演示文檔-軟件體系結(jié)構(gòu)-第二章-軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格

1、軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格：Architectural Style能重復(fù)使用的軟件體系結(jié)構(gòu)模式。有原則使用結(jié)構(gòu)風(fēng)格的益處：促進(jìn)了對(duì)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)用；帶來顯著的代碼復(fù)用。體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格不變部分可以共享同一個(gè)實(shí)現(xiàn)代碼；只要系統(tǒng)是使用常用的、規(guī)范的方法來組織，就可使別的設(shè)計(jì)者很容易地理解系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)；對(duì)標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)格的使用也支持了互操作性。CORBA與基于事件機(jī)制的集成；結(jié)構(gòu)風(fēng)格通常允許進(jìn)行特殊的和風(fēng)格有關(guān)的分析，這與連接件的特性有關(guān)；通常有可能對(duì)特定的風(fēng)格提供可視化手段（visualization）。注意：結(jié)構(gòu)風(fēng)格的使用幾乎完全是特化的，必須根據(jù)特定項(xiàng)目的具體特點(diǎn)進(jìn)行分析比較后確定。軟件體系結(jié)構(gòu)

2、風(fēng)格軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格的四種基本要素：1.提供一個(gè)詞匯表：定義與設(shè)計(jì)元素有關(guān)的部件、連接件類型等。2.定義一套配置規(guī)則或系統(tǒng)的拓?fù)湎拗疲好鞔_設(shè)計(jì)元素的合法組成方式。3.定義一套語義解釋原則：使得設(shè)計(jì)元素的組成可以適當(dāng)?shù)丶s束于配置規(guī)則之中，并具有清晰的含義。4.定義可以對(duì)基于這種風(fēng)格建立的系統(tǒng)進(jìn)行的分析。如：Client/Server結(jié)構(gòu)風(fēng)格的實(shí)時(shí)處理過程的可調(diào)度性?；镜能浖w系結(jié)構(gòu)風(fēng)格Garlan和Shaw對(duì)通用體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格的分類：數(shù)據(jù)流風(fēng)格：批處理序列；管道/過濾器；過程/調(diào)用風(fēng)格：主程序/子過程；面向?qū)ο?；分層系統(tǒng)；獨(dú)立組件風(fēng)格：進(jìn)程通訊；基于事件驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)(顯式調(diào)用隱式調(diào)用)虛擬機(jī)風(fēng)格：

3、表格驅(qū)動(dòng)的解釋器(類似CPU)；基于規(guī)則的系統(tǒng)(類似工業(yè)控制)；數(shù)據(jù)中心風(fēng)格：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)；超文本系統(tǒng)；黑板系統(tǒng)。小結(jié)：一個(gè)體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格定義了有相同組織結(jié)構(gòu)模式的一系列系統(tǒng)，并定義了組件和連接器類型的列表以及一套組件連接的約束。 許多體系結(jié)構(gòu)模型還有一個(gè)或多個(gè)語義模型來指定如何由各部分的屬性決定系統(tǒng)的整體屬性。體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格說明調(diào)用返回式主程序子程序：結(jié)構(gòu)化面向?qū)ο蠓謱咏Y(jié)構(gòu)（層次結(jié)構(gòu)）:OSI/ISO數(shù)據(jù)流式批處理序列: 批處理文件,C編譯過程管道-過濾器數(shù)據(jù)中心式中央數(shù)據(jù)庫(kù):常見的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)超文本系統(tǒng): WWW黑板獨(dú)立部件式互通信進(jìn)程:UNIX系統(tǒng)事件系統(tǒng)(隱式調(diào)用):Windows 顯式調(diào)

4、用虛擬機(jī)式解釋器: JAVA虛擬機(jī)基于規(guī)則的系統(tǒng): 過程控制系統(tǒng)基本的軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格出發(fā)點(diǎn)：側(cè)重于軟件體系結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模型，即觀察軟件部件、連接件、部件及連接件組合的約束條件。1. 管道和過濾器(pipes and filters)2. 數(shù)據(jù)抽象和面向?qū)ο蠼M織(data abstraction and OO-organization)3. 基于事件的隱式調(diào)用(event-based,implicit invocation)4. 分層系統(tǒng)(layered systems)5. 倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)(repositories)6. 表格驅(qū)動(dòng)的解釋器(table driven interpreters)7. 其

5、它類型的體系結(jié)構(gòu)基本的軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格-管道/過濾器(pipes and filters)計(jì)算過濾器計(jì)算過濾器管道過濾器：對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行局部變換，并采用漸進(jìn)式計(jì)算方法，在未處理完所有輸入數(shù)據(jù)以前，就可以產(chǎn)生部分計(jì)算結(jié)果，并將其送到輸出端口。管道：各過濾器之間的連接器將一個(gè)過濾器的輸出傳到下一過濾器的輸入端。特征：1.過濾器一定是獨(dú)立的實(shí)體，即各過濾器之間不能共享狀態(tài)； 2.過濾器與其連接的上下游的過濾器互相獨(dú)立。過濾器只能涉及限制哪類數(shù)據(jù)可以出現(xiàn)在它的輸入管道中，可以保證它將輸出何種類型的計(jì)算結(jié)果，但不能識(shí)別與其相連的管道的另一邊的過濾器。基本的軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格-管道/過濾器(pipes an

