第三章 软件体系结构风格(6)
软件体系结构课件第3章软件体系结构风格
➢ 设计者可将一些数据存取操作的问题分解成一些交互的代理 程序的集合。
第3章 软件体系结构风格 经典软件体系结构风格 – 数据抽象和面向对象组织 – 缺点
➢ 为了使一个对象和另一个对象通过过程调用等进行交互，必须知道对 象的标识。只要一个对象的标识改变了，就必须修改所有其他明确调 用它的对象；
以被改进的过滤器替换掉； ➢ 允许对一些如吞吐量、死锁等属性的分析； ➢ 支持并行执行。每个过滤器是作为一个单独的任务完成，因此可与其它任务并
行执行。
第3章 软件体系结构风格
经典软件体系结构风格 – 管道与过滤器 – 缺点
➢ 通常导致进程成为批处理的结构。这是因为虽然过滤器可增量式地 处理数据，但它们是独立的，所以设计者必须将每个过滤器看成一 个完整的从输入到输出的转换；
对象
对象
对象的基础上，数据的表示方法
和它们的相应操作封装在一个抽
象数据类型或对象中。这种风格
对象
抽象数
据类型 的构件是对象，或者说是抽象数
据类型的实例。对象是一种被称
对象
对象
作管理者的构件，因为它负责保
过程调用
持资源的完整性。对象是通过函 数和过程的调用来交互的。
第3章 软件体系结构风格 经典软件体系结构风格 – 数据抽象和面向对象组织 – 优点
➢ 构件相对独立，构件之间依赖性较少。系统中不存在某些构件将 在同一地址空间内执行，或某些构件共享特定控制线程之类的相 关性假设。
第3章 软件体系结构风格
◇ 产生背景
◎ 在集中式计算技术时代广泛使用的是大型机/小型机 计算模型。它是通过一台物理上与宿主机相连接的非智 能终端来实现宿主机上的应用程序。
软件体系结构风格
软件体系结构风格软件结构风格的定义：软件结构风格是描述某⼀特定应⽤领域中系统组织⽅式的惯⽤模式（idiomatic paradigm）。
体系结构风格定义了⼀个系统家族，即⼀个体系结构定义⼀个词汇表和⼀组约束。
词汇表中包含⼀些构件和连接件组合起来的。
体系结构风格反映了领域中众多系统所共有的结构和语义特性，并指导如何将各个模块和⼦系统有效地组织成⼀租个完整的系统。
按这种⽅式理解，软件体系结构风格定义了⽤于描述系统的术语表和⼀组指导构件系统的规则。
构件的定义：构件是具有某种功能的可重⽤的软件模板单元，表⽰了系统中主要的计算元素和数据存储。
构件有两种：复合构件和原⼦构件，复合构件由其他复合构件和原⼦构件通过连接⽽成；原⼦构件是不可再分的构件，底层由实现该构件的类组成，这种构件的划分提供了体系结构的分层表⽰能⼒，有助于简化体系结构的设计。
连接件的定义：连接件表⽰了构件之间的交互，简单的连接件如管道（pipe）、过程调⽤（proceduce call）、事件⼴播（event broadcast）等，更为复杂的交互如客户-服务器（client-server）通信协议，数据库和应⽤之间的SQL连接等。
软件体系结构风格的四要素：（1）提供⼀个词汇表；（2）定义⼀套配置规则；（3）定义⼀套语义解释规则；（4）定义对基于这种风格的系统所进⾏的分析。
软件体系结构风格的⽬的:软件体系结构风格为⼤粒度的软件重⽤提供了可能。
⼏种软件体系结构风格的分类：（1）管道与过滤器：在管道与过滤器风格的软件体系结构中，每个构件都有⼀组输⼊和输出，构件读输⼊的数据流，经过内部处理，然后产⽣输出数据流。
这个过程通常通过对输⼊流的变换及增量计算来完成，所以在输⼊被完成消费之前，输出便产⽣了。
因此，这⾥的构件被称为过滤器，这种风格的连接件就像是数据流传输的管道，将⼀个过滤器的输出传到另⼀个过滤器的输⼊。
此风格特别重要的过滤器必须是独⽴的实体，它不能与其他的过滤器共享数据，⽽且⼀个过滤器不知道它上游和下游的标识。
软件体系结构风格
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目 录
• 软件体系结构概述 • 集中式软件体系结构 • 层次式软件体系结构 • 分布式软件体系结构 • 面向服务的软件体系结构 • 软件体系结构风格的比较与选择
01
软件体系结构概述
软件体系结构的定义
01
软件体系结构是指软件系统的组 织结构，包括各个组成部分之间 的关系和约束，以及系统的设计 原则和模式。
缺点
