1、 本 科 毕 业 论 文 软件体系结构质量分析与评估方法研究 Research on Software Architecture Quality Analysis and Evaluation Methods 姓 名： 学 号： 学 院：软件学院 系：软件工程系 专 业：软件工程 年 级： 指导教师： 年 月 摘 要 众所周知，软件质量是一个软件系统最重要的属性之一。对软件的质量控制将直接影响到软件特别是大型软件开发过程中的开发效率、成本，甚至关系到开发最终是否成功。因此，预测和控制软件质量的成熟技术成为迫切的需要。软件体系结构的设计是软件生命周期当中最初也重要的阶段，它的质量将直接关系到整个
2、软件的生产和实现。经过长期的研究，人们已经认识到在软件生命周期的越早阶段对软件质量进行评价越能降低整个开发的成本，在越早阶段对质量进行控制的效果也越好。如此说来，我们需要按照一定的体系标准对软件体系结构的质量进行分析与评 估。 软件体系结构的质量分析与评估的目的是为了在软件开发过程中，分析和预测软件体系结构设计中潜在的对于软件质量的影响，以帮助我们更好的选择和设计合理的软件体系结构。 本文阐述了软件体系结构和软件体系结构质量的基本概念，以及体系结构对软件质量的影响及软件体系结构质量评价的目标，概述了基于模式的软件体系结构质量分析方法以及几个实例分析，介绍了到目前为止学术界和工业界对软件体系结构
3、质量评估所进行的研究和实践，简要概述了软件体系结构质量评价的主要方式和几种主要的评价技术并做出比较与总结，探讨了软件体系结构质量评价存在的问题和困难，最后做出总结并提出一些解决途径的建议。 关键词 ： 软件质量；质量分析；体系结构评估；软件体系结构Abstract As is well known, software quality is one of the most important characteristics of software system, and it impact on the systems efficiency, cost and even the success
4、of the development. Therefore, how to predict and control the software quality are pressing needs for solution. Software architecture is the first and most significant part in the software life cycle, the decision made in that process could directly impact the following development and maintenance.
5、Whats more, we all know that, the earlier we start to control the quality of the software the better we control the process of the software. So we need a standard specification to analyze and evaluate the software architecture quality. The purpose of analysis and evaluation of software architecture
6、is to analyzes and predicts quality from architecture level, helping make proper architectural decision and detecting derivation during following development. This paper summarizes the software architecture impact on software quality, and evaluation of the quality. Then, it introduces the researches
7、 in this area, outline the main methods to evaluate the software architecture. In the concluding part, we discuss some difficulties, the solutions and the future directions. Key words: software architecture; software quality; quality analysis; architecture evaluation I 目录 第一章 引言 . 1 1.1 研究背景 . 1 1.2
