Αρχιτεκτονική σχεδίαση

Στοιχεία του σχεδίου

• Σχέδιο δεδομένων (data design)
• Αρχιτεκτονικό σχέδιο (architectural design)
• Σχέδιο διεπαφών (interface design)
• Σχέδιο σε επίπεδο εξαρτημάτων (component-level design)

Βασικές έννοιες

Αφαίρεση (abstraction)

• αφαίρεση διαδικασιών (procedural abstraction)
• αφαίρεση δεδομένων (data abstraction)
• αφαίρεση δομών ελέγχου (control abstraction)

Εκλέπτυνση (refinement)

Τμηματικότητα (modularity)

• την αποσύνθεση σε τμήματα (modular decomposability)
• τη σύνθεση τμημάτων (modular composability)
• τη χωριστή κατανόηση τμημάτων (modular understandability)
• τη συνέχεια των τμημάτων (modular continuity) σε αλλαγές: θα πρέπει να επηρεάζονται λίγα τμήματα
• την προστασία των τμημάτων (modular protection): λάθος σε ένα τμήμα δε θα πρέπει να δημιουργεί προβλήματα σε άλλα

Συνεκτικότητα (cohesion)

1. συμπτωματική συνεκτικότητα (coincidental cohesion)
2. λογική συνεκτικότητα (logical cohesion)
3. χρονική συνεκτικότητα (temporal cohesion)
4. διαδικαστική συνεκτικότητα (procedural cohesion)
5. επικοινωνιακή συνεκτικότητα (communicational cohesion)
6. ακολουθιακή συνεκτικότητα (sequential cohesion)
7. λειτουργική συνεκτικότητα (functional cohesion)

Σύζευξη (coupling)

1. σύζευξη δεδομένων (data coupling)
2. σύζευξη δομής δεδομένων (stamp coupling) (ή αντιγράφου)
3. σύζευξη ελέγχου (control coupling)
4. σύζευξη κοινών δεδομένων (common coupling) (ή από κοινού σύνδεση)
5. σύζευξη εξωτερικών δεδομένων (external coupling)
6. σύζευξη περιεχομένων (content coupling)

Αρχές σχεδιασμού

• Το σχέδιο να ανταποκρίνεται στις προδιαγραφές
• Πρέπει να εξετάζονται διαφορετικά εναλλακτικά σχέδια
• Το σχέδιο πρέπει να είναι τεκμηριωμένο
• Χρήση αφαίρεσης για απόκρυψη λεπτομερειών
• Χρήση παρομοίων σχεδίων
• Απλότητα
• Αποφυγή ειδικών περιπτώσεων
• Ελαχιστοποίηση της διανοητικής απόστασης ανάμεσα στο πρόβλημα και τη λύση
• Εννοιολογική ακεραιότητα: χρήση ίδιων μορφών για παρόμοιες λειτουργίες
• Τμηματικότητα
• Πρόβλεψη μελλοντικών αλλαγών
• Γενικότητα και ευελιξία: επαναχρησιμοποίηση, μείωση κώδικα, συντήρησης
• Χρήση αποδοτικών αλγορίθμων
• Οι διεπαφές των αρθρωμάτων πρέπει να προσδιορίζονται με πληρότητα αλλά και με οικονομία (αποφυγή προσδιορισμού μη απαραίτητων στοιχείων)
• Οι διεπαφές πρέπει να περιλαμβάνουν έλεγχο των δεδομένων τους

Δομή του συστήματος

• αρχιτεκτονικές με βάση τα δεδομένα (data centred architectures)
  • Βάση δεδομένων
  • Πελάτης υπηρέτης
  • Μαυροπίνακας (blackboard)
• αρχιτεκτονικές ροής δεδομένων (data flow architectures)
• αρχιτεκτονικές κλήσης επιστροφής (call and return architectures)
• αντικειμενοστρεφείς αρχιτεκτονικές (object-oriented architectures)
• αρχιτεκτονικές πολλαπλών επιπέδων (layered architectures)

Μοντέλα ελέγχου

• Κεντρικός έλεγχος (centralised control)
• Γεγονοκεντρικό σύστημα (event-driven system)

Αποσύνθεση σε τμήματα

• τα αντικείμενα που απαρτίζουν το σύστημα, ή
• τη ροή των δεδομένων στο σύστημα

Εξειδικευμένες αρχιτεκτονικές

• Πληροφοριακά συστήματα: αρχιτεκτονική τριών επιπέδων:
  • Δεδομένα
  • Επιχειρηματική λογική
  • Διεπαφή χρήστη
• Μεταγλωττιστές:
  • Λεκτική ανάλυση
  • Συντακτική ανάλυση
  • Σημασιολογική ανάλυση, έλεγχος τύπων
  • Βελτιστοποίηση
  • Δημιουργία κώδικα
• Λειτουργικά συστήματα:
  • Πυρήνας
  • Φλοιός
  • Εφαρμογές

