方法,2019/9/4,16,使用模板方法模式的具體化,復寫鉤子方法,2019/9/4,17,使用模板方法模式的具體化,再次使用模板方法強化代碼,2019/9/4,18,使用模板方法模式的具體化,持久性框架,2019/9/4,19,UML中的安全方法,2019/9/4,20,使用MapperFactory配置Mapper,class MappperFactory public Map getAllMappers() class persisitenceFacde private java.utile.Map mappers = MapperFactory.getInstance().getAllMappers(); 工廠能夠通過讀取系統屬性找到需要初始化的IMapper類,2019/9/4,21,模式：緩存管理,由數據庫映射器負責維護緩存。如果每個持久性對象使用不同的映射器，那么每個映射器可以維護自己的緩存 當對象被具體化時，對象被置入緩存，以OID為鍵,2019/9/4,22,在一個類中合并和隱藏 SQL語句,將所有的SQL操作合并到一個單獨的純虛構類RDOperations RDB映射器類與該類協作獲取數據庫記錄或記錄集 RDBOperation類的接口： class RDBOperaons public ResultSet getProductionData(OID oid) pubic ResultSet getSaleData(OID oid) 優點 易于維護，并且有利于專家進行性能調優 封裝了訪問數據的方法和細節,2019/9/4,23,示例,class RDBOperaons public ResultSet getProductionData(OID oid) pubic ResultSet getSaleData(OID oid) class ProductionDescriptionRDBMapper extends AbstractPersistenceMapper Protected Object getObjectFromStorage(OID oid) resultSet rs = RDBOperations.getInstance().getProductDescriptionData(oid); ProductionDescription ps = new ProductionDescription(); ps.setPrice(rs.getDouble(“PRICE”); ps.setOID(oid); return ps; ,2019/9/4,24,事務狀態和狀態模式,PersistentObject的狀態圖,持久性對象可以被插入、刪除和修改 對持久性對象的操作，不會立即導致數據庫的更新，必須要明確的進行提交操作 對操作的行營以來于對象的事務狀態,2019/9/4,25,持久對象,2019/9/4,26,持久對象,2019/9/4,27,狀態模式,語境/問題 對象的行為依賴于它的狀態，而它的方法中包含能夠反映依賴狀態的條件動作的case邏輯。是否存在替代條件邏輯的方法 解決方案 給每一個狀態創建狀態類，并實現一個公共的接口。將語境對象中的依賴于狀態的操作委派給其當前的狀態對象。確保語境對象總是指向反映其當前狀態的狀態對象,2019/9/4,28,應用狀態模式,2019/9/4,29,使用命令模式設計事務,事務數據庫任務的順序可以影響其成敗 假設數據庫中有參照完整性約束，當表A的一條記錄被更新時，則數據庫要求表中的記錄已經存在 假設事務包含表B中插入記錄的任務和一個更新表A中記錄的任務，如果更新任務在插入前執行，將會引起參照完整性錯誤,2019/9/4,30,命令模式,語境/問題 如何處理需要諸如排序（優先級）、排隊、延遲、記錄日志或重做等功能的請求或任務？ 