8、 关于软件体系结构分析评价的研究现状 . 1 1.3 背景知识 . 2 1.3.1 质量 . 2 1.3.2 质量属性 . 2 1.3.3 软件体系结构分析 . 3 1.4 本文研究内容 . 3 第二章 软件体系结构的质量要素 . 5 2.1 软件体系结构的构成要素 . 5 2.2 软件体系结构的质量要素 . 6 2.2.1 软件体系结构应实现的功能属性 . 7 2.2.2 软件体系结构应实现的非功能属性 . 9 2.3 软件体系结构对软件质量的影响 . 11 2.4 软件体系结构质量评价的目标 . 11 第三章 基于体系结构模式的体系结构质量分析 . 12 3.1 结构化系统的模式 . 13
9、 3.2 交互式系统的模式 . 17 3.3 适应性系统的模式 . 19 3.4 本章小结 . 23 第四章 典型软件体系结构评估方法介绍及比较 . 25 4.1 基于场景的软件体系结构分析方法 . 25 4.2 体系结构权衡分析方法 . 27 4.3 质量属性专题研讨会方法 . 29 4.4 积极的中间设计审核方法 . 29 4.5 不同评估方法的使用模式 . 31 4.6 ATAM,SAAM,ARID 的使用比较 . 32 II 第五章 总结与展望 . 34 5.1 论文写作总结 . 34 5.2 仍 存在问题和发展方向 . 35 参考文献 . 37 致 谢 . 39 III Conten
10、ts Chapter 1 Introduction . 1 1.1 Background of Research . 1 1.2 Current situation of Research on Softare Quality. 1 1.3 Backgroud Knowledge . 2 1.3.1 Quality . 2 1.3.2 Quality Attribute . 2 1.3.3 Analysis of Software Architecture Quality. 3 1.4 Contect and Target . 3 Chapter 2 Quality Elements of S
11、oftware Architecture . 5 2.1 The Elements of Software Architecture. 5 2.2 The Elements of Software Architecture Quality. 6 2.2.1 Functional Attributes of Software Architectures . 7 2.2.2 Non-Functional Attributes of Software Architectures . 9 2.3 The impact on Software Quality By Architecture . 11 2
12、.4 The Goal of the Software Architecture Evaluation . 11 Chapter 3 The impact on Software Quality By Architecture . 12 3.1 Structured System Pattern . 13 3.2 Interactive System Pattern . 17 3.3 Adaptable System Pattern . 19 3.4 Chapter Summary . 23 Chapter 4 Typical Methods of Software Architecture
13、. 25 4.1 Scenario-based Anslysis of Software Architecture . 25 4.2 Architecture Tradeoff Analysis Method . 27 4.3 The Quality Attribute Workshop . 29 4.4 Active Reviews for Intermediate Designs . 29 4.5 Proper Usage of Evaluation Methods . 31 IV 4.6 Comparison between Evaluation Methods . 32 Chapter
14、 5 Conclusions and Future Work . 34 5.1 Conclusions . 34 5.2 Problems and Future Work . 35 Acknowledgements. 37 References . 39 第一章 引言 1 第一章 引言 1.1 研究背景 近几十年来，软件行业可谓异军突起，每 年都以惊人的速度发展着，软件应用随处可见，遍布在世界的各个角落。随之而来的，是软件规模和复杂度的不断增大 ， 对软件质量 、 成本 、 进度的要求越来越严格。目前 ， 人们已经普遍认识到软件质量控制在软件特别是大型软件开发过程中对开发效率 、 成本有重要的