6、d filters)1.系統(tǒng)的整體行為可以理解為各獨(dú)立過濾器行為的簡(jiǎn)單合成。 2.系統(tǒng)維護(hù)容易：過濾器可以容易地替換和增加。 3.允許進(jìn)行如吞吐量和死鎖等性能分析。 4.很自然地支持并發(fā)執(zhí)行。1.過濾器容易被看成提供一個(gè)完整的將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成輸出數(shù)據(jù)的模塊。實(shí)際上，過濾器是以漸進(jìn)式處理數(shù)據(jù)的。 2.維護(hù)兩個(gè)分離但相關(guān)的數(shù)據(jù)流時(shí)，很難設(shè)計(jì)這樣的系統(tǒng)。 3.由于管道遵循最一般的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，所以，過濾器必須承擔(dān)數(shù)據(jù)語法分析和編碼的額外工作，增加了復(fù)雜性，降低了性能?；镜能浖w系結(jié)構(gòu)風(fēng)格-數(shù)據(jù)抽象和面向?qū)ο蠼M織(data abstraction and OO-organization)部件：對(duì)象，

7、或者說是抽象數(shù)據(jù)類型的實(shí)例。連接：對(duì)象間通過函數(shù)和過程調(diào)用發(fā)生相互關(guān)系。（繼續(xù)、關(guān)聯(lián)）特征：1.對(duì)象負(fù)責(zé)維持本身的完整性； 2.信息隱藏：對(duì)象的結(jié)構(gòu)和方法的實(shí)現(xiàn)對(duì)其它對(duì)象不可見。抽象、封裝、信息隱藏、繼承、多態(tài)性、動(dòng)態(tài)聯(lián)編等.一個(gè)對(duì)象與另一個(gè)對(duì)象交互時(shí)必須知道對(duì)方的標(biāo)識(shí)，這種顯式調(diào)用使得系統(tǒng)的維護(hù)變得較困難?；镜能浖w系結(jié)構(gòu)風(fēng)格-基于事件的隱式調(diào)用(event -based,implicit invocation)思想：組件不直接調(diào)用一個(gè)過程，而是觸發(fā)或廣播一個(gè)或多個(gè)事件。系統(tǒng)中其它組件的過程在一個(gè)或多個(gè)事件中注冊(cè)，當(dāng)一個(gè)事件被觸發(fā)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用在這個(gè)事件中注冊(cè)的所有過程。這樣，事件的觸發(fā)就

8、可以隱式調(diào)用模塊中的過程。特點(diǎn)：事件的聲明者不用知道哪些部件會(huì)被事件影響。部件：模塊，既可以是過程，又可以是事件集合。連接：顯式和隱式過程調(diào)用強(qiáng)有力支持軟件復(fù)用；系統(tǒng)容易升級(jí)。軟件部件放棄了對(duì)計(jì)算的控制，控制完全由系統(tǒng)完成。數(shù)據(jù)傳遞常常需要依賴一個(gè)存儲(chǔ)庫(kù)來完成，資源管理成為問題。系統(tǒng)正確性的評(píng)判問題。因?yàn)檫^程的調(diào)用依賴于調(diào)用時(shí)的環(huán)境。基本的軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格-分層系統(tǒng)(layered systems)內(nèi)核基本工具有用的系統(tǒng)用戶軟部件：實(shí)現(xiàn)在層次結(jié)構(gòu)中的虛擬機(jī)連接件：層次與層次之間交互的協(xié)議層次化組織原則：每一層向其上層提供服務(wù)，并利用下層的服務(wù)?；镜能浖w系結(jié)構(gòu)風(fēng)格-分層系統(tǒng)(layered

9、systems)支持基于抽象程度遞增的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。支持功能擴(kuò)展、增強(qiáng)。因?yàn)楣δ艿母淖冏疃嘤绊懴噜彽膶哟?。支持?fù)用。只要提供的服務(wù)接口定義不變，同一層的不同實(shí)現(xiàn)可以交換使用。并不是每個(gè)系統(tǒng)都可以很容易地劃分為分層的模式，有時(shí)即使存在邏輯層次結(jié)構(gòu)，但出于對(duì)系統(tǒng)性能的考慮，將低層和高層的功能耦合起來。很難找到一個(gè)合適的、正確的層次抽象方法?；镜能浖w系結(jié)構(gòu)風(fēng)格-倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)(repositories)軟件部件表示當(dāng)前狀態(tài)的中心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一組相互獨(dú)立的處理中心數(shù)據(jù)的部件部件交互方式根據(jù)輸入數(shù)據(jù)流的事務(wù)處理類型決定執(zhí)行哪個(gè)處理過程根據(jù)中心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的當(dāng)前狀態(tài)觸發(fā)進(jìn)行執(zhí)行傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)黑板系統(tǒng)基本的軟件體系結(jié)構(gòu)