层次式软件体系结构的缺点是可能会 导致信息隐藏和难以理解的问题，同 时，由于需要遵循特定的通信协议和 接口规范，开发难度相对较大。Βιβλιοθήκη 04分布式软件体系结构
分布式软件体系结构的特点
分布式软件体系结构是一种由多个自主计算单元组成的系统，这些单元通过网络相 互通信并协同工作。
分布式软件体系结构具有高度的可扩展性和灵活性，可以随着业务需求的变化而进 行调整。
05
面向服务的软件体系结构
面向服务的软件体系结构的特点
服务性
通信性
面向服务的软件体系结构强调软件组件的 松散耦合，以便更好地实现服务的复用和 组合。
面向服务的软件体系结构中的服务之间通 过消息传递进行通信，实现异步或同步的 交互。
中立性
可组合性
面向服务的软件体系结构中的服务是中立 的，不依赖于特定的技术和平台，以便更 好地跨平台和跨技术实现服务复用。
Java虚拟机
Java虚拟机（JVM）也是一种典型的层次式软件体系结构，它包括Java虚拟机 和Java平台两部分，其中Java虚拟机包括运行时数据区、垃圾回收器、执行引 擎等层次。
层次式软件体系结构的优缺点
优点
层次式软件体系结构具有清晰的结构 、易于维护和扩展、可重用性高等优 点。同时，它也支持分布式计算和异 构系统集成。
软件体系结构风格
软件体系结构风格软件体系结构设计的一个核心问题是能否使用重复的体系结构模式，即能否达到体系结构级的软件复用。
也就是说，能否在不同的软件系统中，使用同一体系结构。
基于这个目的，学者们开始研究和实践软件体系结构的风格和类型问题。
Garlan和Shaw根据此框架给出了通用体系结构风格的分类。
（1）数据流风格：批处理序列；管道／过滤器。
（2）调用／返回风格：主程序／子程序；面向对象风格；层次结构。
（3）独立构件风格：进程通信；事件系统。
（4）虚拟机风格：解释器；基于规则的系统。
（5）仓库风格：数据库系统；超文本系统；黑板系统。
下面，我们将介绍一些典型的软件体系结构风格。
1．分层系统层次系统组织成一个层次结构，每一层为上层服务，并作为下层客户。
例如，四层的分层式体系结构可以分为应用软件、业务软件、中间件和系统软件。
这种风格支持基于可增加抽象层的设计。
这样，允许将一个复杂问题分解成一个增量步骤序列的实现。
由于每一层最多只影响两层，同时只要给相邻层提供相同的接口，允许每层用不同的方法实现，同样为软件复用提供了强大的支持。
层次系统最广泛的应用是分层通信协议。
在这一应用领域中，每一层提供一个抽象的功能，作为上层通信的基础。
较低的层次定义低层的交互，最低层通常只定义硬件物理连接。
2．客户／服务器客户／服务器（Client/Server, C/S）软件体系结构是基于资源不对等，且为实现共享而提出来的，是20世纪90年代成熟起来的技术，C/S体系结构定义了工作站如何与服务器相连，以实现数据和应用分布到多个处理机上。
C/S体系结构有3个主要组成部分，即数据库服务器、客户应用程序和网络。
传统的C/S体系结构将应用一分为二，服务器（后台）负责数据管理，客户机（前台）完成与用户的交互任务。
服务器为多个客户应用程序管理数据，而客户程序发送、请求和分析从服务器接收的数据，这是一种“胖客户机”、“瘦服务器”的体系结构。
与二层C/S结构相比，在三层C/S体系结构中，增加了一个应用服务器。
软件体系结构风格
软件体系结构风格软件体系结构风格是指在软件系统的设计中，通过一系列的模式、原则和规范来组织和管理系统的各个组成部分之间的关系和交互方式。
不同的体系结构风格可以根据不同的需求和目标来选择和应用，从而达到更好的系统可扩展性、可重用性和可维护性。
下面将介绍几种常见的软件体系结构风格。
分层体系结构是将软件系统划分为几个相互独立的层次，每个层次都靠近系统的用户界面。
每个层次都依赖于较低层次，并提供给更高层次的功能。
这种风格可以实现系统的可复用性和可重用性，使得不同层次的变更不会影响到其他层次的结构和功能。
客户端-服务器体系结构是将软件系统划分为两个主要部分：客户端和服务器。
客户端负责与用户交互和显示信息，而服务器负责处理业务逻辑和数据存储。
这种风格可以实现系统的分布式处理，提高系统的性能和可伸缩性。
面向对象体系结构是将软件系统划分为一组相互协作的对象，并通过消息传递来进行通信和交互。
每个对象都具有自己的状态和行为，并通过继承和组合来扩展和重用现有的对象。