15、影响 ， 甚至关系到开发最终是否成功。高质量的软件在维护和测试阶段的开销较低 ，复用的潜力大。因此 ， 预测和控制软件质量的成熟技术成为迫切的需要 。 经过长期的研究 ， 人们已经认识到在软件生命周期的越早阶段对软件质量进行评价越能降低整个开发的成本 ， 在越早阶段对质量进行控制的效果也越好 AT&T的报告显示 ， 在早期阶段对软件质量进行评价可提高 10%的开发效率。软件体系结构设计是从问题域空间到软件解空间的第一项活动 ， 在体系结构设计阶段的决策对软件质量有至关重要的影响 ， 正是因为人们已经普遍认识到好的体系结构设计是高质量软件的必要条件 ， 我们迫切需要对软件体系结构质量评价的一系列
16、问题进行深入研究 ， 以回答“什么是合乎系统需求的软件体系结构？”，“哪种侯选体系结构更加适合系统需求？”“如何在体系结构设计中做出权衡？”，“采用某种体系结构？” ， “系统未来的质量将会怎样？”等等问题。 软件体系结构质量评价已经成 为软件体系结构领域和软件质量度量领域里一个重要的研究方向 。 1.2 关于软件体系结构分析评价的研究现状 目前 ,如何通过软件体系结构的分析评价来确保和提高软件质量成为学术研究和工程实践普遍关注和重点研究的问题之一 CMU/SEI 的软件风险评估过程 , CMU/SEI的软件体系结构分析方法 SAAM和体系结构权衡分析法 ATAM,赫尔辛基大学提出的基于模式挖
17、掘的面向对象软件体系结构度量技术 Karlskrona/Ronneby大学提出的基于面向对象度量的软件体系结构可维护性评价技术 ,西弗吉尼亚大软件体系结构质量分析与评估方法研究 2 学提出的软件体系结构度量方法 等反映了这一领域内的成果。 1.3 背景知识 在本文讨论评估方法之前，下面几个部分将详述一些关键的背景概念。 1.3.1 质量 定义质量并不像看起来那么简单。起初，该概念可能类似于“质量就是好的东西”或“质量就是好的工艺”等等。在几乎所有领域中，每个人都认同质量对于实现成功结果的重要性。例如，在团体性运动中，团队的融洽性经常意味着胜败之间的区别。在烹饪上，高品质的配料通常标志着普通餐与
18、高档餐之间的区别。可以将这样的正面涵义应用于软件质量：质量越高，项目成功的机会就越大。 项目通常具有提高质量的目标，同时还要 将增加功能 和缩短日程作为目标。这通常是不可行的，因为实际只能实现三个选项中的两个选项，而无法同时实现所有三个选项。例如，质量和功能的增强需要花更多的时间来完成任务。如果没有计划更多的时间，人们不得不在每个任务（包括测试）上花更少的时间，从而可能影响他们的工作质量。 1.3.2 质量属性 了解如何提高质量应该是任何软件工作的优先考虑事项。在能够改进质量之前，需要对质量进行测量和分析。质量属性提供了测量和分析质量的上下文。 质量属性是刻画特定上下文质量的元素，例如性能、安
19、全性、可移植性、功能等等。这其中每个 属性都不是绝对量；它们的相关性直接与给定的情形联系在一起。例如，如果某个客户不太关心可移植性（也许所有系统都在运行相同的操作系统），而是非常关心性能，则性能将优先于可移植性。这允许按照对客户有重要意义的方面来组织任务。 为了能够正确测量属性，必须进行进一步的任务分解。例如，可以将性能属性分解为数据延迟和事务吞吐量。此时，要使用的可能指标就变得更明显了。可以将这其中每个细化后的实体进一步分解为特定的场景，这是引出需求信息的理想方法。 第一章 引言 3 需求和质量属性之间的关系有助于了解软件体系结构的适用性。如果没有这样的映射， 要真正了解为什么在体系结构中设
20、计了某些功能就会更加困难。是因为该功能对设计人员有意义吗？它是商业杂志一直推荐的功能？或者它是参与者指定的功能？需求与质量属性之间的关系还可以帮助有效地确定工作优先级，因为它帮助阐明了对客户非常重要的方面。 可以使用质量属性来限定特定的场景，这些场景可用作引出进一步设计细化的理想工具。 1.3.3 软件体系结构分析 软件体系结构允许交付复杂的软件系统。软件架构师并不是集中于每个细节，而是集中于对手边的解决方案具有高度影响的细节。与建筑物的建筑师一样，软件架构师并不太关心浇注水泥以 建造房子所必需的详细技术，而是关心所要建造的特定房子的可行性。给定现代软件项目中的解决方案元素之间的互连性质，要让
21、一个人去跟踪所有这些元素是相当困难的。软件架构师最重要的任务之一是通过确定对成功最相关的元素，从而将复杂性分解为可管理的多个部分。下一步自然是研究质量、质量属性和软件体系结构之间的动态关系，以更好地了解如何能够提高质量。要高效地实现该目标，应该遵循如本文所述的恰当的分析方法。 1.4 本文研究内容 本文的研究主要集中在怎样定义软件体系结构的质量，不同目标的软件体系结构所侧重的质量要素分别是什么，怎 样在实际工程应用中对软件体系进行系统化的质量评估，当前业界的主要方法是什么。于是，本文分为五大部分来逐步阐述： 第一章 引言 阐述了软件体系结构质量分析与评估的研究背景，为什么要进行软件体系质量评估，它的意义以及重要性是什么。当前，对它的研究主要有哪些。本部分还提供了对研究软件体系结构质量很有帮助的主要的背景知识，以帮助我们更好的理解论文的以下内容。 第二章 软件体系结构的质量要素
