软件构造:01-软件构造基础

注意

虽然说标题是“软件构造基础”,但是实际上这一篇可以认为是后面几篇文章的一个绪论,主要内容由接下来的若干篇同系列的文章组成。

从多维视角看软件构造(Multi-Dimensional Views of Software Construction)

引言

既然我们要学习的是软件构造,什么是软件?
软件的概念最早由阿兰·图灵提出
在我们的生活中,有各种各样的软件,比如说操作系统和应用程序,有PC端、web端、安卓端、IOS端的各种程序等等,它们都被称为软件。

计算机的交互层级示意图
用户
应用程序
操作系统
硬件

而同时,我们对于软件系统的理解也不断的在改变:从过去到现在依次是:

  1. 程序
  2. 算法 + 数据结构
  3. 程序 + 数据 + 文档
  4. 模块(成分) + 数据/控制流
    如今,我们的coding愈发集成化,模块化编程也占据了主流。

关键

软件构造:01-软件构造基础
以下的内容都将围绕如上的表格展开

从哪些维度来看软件构造

  • 编程时&运行时
    说到运行时的话,就不得不考虑程序在靶机上的运行情况,比如如何从磁盘中载出程序,如何载入到内存中等等。内存占用量、运行速度等等因素将会成为注意的对象。届时,我们将使用“代码快照”等方式来进行相应的观测。
  • 微观&宏观
    代码的视角(源代码):①源代码如何逻辑组成或依赖程序块(如函数、类、方法、借口等等) ②内存中的程序及其之间如何运行与交互;
    模块的视角(结构):①源代码如何物理构成或依赖结构(如文件、目录、包、库等等) ②各个程序包如何在物理环境下配置、运行与交互;
  • 时刻&时期
    时刻:某一特定的时间点,代码或模块如何,程序如何运行;
    时期:随着时间的推移,代码或模块如何变化,程序如何运行;

编程时、某一时刻、代码视角

在此情况下,我们从小到大有如下三个方面:

  • 词义层面
    软件构造:01-软件构造基础
  • 语法层面
    软件构造:01-软件构造基础
  • 语义层面
    软件构造:01-软件构造基础软件构造:01-软件构造基础

编程时、某一时期、代码视角

即:程序本身如何变化?
增、删、改等等

编程时、某一时刻、模块视角

  • 源代码组成文件,进而组成目录
  • 文件封装为,逻辑上,也叫子系统和元件
  • 可复用的模块形成
    开发者通常并不是从头开发程序,而多是选择复用库中的模块。库存在于各处,来源广泛,我们可以将其看成是一种对标准编程语言的补充。
    库的使用方式有两种:动态链接以及静态链接。详细内容可以回顾计算机系统。
    软件构造:01-软件构造基础

编程时、某一时期、模块视角

每一个模块是如何随着时间变化的呢?为了描述这一种变化,我们引入了版本控制系统,也就有了我们常常说的版本号。

软件构造:01-软件构造基础软件构造:01-软件构造基础
在发布软件之后,事情并未结束。软件是需要随着市场、技术等等因素而进化(Software Evolution)的,软件中的各个部分也将优胜劣汰,成为更好地软件。有的时候,维护的费用甚至将占到开发费用的90%。

运行时、某一时刻、代码视角

软件构造:01-软件构造基础
将采用代码快照(Code Snapshot)的方式对代码进行观察,将分析内存的占用情况等等。(将在第03章中详细介绍)

运行时、某一时段、代码视角

利用UML以动态的形式描述类
软件构造:01-软件构造基础

运行时、某一时刻、模块视角

模块分析
软件构造:01-软件构造基础

运行时、某一时段、模块视角

log日志
软件构造:01-软件构造基础

各个视角之间的关系

软件构造:01-软件构造基础

  • Ф → Code
    Programming / Coding (Chapter 3 ADT / OOP)
    Review, static analysis / checking (Chapter 4 Understandability)
  • Code → Component
    Design (Chapter 3 ADT / OOP; Chapter 5 Reusability; Chapter 6 Maintainability)
    Build: compile, static link, package, install, clean (Chapter 2 Construction process)
  • Build-time → Run-time
    Install / deploy (Another course)
    Debug, unit / intergration testing (Chapter 7 Robustness)
  • Moment → Period
    Refactoring (Chapter 9 Refactoring)
    Version Control (Chapter 2 SCM)
    Loading, dynamic linking, interpreting, execution (dumping, profiling, logging) (Chapter 8 Performance)

总结

描述软件系统的三个维度

  • 时期视角:编程时(build-time)&运行时(run-time)
  • 动静视角:时刻(moment)&时段(period)
  • 级别视角:代码(code)&模块(component)

每个视角的元素、关系以及模型

软件构造:视角的转换

  • Ф → Code
  • Code → Component
  • Build-time → Run-time
  • Moment → Period

再放上最最关键的图

软件构造:01-软件构造基础

软件构造的质量目标(Quality Objective of Software Construction)

未完待续