軟件體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)格和設(shè)計模式等

1、1.軟件體系結(jié)構(gòu)的性質(zhì)、研究意義和目標(biāo)是什么？性質(zhì)：計算機體系結(jié)構(gòu)是程序員所看到的計算機的屬性，即概念性結(jié)構(gòu)與功能特性。強調(diào)整體與部分，部分與部分的關(guān)系；研究系統(tǒng)構(gòu)成的方法學(xué)；提倡多角度研究系統(tǒng)。為什么研究軟件體系結(jié)構(gòu)？軟件系統(tǒng)要滿足一定的需求（功能和質(zhì)量）。隨著軟件系統(tǒng)的日益復(fù)雜，公眾對軟件的要求已不局限于功能上的滿足，而是更加注重質(zhì)量。軟件的質(zhì)量受到軟件體系結(jié)構(gòu)的限制，或者說體系結(jié)構(gòu)的選擇受到要達到的質(zhì)量特征的影響。軟件體系結(jié)構(gòu)是軟件系統(tǒng)的高層結(jié)構(gòu)，高度抽象，超越算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，試圖在軟件需求與軟件設(shè)計之間架起一座橋梁，解決結(jié)構(gòu)和需求向?qū)崿F(xiàn)平坦過渡。現(xiàn)在軟件產(chǎn)生的問題：軟件成本日益增長開發(fā)

2、進度難以控制在軟件開發(fā)過程中，用戶需求變化等各種意想不到的情況層出不窮，令軟件開發(fā)過程很難保證按預(yù)定的計劃實現(xiàn)，給項目計劃和論證工作帶來了很大的困難。軟件質(zhì)量差缺乏工程化思想的指導(dǎo)，程序員以自己的想法去代替用戶對軟件的需求，軟件設(shè)計帶有隨意性，很多功能只是程序員的“一廂情愿”而已。軟件維護困難特別是在軟件使用過程中，原來的開發(fā)人員可能因各種原因已經(jīng)離開原來的開發(fā)組織，使得軟件幾乎不可維護2.軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格是描述某一特定應(yīng)用領(lǐng)域中系統(tǒng)組織方式的慣用模式。體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格反映了領(lǐng)域中眾多系統(tǒng)所共有的結(jié)構(gòu)和語義特性，并指導(dǎo)如何將各個模塊和子系統(tǒng)有效地組織成一個完整的系統(tǒng)。管道-過濾器風(fēng)格：缺乏交互性，

3、常用于通信領(lǐng)域和編譯器事件驅(qū)動風(fēng)格：易于完成并發(fā)多任務(wù)，具有良好的交互性，但對計算機系統(tǒng)的控制能力弱,很難共享數(shù)據(jù)。分層風(fēng)格：系統(tǒng)分成許多層，每層為上層服務(wù)，同時獲取下層的服務(wù)。典型應(yīng)用是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。倉庫風(fēng)格：數(shù)據(jù)單元被共享。常用于專家系統(tǒng)，如自然語言理解和模式識別。3.3客戶/服務(wù)器風(fēng)格C/S體系結(jié)構(gòu)定義了工作站如何與服務(wù)器相連，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)和應(yīng)用分布到多個處理機上。C/S體系結(jié)構(gòu)有三個主要組成部分：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、客戶應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)。服務(wù)器（1）數(shù)據(jù)庫安全性的要求；（2）數(shù)據(jù)庫訪問并發(fā)性的控制;（3）全局數(shù)據(jù)完整性規(guī)則;（4）數(shù)據(jù)庫的備份與恢復(fù)?？蛻魬?yīng)用程序（1）提供用戶與數(shù)據(jù)庫交互的界面；（2

4、）向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器提交用戶請求并接收來自數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的信息；（3）利用客戶應(yīng)用程序?qū)Υ嬖谟诳蛻舳说臄?shù)據(jù)執(zhí)行應(yīng)用邏輯要求。網(wǎng)絡(luò)通信軟件的主要作用是完成數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和客戶應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)傳輸。C/S體系結(jié)構(gòu)將應(yīng)用一分為二，服務(wù)器負責(zé)（后臺）數(shù)據(jù)管理，客戶機（前臺）完成與用戶的交互任務(wù)。這是一種胖客戶機瘦服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)。優(yōu)點：C/S體系結(jié)構(gòu)具有強大的數(shù)據(jù)操作和事務(wù)處理能力，模型思想簡單，易于人們理解和接受。系統(tǒng)的客戶應(yīng)用程序和服務(wù)器構(gòu)件分別運行在不同的計算機上，對硬件和軟件的變化顯示出極大的適應(yīng)性和靈活性，易于對系統(tǒng)進行擴充和縮小。在C/S體系結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)中的功能構(gòu)件充分隔離，客戶應(yīng)用程序的開發(fā)集

5、中于數(shù)據(jù)的顯示和分析，而數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的開發(fā)則集中于數(shù)據(jù)的管理。傳統(tǒng)的二層C/S結(jié)構(gòu)存在的局限：二層C/S結(jié)構(gòu)是單一服務(wù)器且以局域網(wǎng)為中心的，難以擴展至大型企業(yè)廣域網(wǎng)或Internet。軟、硬件組合和集成能力有限?？蛻魴C負載太重。數(shù)據(jù)安全性不好。因為客戶端程序可以直接訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，使數(shù)據(jù)庫的安全性受到威脅。三層C/S結(jié)構(gòu):增加一個應(yīng)用服務(wù)器，將應(yīng)用邏輯駐留在應(yīng)用服務(wù)器上,而表示層存在于客戶機上,這種結(jié)構(gòu)稱為“瘦客戶機”中間件：在三層C/S系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，中間件是最重要的構(gòu)件。所謂中間件是一個用API定義的軟件層，是具有強大通信能力和良好的可擴展性的分布式軟件管理構(gòu)架。功能是在客戶機和服務(wù)器或者服