这种风格可以实现系统的可维护性和可拓展性，提高系统的复杂性和可重用性。
事件驱动体系结构是基于事件和事件处理的软件设计方法。
系统中的各个组成部分都可以作为事件的发布者或订阅者，通过触发事件和处理事件来实现系统的功能和交互。
这种风格可以实现系统的松散耦合和可扩展性，提高系统的灵活性和响应性。
数据驱动体系结构是基于数据流和数据处理的软件设计方法。
系统中的各个组成部分都可以作为数据的生产者或消费者，通过传递数据和处理数据来实现系统的功能和交互。
这种风格可以实现系统的高效率和低耦合，提高系统的可重用性和可维护性。
总结起来，软件体系结构风格是指在软件系统的设计中，根据不同的需求和目标选择和应用一系列的模式、原则和规范来组织和管理系统的各个组成部分之间的关系和交互方式。
通过选择适合的风格，可以提高系统的可扩展性、可重用性和可维护性，从而更好地满足用户的需求。
第三章_软件体系结构风格
第三章_软件体系结构风格软件体系结构风格是指软件系统中各个组件之间的关系和交互方式的一种抽象描述，它能够帮助软件开发者更好地组织系统的结构，提高系统的可扩展性、可维护性和可重用性。
本文将介绍几种常见的软件体系结构风格。
分层体系结构风格是将软件系统划分为多个层次，在每个层次上定义不同的职责和功能。
上层的模块可以调用下层的模块提供的服务，但是下层的模块不能调用上层的模块。
这种层次划分可以提高系统的模块性，使得不同层次的模块之间能够独立开发和测试。
同时，这种体系结构风格还可以提高系统的可扩展性，当需求变化时，可以通过增加或修改适当的层来满足新的需求。
客户-服务器体系结构风格是将软件系统分为两个部分：客户端和服务器端。
客户端负责接收用户的请求并向服务器发送请求，而服务器端负责处理请求并向客户端发送响应。
这种体系结构风格可以提高系统的可扩展性和可重用性，因为可以通过增加或修改服务器来满足不同的用户请求。
同时，这种体系结构风格还可以提高系统的可维护性，因为客户端和服务器端的责任分离，可以独立地开发和测试。
面向对象体系结构风格是将软件系统划分为多个对象，每个对象封装了数据和行为，并通过消息传递来实现对象之间的通信。
这种体系结构风格可以提高系统的可重用性和可维护性，因为对象的封装性使得对象可以独立地开发和测试，并且可以在不同的系统中重用。
同时，这种体系结构风格还可以提高系统的模块性，因为对象之间的关系是明确的，并且可以通过继承和多态性来实现代码的复用。
事件驱动体系结构风格是将软件系统划分为多个组件，这些组件之间通过事件进行通信。
当一个事件发生时，相应的组件会接收到事件并做出相应的响应。
这种体系结构风格可以提高系统的灵活性和可扩展性，因为不同的组件可以独立地开发和测试，并且可以根据需要进行添加和移除。
同时，这种体系结构风格还可以提高系统的响应速度，因为事件的处理是异步的，在事件到达前可以继续处理其他任务。
总之，软件体系结构风格是软件系统中组件之间的关系和交互方式的一种抽象描述。
第3章软件体系结构风格
第3章软件体系结构风格第3章软件体系结构风格3.1 软件体系结构风格概述目的：体系结构级重用风格（Style）：特定应用领域中系统组织方式的惯用模式。
词汇表：描述系统的术语表，约束：指导构件连接的规则风格问题：P49下。
四要素：词汇表、约束、语义解释、分析，P50 通用风格：数据流、调用/返回、独立构件、虚拟机、仓库3.2 经典软件体系结构风格各种介绍一个。
3.2.1 管道和过滤器（数据流风格）构件：过滤器，连接件：管道。
例如：编译器特点：P50-513.2.2 数据抽象和面向对象组织（调用/返回风格）构件是对象，通过调用来交互。
优缺点：P51-523.2.3 基于事件的隐式调用（独立构件风格）构件是模块，通过触发事件来调用。
隐式：不知道哪些构件受影响。
优缺点：P523.2.4 分层系统（虚拟机风格、调用/返回风格）构件在一些层实现虚拟机，对其他层不可见。
优缺点：P533.2.5 仓库系统及知识库（仓库风格）两种构件：中央数据结构、独立构件。
输入流触发进程：传统数据库。
状态触发进程：黑板系统。
图3-4，黑板组成3.2.6 C2风格UCI（加州大学Irvine）设计，基于构件和基于消息的风格。
Component，Connector，还有通信（竖线）。
规则：P54，特点：P55。