解決方案 為每一個任務創建一個類，并實現共同的接口,2019/9/4,31,用于數據庫操作的命令,2019/9/4,32,使用虛代理實現滯后具體化,滯后具體化 推遲“子”對象的具體化被稱為滯后具體化 可以通過虛代理來實現滯后具體化 虛代理 是其他對象的代理，當它第一次被引用時具體化該對象，這樣就實現了滯后具體化 虛代理是輕量級對象，代表了被具體化或尚未被具體化的“真實對象”,2019/9/4,33,使用虛代理實現之后具體化,Manufacture的虛代理,2019/9/4,34,非滯后具體化解決方法,/MANUFACTUTER的滯后具體化 Class ProductDesriptionRDBMapper externs AbstractPersisitenceMapper Protected Object getObjectFromStorage(OID oid) ResultSet rs = RDBOperation.getInstance().getProductDescriptionData(oid); productDescription ps = new productDescription(); ps.setPrice(rs.getDouble(“PRICE”); /這里是本質 String manufactureForeignKey = rs.getString(“MANU_OID”); OID manuOID = new OID(manufactureerForeignKey); ps.setManufacturer(IManufaturer)PersistenceFacade.getinstance().get(ManuOID, Manufaturwe.class); ,2019/9/4,35,滯后具體化解決方法,/MANUFACTUTER的滯后具體化 Class ProductDesriptionRDBMapper externs AbstractPersisitenceMapper Protected Object getObjectFromStorage(OID oid) ResultSet rs = RDBOperation.getInstance().getProductDescriptionData(oid); productDescription ps = new productDescription(); ps.setPrice(rs.getDouble(“PRICE”); /這里是本質 String manufactureForeignKey = rs.getString(“MANU_OID”); OID manuOID = new OID(manufactureerForeignKey); ps.setManufacturer(new ManufacturerProxy(manuOID); ,2019/9/4,36,虛代理的實現,2019/9/4,37,如何在表中表示關系,一對一關聯 在一個或者兩個表中放入OID外鍵，表示關系中的對象 一對多關聯 創建關聯表來記錄關系中的每一個對象的OID 多對多關聯 創建關聯表來記錄關系中的每個對象的OID,2019/9/4,38,PersistentObject超類和關注分離,問題：創建抽象技術服務超類Persistent，所有持久性對象都要集成于此。該類通常為持久性定義了諸如唯一OID這樣的屬性，以及向數據庫保存的方法,2019/9/4,39,UML部署圖和構件圖,部署圖 構件圖,2019/9/4,40,部署圖,最基本的元素是節點 設備節點，具有處理和存儲能力，可執行軟件的物理計算資源 執行環境節點（EEN），在外部節點中運行的軟件計算資源，其自身可以容納和執行其他可執行軟件元素 操作系統 虛擬機 數據庫引擎 Web瀏覽器 工作流引擎 Servlet容器或EJB容器,2019/9/4,41,UML部署圖,節點之間的一般連接表示一種通信路徑，上面可以標記協議 節點可以包含并顯示制品，具體物理元素 部署圖中通常顯示的是一組實例的示例，具體實例的名稱帶有下劃線,2019/9/4,42,部署圖,2019/9/4,43,構件圖,構件 表示封裝了其內容的系統模塊，它在其環境中的表現形式可以被替代 構件通過所提供的和所需要的接口定義了其行為 如果構件作為類型，那么它的一致性是通過這些所提供的和所需要的接口來定義的 構件建模思想 接口是重要的 它是自包容的和可替換的模塊,2019/9/4,44,UML構件,2019/9/4,45,架構的文檔化：UML和N+1視圖模型,目標 基于N+1視圖模型創建有用的架構文檔 使用各種類型的UML圖,2019/9/4,46,SAD和架構視圖,軟件架構文檔SAD 描述有關架構的總體想法，包含架構分析的關鍵決策 可以幫助開發人員理解系統的基本概念 架構視圖 定義 