6、務(wù)器和服務(wù)器之間傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)客戶機群和服務(wù)器群之間的通信。優(yōu)點：允許合理地劃分三層結(jié)構(gòu)的功能，邏輯上保持相對獨立性，提高系統(tǒng)的可維護性和可擴展性。允許更靈活有效地選用相應(yīng)的平臺和硬件系統(tǒng)，平臺和各個組成部分具有良好的可升級性和開放性。各層可選擇各自最適合的語言并行開發(fā)。利用功能層有效地隔離開表示層與數(shù)據(jù)層，未授權(quán)的用戶難以繞過功能層非法訪問數(shù)據(jù)層，為嚴格的安全管理奠定基礎(chǔ)。3.5瀏覽器/服務(wù)器風(fēng)格瀏覽器/服務(wù)器(B/S)風(fēng)格就是三層應(yīng)用結(jié)構(gòu)的一種實現(xiàn)方式，其具體結(jié)構(gòu)為：瀏覽器/Web服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。B/S體系結(jié)構(gòu)利用不斷成熟的WWW瀏覽器技術(shù)，用通用瀏覽器實現(xiàn)了原來需要復(fù)雜專用軟件才能

7、實現(xiàn)的強大功能，節(jié)約開發(fā)成本。優(yōu)點系統(tǒng)安裝、修改和維護全在服務(wù)器端解決。用戶在使用系統(tǒng)時，僅需一個瀏覽器就可運行全部模塊，達到了“零客戶端”。B/S體系結(jié)構(gòu)還提供了異種機、異種網(wǎng)、異種應(yīng)用服務(wù)的聯(lián)機、聯(lián)網(wǎng)、統(tǒng)一服務(wù)的開放性基礎(chǔ)。缺點B/S體系結(jié)構(gòu)缺乏對動態(tài)頁面的支持能力，沒有集成有效的數(shù)據(jù)庫處理功能。B/S體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)擴展能力差，安全性難以控制。采用B/S體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)查詢等響應(yīng)速度上，要遠遠地低于C/S體系結(jié)構(gòu)。B/S體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)提交一般以頁面為單位，數(shù)據(jù)的動態(tài)交互性不強，不利于在線事務(wù)處理(OLTP)應(yīng)用B/S與C/S混合軟件體系結(jié)構(gòu)B/S與C/S混合是一種典型的異構(gòu)體系結(jié)

8、構(gòu)。傳統(tǒng)的C/S體系結(jié)構(gòu)并非一無是處，而新興的B/S結(jié)構(gòu)也并非十全十美。C/S結(jié)構(gòu)和B/S結(jié)構(gòu)還將長期共存。優(yōu)點和缺點優(yōu)點是外部用戶不直接訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，能保證企業(yè)數(shù)據(jù)庫的相對安全。企業(yè)內(nèi)部用戶交互性較強，數(shù)據(jù)查詢和修改的響應(yīng)速度較快。缺點是企業(yè)外部用戶修改和維護數(shù)據(jù)時，速度較慢，比較煩瑣，數(shù)據(jù)的動態(tài)交互性不強。3設(shè)計模式的組成四要素模式名稱(patternname)助記名，用一兩個詞描述模式的問題、解決方案和效果。問題（problem）描述應(yīng)該在何時使用該模式。有時候，問題部分會包括使用模式必須滿足的一系列先決條件。解決方案（solution）描述設(shè)計的組成成分，它們之間的相互關(guān)系及各自的

9、職責(zé)和協(xié)作方式。模式像一個模板，可應(yīng)用于多種不同場合。解決方案并不描述一個特定而具體的設(shè)計，而是提供設(shè)計問題的抽象描述，用具有一般意義的元素組合來解決這個問題。效果（consequences）描述模式應(yīng)用的效果及使用模式應(yīng)權(quán)衡的問題移植性。設(shè)計模式比框架更容易移植：框架一旦設(shè)計成形，以其為基礎(chǔ)進行應(yīng)用的開發(fā)顯然要受制于框架的實現(xiàn)環(huán)境；而設(shè)計模式是與語言無關(guān)的，所以可以在更廣泛的異構(gòu)環(huán)境中進行應(yīng)用?？蚣苁擒浖?，而設(shè)計模式是軟件的知識體，提升框架的設(shè)計水平。模式，Pattern應(yīng)用領(lǐng)域?？蚣芙o出的是整個應(yīng)用的體系結(jié)構(gòu)；而設(shè)計模式則給出了單一設(shè)計問題的解決方案，并且這個方案可在不同的應(yīng)用程序或者框架中進行應(yīng)用。內(nèi)容。設(shè)計模式僅是一個單純的設(shè)計，可被不同語言以不用方式來實現(xiàn)；而框架則是一種或多種設(shè)計模式和代碼的混合體，編程者可以用各種方式對框架進行擴展，進而形成完整的不同的應(yīng)用。創(chuàng)建性模式（5種），處理的是對象的創(chuàng)建過程結(jié)構(gòu)性模式（7種），處理的是對象/類的組合行為性模式（13種），處理的是類和對象間的交互方式和任務(wù)分布FactoryMethod（工廠模式）Abstract