3.3 客户/服务器风格C/S，从集中式->多用户->局域网，资源不对等，为了共享。
双方任务：P56。
流程：P56，图3-7优缺点：P573.4 三层C／S结构风格3.4.1 三层C／S结构的概念图3-8，增加应用服务器。
表示层、功能层、数据层。
图3-10（2）优点显著。
中间件最重要。
3.4.2 三层C／S结构应用实例劳动管理系统，P60-643.4.3 三层C／S结构的优点P64，注意通信效率。
3.5 浏览器/服务器风格利用了WWW，全新的软件体系结构。
真正零客户端。
缺点：P66？3.6 公共对象请求代理体系结构COBRA，太复杂。
第3章 软件体系结构风格
3.2 常用的软件体系结构风格
软件体系结构的风格是在开发软件的过程中不断积累起 来的，是多年探索研究和工程实践的结果。它由组织规 则及结构构成，是描述领域中系统组织方式的惯用模式， 是对某一特定领域中系统所共有的结构和语义特性的反 映。
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体系结构风格的分类：
数据流风格：批处理序列、管道/过滤器； 仓库风格：数据库系统、超文本系统、黑板系统； 独立构件风格：进程通迅、事件系统； 调用/返回风格：主程序/子程序、面向对象风格、层次
三层C/S结构将应用的三部分(表示部分、应用逻辑部 分、数据访问部分)明确地进行分割，使其在逻辑上各 自独立，并且单独加以实现，分别称之为客户、应用服 务器、数据库服务器。三层C/S结构同样包括客户机、 应用服务器和数据库服务器三个部分。三层C/S体系结 构应用 服务器
请求 响应
实现两层结构应用时，一个应用的三大组成部件-描述、
处理和数据，被分离于两个实体(客户应用代码和数据
库服务器)或层次中。一般说来，对于数据库应用程序，
DBMS可以为应用程序提供针对底层结构的管理。应
用的服务器部分是运行在远程主机上的数据库引擎。
而该应用的客户部分则是运行在本地计算机上的数据
库查询程序，它们之间的通信是借助于DBMS提供的
登陆/查询/修改/插入/删除请求
SQL 请求结束 数据层
登陆/查询/修改/插入/删除结果
数据存取开始 数据存取请求 数据存取结束 数据存取程序
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尽管C/S体系结构具有强大的数据操作和事务处理 能力，其模型构造简单，并且易于理解，但是，随着企 业规模的日益扩大和软件复杂程度的不断提高，C/S体 系结构也逐渐暴露出一些问题： 开发成本较高。 在开发C/S结构系统时，大部分工作都集中在客户
[软件体系结构]第3章_软件体系结构风格解析
![[软件体系结构]第3章_软件体系结构风格解析](https://img.taocdn.com/s3/m/f77ae262b9d528ea80c77912.png)
第3章 软件体系结构风格 ◇ 分层系统的优点
3.2 经典软件体系结构风格
◎ 利于问题的分解
•支持逐级抽象的方式进行系统设计，使设计者可 以把一个复杂系统按递增的步骤进行分解。
◎ 可修改性强
•每一层至多和相邻的上下层交互，因此功能的改 变最多影响相邻的上下层；
第3章 软件体系结构风格 ◇ 经典的体系结构风格
3.1 软件体系结构风格概述
◎ 数据流风格：批处理序列；管道/过滤器。 ◎ 调用/返回风格：主程序/子程序；面向对象风格；层
次结构。
◎ 独立构件风格：进程通讯；事件系统。 ◎ 虚拟机风格：解释器；基于规则的系统。 ◎ 仓库风格：数据库系统；超文本系统；黑板系统。
这种风格建立在数据抽象和面向对象的基础上， 数据的表示方法和它们的相应操作封装在一个 抽象数据类型或对象中。 构件就是对象，或者说是抽象数据类型的实例 连接件就是过程(方法)调用
第3章 软件体系结构风格 3.2 经典软件体系结构风格
◇ 数据抽象和面向对象组织
面向对象典型特性：
封装
私有 — 实现信息隐藏 公有 — 对外接口，易于维护和修改
第3章 软件体系结构风格 3.2 经典软件体系结构风格
◇ 数据共享风格（仓库与黑板）
黑板系统风格的系统由3部分组成：
知识源：与特定应用相关的独立的知识包(parcel)，是 中央数据单元的信息来源。它们不直接交互，是通过中 央数据单元的协调来完成相互之间的交互。