從制定視角出發的系統架構視圖；其主要關注結構、模塊性、基本構件和主要控制流等方面 架構視圖也應該解釋架構為何如此 架構視圖是從某個角度觀察系統的窗口，只強調關鍵信息或想法，忽略其他 架構視圖是交流、教育和思考的工具,2019/9/4,47,SAD和架構視圖,創建架構視圖 在系統創建之后，作為總結和面向未來開發者的學習輔助材料 在某個迭代里程碑之后進行創建，作為當前開發團隊和新成員的學習輔助材料 在早期迭代階段，預測地創建架構視圖，這樣能夠對創造性的設計工作產生幫助 N+1（41）視圖模型 邏輯 進程 部署 數據 （“1”）用例視圖,2019/9/4,48,架構視圖的細節,邏輯視圖 最重要的層、子系統、包、框架、類、接口等概念性組織。概括了主要軟件元素的功能 展示了描述系統關鍵方面的重要用例場景 UP設計模型的視圖，是使用UML包、類和交互圖的可視化 進程視圖 進程和線程。描述了他們的職責、協作以及分配給他們的邏輯元素 UP設計模型的視圖，是使用UML類圖和交互圖的可視化，其中使用了UML進程和線程表示法,2019/9/4,49,架構視圖的細節,部署視圖 進程和構件在處理節點上的物理部署以及節點之間的網絡配置 UP部署模型的視圖，使用UML部署的可視化 數據視圖 數據流、持久性數據模式、對象與持久性數據之間的模式映射，對象到數據庫、存儲過程以及觸發器的映射機制 UP數據模型的部分視圖，使用UML類圖的可視化用于描述數據模型 用UML活動圖表示數據流,2019/9/4,50,架構視圖的細節,安全視圖 概述了安全模式和架構中實施安全的控制點 可以作為UP部署模型的視圖，使用UML部署圖的可視化，突出了關鍵安全控制點和相關文件 實現視圖 實現模型 包含源代碼、可執行文件等。其中有兩部分： 可執行文件 用于創建可執行文件的制品 實現模型包括Web頁面、DLL、可執行文件、源代碼等 UP實現模型的視圖，用文字或者UML包圖和構件圖表示,2019/9/4,51,架構視圖的細節,開發視圖 此視圖概括開發者創建開發環境時需要知道的信息 用例視圖 概括了架構上最為重要的用例和他們的非功能性需求，也就是說，通過其實現，那些用例闡述了與重要架構相關的事物，或大量架構元素的實現 UP用例模型的視圖，用文字或者UML用例圖來表達。也可以包含用UML交互圖表示的用例實現,2019/9/4,52,軟件架構文檔,架構表示 （概括介紹文檔中如何描述架構，例如：使用技術備忘錄和架構視圖，對于技術備忘錄或視圖不熟悉的人有用，注意并非所有視圖都是必要的） 架構因素 （參考補充性規格說明） 架構決策 （概括決策的一組技術備忘錄） 邏輯視圖 （主要元素的UML包圖和類圖），對主要構件的大尺度結構和功能的解說） 部署視圖 （UML部署圖顯示了節點以及進程和構件的分配。有關網絡的注解） 進程視圖 （解釋系統進程和線程的UML類圖和交互圖，基于交互的線程和進程對此進行組織，有關進程間的通訊如何工作的解釋） 用例視圖 （簡要概括了構架上最重要的用例，某些構架上重要的用例實現或場景的UML交互圖，以及在圖中解釋如何描述主要構架元素的注釋） 其他視圖 ,2019/9/4,53,軟件架構文檔:Nextgen POS項目,簡介：架構表示 本SAD從多個視圖描述構架，包括 邏輯視圖：簡要的定義 數據視圖： 進程視圖： 除此以外，SAD引用了補充規格說明，您可以在其中發現記錄于因素表中的具有重要架構意義的需求，同時，SAD也以稱為技術備忘錄的形式概括了關鍵架構的決策，技術備忘錄的篇幅為一頁，描述了決策及其動機 注意，每一個視圖都有相關動機的討論，當需要修改架構時，這些討論對您會有幫助 架構因素 參見33.6節補充規格說明書中重要架構需求的因素表 架構決策（技術備忘錄）,2019/9/4,54,可靠性從遠程服務失敗中恢復,解決方案概要：使用服務查找以實現其位置的透明性，使用本地服務失敗中恢復 因素 從遠程服務失敗中的健壯恢復（稅金計算機，庫存等） 從遠程產品(例如描述和定價)數據庫訪問失敗中的健壯恢復 解決方案 使用在ServicesFactory中創建的適配器以實現關于服務位置的防止變異。如果可能，提供遠程服務的本地實現，該實現通常只具備簡化的和受限的行為。例如，本地稅金計算器可能使用固定稅率。本地產品信息數據庫緩存了部分最常用的產品信息。