10、風(fēng)格-倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)(repositories)中心數(shù)據(jù)庫(kù)（共享數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)與黑板系統(tǒng)的區(qū)別：倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)推（push）：操作驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)處理部件接受外部命令，執(zhí)行數(shù)據(jù)處理任務(wù)基本的軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格-黑板系統(tǒng)(blackboard)黑板（共享數(shù)據(jù)）知識(shí)源知識(shí)源知識(shí)源知識(shí)源直接存?。褐R(shí)源不斷改變黑板的狀態(tài)。按照與應(yīng)用程序相關(guān)的層次組織的問題求解數(shù)據(jù)獨(dú)立、分離的與應(yīng)用程序相關(guān)的知識(shí)及其處理單元黑板狀態(tài)驅(qū)動(dòng)控制：使用特定的知識(shí)。倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)與黑板系統(tǒng)的區(qū)別：黑板系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)推（pull）：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)基本的軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格-表格驅(qū)動(dòng)的解釋器(table driven inter

11、preters)工作存儲(chǔ)區(qū)對(duì)解釋引擎控制狀態(tài)的表示被解釋程序的當(dāng)前狀態(tài)的表示解釋引擎輸入輸出計(jì)算狀態(tài)機(jī)被選數(shù)據(jù)和指令存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存取解釋器基本的軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格-表格驅(qū)動(dòng)的解釋器(table driven interpreters)、狀態(tài)機(jī)工作狀態(tài)存儲(chǔ)區(qū)規(guī)則庫(kù)規(guī)則選擇數(shù)據(jù)元素選擇規(guī)則解釋引擎輸入輸出計(jì)算狀態(tài)機(jī)被選數(shù)據(jù)和規(guī)則存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存取事實(shí)存儲(chǔ)區(qū)專家系統(tǒng)、狀態(tài)機(jī)基本的軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格-其它類型的體系結(jié)構(gòu)分布式系統(tǒng)中最常用的體系結(jié)構(gòu)：客戶/服務(wù)器模型服務(wù)器：為客戶提供服務(wù)；事先并不知道有哪些客戶對(duì)其進(jìn)行訪問?？蛻簦罕仨氈苯踊蜷g接知道服務(wù)器的標(biāo)識(shí)。遠(yuǎn)過程調(diào)用注意：結(jié)構(gòu)的層次可以是兩層，也可以是三層（

12、在客戶和服務(wù)器之間增加了一個(gè)中間層：中間件），三層結(jié)構(gòu)中相鄰兩層仍然保持客戶/服務(wù)器的關(guān)系。其它常見軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格工業(yè)控制中常用的體系結(jié)構(gòu)：反饋-控制(過程控制)風(fēng)格抽象描述開環(huán)閉環(huán), 前饋反饋Open Loop Control(開環(huán)控制)Closed Loop Control(閉環(huán)控制)其它常見的軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格科學(xué)研究中常用的體系結(jié)構(gòu)：狀態(tài)機(jī)風(fēng)格體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格? 遠(yuǎn)乎?近乎?實(shí)際上,很多大家目前在使用的一些系統(tǒng)和術(shù)語,都屬于體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格JVM:是什么風(fēng)格的?J2EE,是什么風(fēng)格的?Windows,是什么風(fēng)格的?最早的C+/C開發(fā)系統(tǒng)是什么風(fēng)格的?常用的MIS系統(tǒng)是什么風(fēng)格的？C/S、 B/

13、S結(jié)構(gòu), 三層結(jié)構(gòu),ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)體系是什么風(fēng)格的?面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計(jì)是什么風(fēng)格的？異構(gòu)體系結(jié)構(gòu)1. 異構(gòu)是不可避免的不同的體系結(jié)構(gòu)在處理能力上有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，一個(gè)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，以解決實(shí)際問題。同一種體系結(jié)構(gòu)下的可重用的部件和連接件在不同時(shí)期可能存在不同的標(biāo)準(zhǔn)，特別是連接件中的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。如果要重用原來系統(tǒng)中遺留下來的代碼，那么就要解決與新系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的不協(xié)調(diào)問題。2.異構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的組合組合的方法很多，如可以利用分層組織方式，基于某種體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，其內(nèi)容可以是另一種與之完全不同的結(jié)構(gòu)。以完全不同的結(jié)構(gòu)類型完整描述體系結(jié)構(gòu)中的每一層。異構(gòu)體系結(jié)構(gòu)？異構(gòu)體系結(jié)構(gòu)組合時(shí)，如何解決不同體系結(jié)構(gòu)下