中央数据单元（黑板）：系统的核心组成部分，包含系 统要处理的数据以及求解问题的状态数据。按照某些数 据结构方式来组织，可以根据知识源信息的变化被修改。
◎ 整体效率降低
软件体系结构风格bak
管道-过滤器架构风格
定义
管道-过滤器架构风 格是一种软件架构风 格，其中数据流通过 一系列过滤器进行处 理。
1. 数据流处理
数据通过管道从一个 过滤器传送到另一个 过滤器，每个过滤器 负责处理数据的一部 分。
2. 独立过滤器
过滤器独立于其他部 分，可以单独替换或 修改。
3. 顺序处理
数据按照确定的顺序 流经过滤器链，确保 一致的处理结果。
应用领域
分布式对象/组件架构风格 是一种软件架构风格，其 中应用程序被划分为多个 独立的对象或组件，这些 对象或组件可以在分布式 环境中运行。
对象/组件通过接口进行通 信，实现松耦合。
对象/组件的位置对使用者 是透明的，可以在任何地 方运行。
组件设计为可重用的，可 以在不同的应用程序中重 复使用。
广泛应用于企业级应用、 游戏开发、科学计算等。
运营成本
软件系统在运行和维护过程中的成本，包括硬件、软件许可、人 力资源等。
经济效益
软件系统所能带来的经济效益和商业价值。
维护与演化
软件维护
软件系统在运行过程中的维护和修复 工作，包括错误修复、功能增强和性 能优化等。
软件演化
软件系统在长期使用过程中，为了适 应业务变化和技术发展而进行的演化 和重构工作。
事件驱动风格
事件驱动风格强调事件和事件的顺序。在这种风格中，组 件通过监听事件并响应该事件来交互。事件驱动风格的常 见应用包括操作系统、控制系统等。
02
典型的软件体系结构风格
客户端-服务器（C/S）架构风格
• 定义：客户端-服务器（C/S）架构风格是一种网络架构模 式，其中应用程序逻辑被分为两个部分：客户端和服务器。
事件驱动架构风格
软件体系结构风格研究分析
软件体系结构风格研究分析软件体系结构风格是指在软件系统设计中，采用的一种模式或形式，用于组织和管理系统中的各个部分和模块之间的关系。
不同的软件体系结构风格对系统的功能、性能和可维护性等方面都会产生重要影响。
在本文中，我们将研究和分析几种常见的软件体系结构风格。
1.分层体系结构风格：分层体系结构是将系统划分为多个层次结构的风格。
每个层次都是独立的，并且只与上一层次和下一层次进行通信。
这种风格的优点是系统结构清晰，易于理解和维护。
然而，分层体系结构也可能导致性能问题，因为每次通信都需要通过多个层次。
2.客户端-服务器体系结构风格：客户端-服务器体系结构是将系统划分为客户端和服务器两个部分的风格。
客户端负责处理用户界面和用户交互，而服务器负责处理系统的核心逻辑和数据处理。
这种风格的优势是可以灵活扩展和集中管理服务器端，同时还可以支持多个客户端。
然而，客户端-服务器体系结构也可能导致网络通信的性能问题。
3.事件驱动体系结构风格：事件驱动体系结构是通过事件的发生和响应来组织系统的风格。
系统中的组件需要监听和响应不同的事件。
这种风格的优势是灵活性高，能够根据事件的发生和需求进行动态调整。
然而，事件驱动体系结构也需要谨慎设计，避免出现事件处理的混乱和性能问题。
4.数据流体系结构风格：数据流体系结构是通过数据流和处理过程来组织系统的风格。
系统中的数据按照一定的流程被处理和传递。
这种风格的优点是能够高效处理大量的数据，同时易于并行化和分布式处理。
然而，数据流体系结构也需要注意数据的一致性和正确性。
在选择软件体系结构风格时，需要综合考虑项目的需求、性能要求、可扩展性和可维护性等因素。
比如，对于大规模数据处理的系统，可以选择数据流体系结构；对于需要支持多个客户端的系统，可以选择客户端-服务器体系结构；对于需要灵活响应事件和需求变化的系统，可以选择事件驱动体系结构等。
此外，还可以结合多种体系结构风格，创建混合体系结构。
软件体系结构设计中的架构风格分析
软件体系结构设计中的架构风格分析在软件体系结构设计中，架构风格是一种用于描述、定义和实现复杂软件系统的基本框架结构和组织方式的概念。
它关注的是软件系统的整体结构和组成，而不是关注具体实现细节。
架构风格提供了一种规范化的、可重用的设计思路，有效提高了软件系统的可靠性、稳定性、可维护性和可重用性。
本文将以软件体系结构设计中的架构风格为主题，探讨架构风格在软件设计中的应用和优势。