重新連接時將進行庫存的更新 參見“第三方服務的適應性”技術備忘錄，其中記錄了本解決方案的可適應性方面，因為遠程服務的實現對于每個安裝都可能有所不同 為了滿足盡快重新連接遠程服務的質量場景，對該服務使用智能代理對象，即在每個服務調用時，測試遠程服務是否恢復，如果可能則重定向這些調用,2019/9/4,55,可靠性從遠程服務失敗中恢復,動機 零售上不想停止銷售！因此，如果NextGen POS提供了這一程度的可靠性和可恢復性，它將會是很具有吸引力的產品，因為目前沒有一個競爭對手可以體供這一能力。客戶端僅有很少的資源，因此，只能存在少量的產品信息緩存，因此實際上無法在客戶端復制第三方稅金計算器。當將來客戶希望并能夠永久復制服務時，該解決方案也支持這樣的進化點，例如在每個客戶端安裝稅金計算器 未解決問題 無 其他可供選擇的方案 購買遠程信用卡授權服務的“金牌”質量服務協議來提高可靠性。可行，但關于昂貴。,2019/9/4,56,邏輯視圖,討論和動機 使用了經典的分層架構，由于系統操作比較簡單，沒有過多的工作流協作，因此在UI層和領域層之間沒有加入會話對象的應用層 Register類是接收來自UI層的系統操作請求的首要控制者,2019/9/4,57,邏輯視圖中的包圖,2019/9/4,58,部署視圖,討論和動機 為了提高效率和可能性，產品數據庫，庫存系統，稅金計算器被部署在不同的計算機上 考慮到高額的許可費，稅金計算器以集中方式實現，而不是復制在每個POS終端本地復制服務。,2019/9/4,59,部署視圖,2019/9/4,60,數據視圖,討論和動機 使用Hibernate O-R映射系統把從產品數據庫中讀取的數據轉換為Java對象 使用定制的NextGen適配器對銷售數據進行轉換并寫入ERP數據庫，通常ERP系統需要XML格式 使用定制的NextGen適配器將發往外部支付授權服務的支付請求數據轉換為廣為適應的VISA格式（和協議）,2019/9/4,61,處理銷售場景的數據流視圖,2019/9/4,62,用例視圖,討論和動機 處理銷售是架構上的最重要的用例，通過此用例，可以解決大部分關鍵架構問題,2019/9/4,63,處理銷售場景的部分實現,2019/9/4,64,與Struts相關的重要層和包,2019/9/4,65,struts中的MVC角色,2019/9/4,66,Struts框架的熱點,2019/9/4,67,人機交互的設計,人機交互部分的需求分析 人機界面的設計準則 人機界面的OO設計 可視化編程環境下的人機界面設計,2019/9/4,68,人機交互部分的需求分析,分析活動者與系統交互的人 列舉所有的人員活動者 調查研究 區分人員類型 熟練程度 職業 與系統的關系 年齡 統計各類人員的比例 了解使用者的主觀需求,2019/9/4,69,人機交互部分的需求分析,從Use case 分析人機交互 在書寫方式上強調明確區分活動的行為和系統的行為，活動者的行為向左對其，系統的行為向右對齊 引入控制語句，括號等結構成分 對Use case用例程度，要求活動者與系統交互過程中的每一個回合都不要省略,收銀員收款 輸入開始本次收款的命令： 輸出提示信息： For 顧客選購的每種商品do 輸入商品編號： if 此種商品多余一件 then 輸入商品數量 End if 打印商品編號、名稱、 數量、單價、總價 輸入顧客交來的款數 打印交款數及找回款數,2019/9/4,70,人機交互部分的需求分析,人機交互的細化 輸入的細化 輸入步驟的細化 輸入設備的選擇 輸入信息表現形式的選擇 輸出的細化 信息類型 提示信息 計算結果 反饋信息 輸入步驟的細化 輸入設備的選擇 輸入信息表現形式的選擇 分析異常事件的人機交互,2019/9/4,71,命令的組織,命令類型 基本命令，使用一項獨立的系統功能命令 命令步，在執行一項獨立的系統功能的命令過程種所包含的具體輸入步驟 高層命令，如果一條命令是在另一條命令的引導下被選中的，則后者稱作前者的高層命令 組織措施 把復雜命令進行分解成一系列子命令 把一組相關命令組成一個命令組,2019/9/4,72,命令的組織,基本命令結構 線性結構 樹性結構 網狀結構 組合命令結構 按功能 按所屬子系統 多人機界面的命令組織 異常命令的組織 輸出信息的組織結構,2019/9/4,73,人機界面的設計準則,使用簡便 一致性 啟發性 減少人腦記憶的負擔 減少重復的輸入 容錯性 及時反饋 其他,2019/9/4,