Το έγγραφο περιγραφής σχεδίου λογισμικού

1. Εισαγωγή
   1. Σκοπός
   2. Γενική άποψη
   3. Ορισμοί και ακρονυμίες
2. Αναφορές
3. Περιγραφή αποσύνθεσης
   1. Αποσύνθεση σε μονάδες
      1. Περιγραφή μονάδας 1
      2. Περιγραφή μονάδας 2
   2. Αποσύνθεση σε ταυτόχρονες διεργασίες
      1. Περιγραφή διεργασίας 1
      2. Περιγραφή διεργασίας 2
   3. Αποσύνθεση δεδομένων
      1. Περιγραφή οντότητας δεδομένων 1
      2. Περιγραφή οντότητας δεδομένων 2
4. Περιγραφή εξαρτήσεων
   1. Διεπαφές μονάδων
      1. Περιγραφή μονάδας 1
      2. Περιγραφή μονάδας 2
   2. Διεπαφές διεργασιών
      1. Περιγραφή διεργασίας 1
      2. Περιγραφή διεργασίας 2
5. Λεπτομερές σχέδιο
   1. Λεπτομερές σχέδιο μονάδων
      1. Λεπτομερές σχέδιο μονάδας 1
      2. Λεπτομερές σχέδιο μονάδας 2
   2. Λεπτομερές σχέδιο διεργασιών
      1. Λεπτομερές σχέδιο διεργασίας 1
      2. Λεπτομερές σχέδιο διεργασίας 2

Βιβλιογραφία

• Εμμ. Α. Γιακουμάκης Τεχνολογία Λογισμικού: Απαιτήσεις Λογισμικού, σχεδίαση λογισμικού, σελίδες 99-156, 235-250. Εκδόσεις Α. Σταμούλης, Αθήνα, Πειραιάς, 1994.

• Εμμανουήλ Σκορδαλάκης. Εισαγωγή στην Τεχνολογία Λογισμικού, σελίδες 79-118. Εκδόσεις Συμμετρία, 1991.

• L. Barroca, J. Hall, and P. Hall, editors. Software Architectures: Advances and Applications. Springer Verlag, 1999.

• L. L. Constantine and E. Yourdon. Structured Design. Prentice Hall, 1979.

• Microsoft Corporation. The component object model specification. Technical report, Microsoft Corporation, Redmond, WA, USA, October 1995.

• Alan M. Davis. 201 Principles of Software Development, pages 73–99. McGraw-Hill, 1995.

• Peter Duchessi and InduShobha Chengalur-Smith. Client/server benefits, problems, best practices. Communications of the ACM, 41(5):87–94, May 1998.

• Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., New York, NY, USA. IEEE Recommended Practice for Software Design Descriptions, 1998. IEEE Standard 1016-1998.

• Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., New York, NY, USA. IEEE Recommended Practice for Architectural Description of Software Incentive Systems, 2000. IEEE Standard 1471-2000.

• Scott M. Lewandowski. Frameworks for component-based client/server computing. ACM Computing Surveys, 30(1):3–27, March 1998.

• Bertrand Meyer. Object-oriented Software Construction. Prentice Hall, 1988.

• Object Management Group, Inc. The common object request broker: Architecture and specification, July 1996. Revision 2.0 (Updated).

• Roger S. Pressman. Software Engineering: A Practitioner's Approach, pages 330–393. McGraw-Hill, fifth edition, 2000. European Adaptation. Adapted by Darrel Ince.

• Konstantinos Raptis, Diomidis Spinellis, and Sokratis Katsikas. Multi-technology distributed objects and their integration ( http://www.spinellis.gr/pubs/jrnl/2001-CSI-Components/html/imtd.html). Computer Standards & Interfaces, 23:157–168, July 2001.

• Mary Shaw and David Garlan. Formulations and Formalisms in Software Architecture. Springer Verlag, 1995. Lecture Notes in Computer Science 1000.

• J. Siegel. A preview of CORBA 3. Computer, 32(5):114–116, May 1999.

• Ian Sommerville. Software Engineering, pages 215–259. Addison-Wesley, sixth edition, 2001.

• Diomidis Spinellis. The computer's new clothes ( http://www.spinellis.gr/pubs/jrnl/1998-IEEESoft-CliServ/html/CliServ.html). IEEE Software, 15(6):14–17, November/December 1998.

• Sun Microsystems Inc. Java remote method invocation specification. Available online http://java.sun.com/docs/guide/rmi/spec/rmiTOC.html/ (February 2002), December 1999. Revision 1.7, Java 2 SDK, Standard Edition, v1.3.0.

Ασκήσεις

1. Περιγράψτε τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των δομικών αρχιτεκτονικών μοντέλων που εξετάσαμε. Για κάθε μοντέλο δώστε ένα παράδειγμα εφαρμογής που το ακολουθεί.
2. Δώστε το κατάλληλο δομικό μοντέλο για κάθε ένα από τα παρακάτω συστήματα:
   • Στατιστική ανάλυση δεδομένων
   • Προσομοίωση της κυκλοφορίας στην πόλη
   • Λειτουργικό σύστημα
   • Πληροφοριακό σύστημα τράπεζας
   • Πρόγραμμα που παίζει σκάκι
3. Επιλέξτε μια εφαρμογή που γνωρίζετε και γράψτε τα κύρια στοιχεία του εγγράφου περιγραφής σχεδίου λογισμικού.

• Περιεχόμενα

 Τελευταία αλλαγή: Τετάρτη, 8 Σεπτεμβρίου 2004 11:49 πμ
 Εκτός αν αναφέρεται κάτι διαφορετικό, όλο το πρωτότυπο υλικό της σελίδας αυτής του οποίου δημιουργός είναι ο Διομήδης Σπινέλλης παρέχεται σύμφωνα με τους όρους της άδειας «Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Greece License».