一、什么是架构风格？架构风格是一种通用的、模板化的架构设计方案，提供了对于软件系统的组织和结构方式、各个组件之间的关系和接口的一种标准化的描述。
架构风格不同于具体实现，而是关注系统层面的大局，提供了一种模块化、分层、可组合、可重用的设计模式。
一种常见的架构风格是层次结构风格，该风格将软件系统分为不同的层次，每个层次实现特定的功能，层次之间通过接口进行通讯。
二、架构风格的核心概念架构风格有三个核心概念：组件、连接和配置。
组件：组件是软件系统的基本构建块。
每个组件代表一个可以单独编写、编译和测试的软件部分，对外提供接口或服务，对内采用特定的实现方式完成逻辑功能。
连接：连接是不同组件之间的通讯方式。
连接有多种类型，比如消息传递、共享数据、远程调用等方式。
配置：配置是指组件之间的不同部署方式和连接关系。
系统配置可以决定软件系统的性能、可靠性和可扩展性。
三、常见架构风格1.层次结构风格层次结构风格是一种将软件系统分为不同层次的架构设计方案，每个层次实现特定的功能，在层次之间通过接口进行通讯。
该风格将软件系统分成三个部分：表示层、业务逻辑层和数据层。
表示层负责与用户交互，业务逻辑层负责完成业务逻辑的处理，数据层负责数据存储和管理。
2.客户端-服务器风格客户端-服务器风格是一种在软件系统中将服务提供者和客户端分开的架构设计方式。
服务提供者在服务器端提供服务，客户端通过网络连接访问服务器端的服务。
该风格可以将应用程序逻辑和数据存储分离，从而提高系统的可用性和灵活性。
《软件体系结构风格》课件
应用领域：Web 应用程序、企业级 应用、移动应用等
优点：易于维护、 扩展性好、安全性 高
实践应用案例： Google、 Facebook、 Amazon等公司的 Web应用程序
分布式对象风格的实践应用
特点：松耦合、高内聚、可扩展性 应用场景：大型企业级应用、分布式系统 技术实现：RPC、SOAP、RESTful等 案例：亚马逊、谷歌、Facebook等公司的分布式系统
开发团队：考虑团 队的技术水平、经 验、技能等
技术趋势：考虑当 前和未来的技术发 展趋势，如云计算 、大数据、人工智 能等
成本预算：考虑开 发、维护、升级等 成本预算，选择合 适的体系结构风格
软件体系结构风格的适用场景
软件体系结构风格的优缺点分析
Part Five
软件体系结构风格 的实践应用
集中式风格的实践应用
软件体系结构风格是软件设计的重要组成部分，它直接影响到软件的可维护性、可扩 展性和可重用性。
软件体系结构风格分类
模块化风格：将系统划分 为多个模块，每个模块负 责特定的功能
分层风格：将系统划分为 多个层次，每个层次负责 特定的功能
管道与过滤器风格：将系 统划分为多个过滤器，每 个过滤器负责特定的功能
三层C/S风格
特点：客户端和服务器端分离，中间层负责数据传输和处理
优点：客户端和服务器端可以独立开发，便于维护和升级
缺点：中间层需要处理大量数据，可能导致性能瓶颈 应用场景：适用于需要大量数据处理和传输的场景，如银行、证券等金 融行业。
浏览器-服务器风格
特点：客户端和 服务器端分离， 客户端负责用户 界面，服务器端 负责数据处理和 存储
面向对象风格：将系统划 分为多个对象，每个对象 负责特定的功能
软件体系结构风格
软件体系结构风格 ⾸先，我们需要先明确⼀个概念，什么叫软件体系结构的风格？定义便是：描述某⼀特定应⽤领域中系统组织⽅式的惯⽤。
即，定义了⽤于描述系统的术语表和⼀组指导构建系统的规则。
这⽅便了软件⼤粒度的重⽤。
因此，当⼈们使⽤常⽤的，规范的⽅式来组织时，即可使别的设计师很容易理解系统的体系结构。
下⾯是⼀些常⽤的软件体系结构风格 （⼀）经典软件体系结构风格 1.数据流风格：批处理序列，管道与过滤器 2.调⽤/返回风格：主程序与⼦程序，⾯向对象风格，层次结构 3.独⽴构件风格：进程通信，事件系统 4.虚拟机风格：解释器，基于规则的系统 5.仓库风格：数据库系统，超⽂本系统，⿊板系统 （⼆）客户/服务器风格 通过⼀台物理上与宿主机相连接的⾮智能终端来实现宿主机上的应⽤程序。
