【软件构造】第一章第一节 软件构造的多维视角

第一章第一节 软件构造的多维视图

从八个维度解释软件构造的对象是什么，并简单介绍在每个维度的刻画技术。

Outline

• 描述软件系统的三个维度元素、关系和各种视角的模式
  • 阶段：build-time && run-time
  • 动态：moment && period
  • 级别：code && component
• 不同视角间的转换

Notes

【软件的构成要素】  
　　- 软件=算法+数据结构
　　- 软件=程序+数据+文档（80年代）
　　- 软件=Modules（Components）+Data/Control Flow  模块（组件）+数据流/控制流

【软件系统的组成】
Software system =
  Programs（UI，算法，utilities（实用工具 function），APIs，test cases）
+ Data（files，database）
+ Documents（SRS（需求规格声明），SDD（设计规格声明），user manuals）
+ Users（谁来使用）
+ Business Objective（为什么使用它）
+ Social Environment（法规）
+ Technological Environement（如何部署）
+ Hardware / Network（硬件）
（前三个是主要）

【软件构造的多维视角】
1.阶段：构建 || 运行
2.动态：时刻 || 周期
3.级别：代码 || 组件

## Buildtime概述

想法 -> 需求 -> 设计 -> 代码 -> 可安装可执行的包
- 代码是如何组建起来的？（依赖关系）
- 体系架构 源代码如何组成文件
- 时间角度 源代码在特定的时间什么样，随着时间如何变化

【Code-level；Build-time；Moment】
三种相互关联的形式
- 面向词法   半结构化源代码
- 面向语法  （AST抽象语法树）半结构化的源代码变成语法树（编译器能够处理）
- 面向语义   UML（参考软件工程课程内容）
	关于词法、语法、语义的更多内容
	https://www.cnblogs.com/lightsong/p/6107310.html

【Code-level；Build-time；Period——Code Churn（代码变化）】
- Churn Trends
- 代码变化包括添加、修改、删除

【Component-level ；Build-time；Moment】
- 源代码如何组织成文件——通过类库
- 文件被压缩进package，逻辑上进入components（组件）and sub-systems（子系统）
- 链接技术（动态 / 静态）

【类库（Library）】
来源
　　- 操作系统自带
　　- 语言自带的SDK
　　- 第三方
　　- 自己编写
链接到类库
　　- 编译器形成关于外部库的链表，编译器找到库的目标文件，复制加到程序中

【Component-level ；Build-time；Period】
　　- 版本控制（Git、SVN）

　　- 版本演化图（SCI）

　　- Software Configuration Item（软件生命周期各个阶段活动的产物，经审核后可称为软件配置项）
　　- version：major.minor.patch
　　- software evolution（软件演化）

## Runtime概述

【运行时软件的高级概念】
　　- 可执行程序：CPU能直接理解执行的指令序列（二进制文件）
　　- 库文件：可复用的代码，库文件本身不能执行

【可执行程序的四种形式】
　　【本地机器码】
　　- 载入内存——OS调用机器码
　　- 优点：CPU直接执行，速度快；
　　- 缺点：可移植性差；
　　【完全解释】
　　- Basic与UNIX中的shell
　　- 操作系统提供解析器，一边解析，一边运行

　　【自解码】
　　- 源代码编译为自解码，然后通过JVM变为机器码
　　- 或自解码通过解析器进行边解析边运行
　　- 优点：跨平台
　　- 缺点：速度慢

　　
【静态链接】
　　- 类库就像是特别的对象文件的集合
　　- 编译前就需要知道方法对应的文件
　　- 构建时，从类库中提取文件并复制到可执行文件中

【动态链接】 　　
　　- 操作系统为应用程序提供了丰富的函数调用，这些函数调用都包含在动态链接库中。在可执行文件装载时或运行时，由操作系统的装载程序加载库。 　　
　　 - 优点：多个程序可以共享同一个副本，减少内存占用；打包方便，方便库升级。

更多关于动态链接与静态链接

【配置文件和数据文件】
　　- 程序调用操作系统，来请求将数据读入内存；
　　- configuration：保存程序的参数
　　- Data：保存程序中如位图图形图像、数字化波形音频等文件		
【分布式程序】
　　- 多端口或者多线程
　　- 如：QQ通过客户端访问服务器（client & server）
　　- 健壮性要求很高

【Code level；Run-time；Moment】
　　- 快照图：着眼于目标计算机内存中的变量级执行状态，体现某时刻内存中变量的情况。

　　- 内存转储（Memory dump）：常发生在异常退出时，把内存中信息写到文件中（常用来调试）

【Code level；Run-time；Period】
　　- UML时序图（类之间的段落关系）

　　- 执行跟踪：根据跟踪日志里的信息进行调试或诊断软件问题

【Component level；Run-time；Moment】
　　- UML部署图：程序中的各个模块在物理上如何分布；表明客户端、服务器之间的关系。

【Component level；Run-time；Period】
　　- 事件日志：每个事件有唯一编号
　　- 比较“执行跟踪”和“事件日志”
　　

【Transformations between views】
　　- 从无到有：
　　　　- ADT/OOP
　　　　- 可理解性
　　- 从代码变为组件：
　　　　- Design
　　　　- Build
　　- 构建阶段到运行阶段
　　　　- inatall