C/S软件体系结构是基于资源不对等，且为实现共享⽽提出的 （三）三层C/S结构风格 表⽰层负责处理⽤户的输⼊和向⽤户输出； 功能层负责建⽴数据库的连接，根据⽤户的请求⽣成访问数据库的SQL语句，并把结构返回给客户端 数据层负责实际的数据库存储和检索，相应功能层的数据处理请求，并将结构返回给功能层 （四）浏览/服务器风格 是上述三层C/S应⽤结构的⼀种实现⽅式，其具体结构为：浏览器/Web服务器/数据库服务器 （五）公共对象请求代理体系结构 使对象可以透明地发出请求和获得应答，从⽽建⽴起⼀个异质的分布式应⽤环境 （六）正交软件体系结构 由组织曾和线索的构件构成。
层是由⼀组具有相同抽象级别的构件构成。
线索是⼦系统的特例，由完成不同层次功能的构件组成。
每⼀条线索完成整个系统中相对独⽴的⼀部分功能。
每条线索的实现与其他线索的实现⽆关或关联很少，在同⼀层中不存在相互调⽤。
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第三章: 软件体系结构风格 第三章
15
第3章 软件体系结构风格 CORBA技术规范
对象适配器
3.6 公共对象请求代理体系结构
在CORBA中，对象适配器用于屏蔽ORB内核的 实现细节，为服务器对象的实现者提供抽象接口，以 便他们使用ORB内部的某些功能。这些功能包括服务 器对象的登录与激活、客户请求的认证等。
第三章: 软件体系结构风格 第三章
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第3章 软件体系结构风格 CORBA技术规范
3.6 公共对象请求代理体系结构
服务请求的实现方式 关于对象请求的实现方式，CORBA规范中定义客户 程序可以用动态调用接口（DII，Dynamic Invocation Interface）方式或通过OMG IDL文件经编译后在客户端 生成的桩（Stub）方式提出服务请求。 这两种实现方式的区别在于通过OMG IDL桩（Stub） 文件方式实现的调用请求中，客户能够访问的服务对象方 法取决于服务对象所支持的接口；而动态调用接口调用方 式则与服务对象的接口无关。尽管实现调用请求的方式有 所区别，但客户发出的请求服务调用的语义是相同的，服 务对象不去分析服务请求提出的方式
第三章: 软件体系结构风格 第三章 20
主要的CORBA产品
Orbix (C++, Java)、ORBacus(C++、Java）： IONA公司 VisiBroker (C++，Java)：原Visigenic Software 公司，被Borland收购 OmniORB(C++)：AT &T NEO/JOE（Java)：Sun公司 ORB Plus：HP公司 PowerBroker/CORBAPlus： Expersoft公司
第三章: 软件体系结构风格 第三章
21
中间件
最早具有中间件技术思想及功能的软件是IBM在 60年代开发的CICS（Customer Information Control System）。80年代初期，Sun 公司开发了一 种最早的中间件，作为其开放网络体系结构的一部分， 这种中间件是基于RPC协议的。但由于CICS不是分布 式环境的产物，而Sun公司开发的不是完整的中间件产 品，因此人们一般把Tuxedo作为第一个严格意义上的 中间件产品，Tuxedo是在1984年由AT&T的贝尔实验 室开发完成的。
第三章: 软件体系结构风格 第三章 18
ORB体系结构回顾
是ORB最关键的部分， (服务器) 负责请求的通信设施： Operation( ) 对象实现 客户机 •对象的定位 out args + return valus •编组与解组 •启动初始服务 ORB内核提供的服务对象接口， 静态 •屏蔽底层网络细节 动态 访问某个对象实现所提供的服务 同时为客户方和对象实现方所见， 骨架接口 IDL骨架 IDL骨架 对象引用的生成、维护， ORB 可直接为应用程序所使用。 •提供接口库和其它的API 的程序。根据其接口了解其逻辑结 静态 动态调用 所定义的IDL接口的真正实现。 IDL存根 IDL存根 构，并通过调用掌握对象的行为 接口 接口 对象适配器 方法调用、对象的激活与终止、 可用语言： C, C++, Java, 实现库 接口库 对象定位等功能。 Smalltalk, Ada … ORB 核 GIOP/IIOP •BOA：Basic Object Adapter 服务的静态接口。 对象的IDL 接口定义的存储、 当客户程序要调用远程对象上的方法时，首先要得到这个远程对象的引用，之后就可以 D •POA：Portable Object Adapter II在Server方的对应。 存储允许ORB的定位和激活 由IDL编译程序自动生成。 像调用本地方法一样调用远程对象的方法。当发出一个调用时，实际上ORB会截取这个 分布和管理。客户对象可以在运行 允许动态地构造对象调用。 NETWORK 静态IDL存根在Server侧的对应。 DSI从进入的消息找出调用 对象实现的信息，如Server 调用（通过客户Stub完成），因为客户和服务器可能在不同的网络、不同的操作系统上 在客户端，如同一本地调用， 时查阅接口仓库的内容，获得对象 客户机可推迟到运行时选择 甚至用不同的语言实现，ORB还要负责将调用的名字、参数等编码成标准的方式 由IDL编译程序自动生成。 的目标对象及相应的方法， 支持的类、实例化对象、 是远程SERVER对象的代理。 实现的IDL接口信息，从而 (称Marshaling)通过网络传输到服务器方（有时在同一台机器上也如此），并通过将参 对象的实现接口和操作。并提供运行时的连接机制。 图3-3 CORBA ORB的体系结构 这些对象的ID等运行时信息。 第三章: 软件体系结构风格 向对象实现发出请求。 第三章 19 数Unmarshaling的过程，传到正确的对象上（这整个过程叫重定向，Redirecting），服务
第三章: 软件体系结构风格 第三章 17
动态调用的大致过程
在请求对象上调用相应的方法， 将请求发送出去。有三种方法： •同步：使用invoke（） •延迟同步：使用send_deferred() 和get_response() •单向调用：使用send_oneway() •获得接口名字： 对接口库调用lookup_name() 在目标对象的引用上调用 去寻找它想调用的方法， get_Interface()方法 然后调用describe（） 去获得这个方法的全部IDL定义。 在ORB上调用creat_request() 如用create_list()创建列表， 来创建请求，将方法名、参数列表 用add_item将参数加进列表。 以及返回值的指针传递给这个请求
第三章: 软件体系结构风格 第三章
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第3章 软件体系结构风格 对象管理结构
3.6 公共对象请求代理体系结构
第三章: 软件体系结构风格 第三章
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第3章 软件体系结构风格
3.6 公共对象请求代理体系结构
第三章: 软件体系结构风格 第三系结构
第三章: 软件体系结构风格 第三章
C++
第三章: 软件体系结构风格 第三章
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第3章 软件体系结构风格 CORBA技术规范
接口池
3.6 公共对象请求代理体系结构
CORBA的接口池包括了分布计算环境中所有可用 的服务器对象的接口表示。它使动态搜索可用服务器 的接口、动态构造请求及参数成为可能。
第三章: 软件体系结构风格 第三章
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第3章 软件体系结构风格 CORBA技术规范
第三章: 软件体系结构风格 第三章
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定义异构环境下对象透明地发送 由CORBA支持的顶层业务对象 请求和接收响应的基本机制。 和应用系统,是针对特定应用 支持客户程序与对象实现在一个 开发的接口 分布式环境中通信。
可用于大多数应用领域的面向 终端用户的工具接口 水平公用设施：领域间可共享 垂直公用设施：面向某个领域 基于分布式对象的所有应用程序 都可能用到的通用服务的接口
软件体系结构
孟博 计算机科学学院 mengscuec@
第三章: 软件体系结构风格 第三章
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课程内容
软件体系结构概论 软件体系结构建模 软件体系结构风格 软件体系结构描述 动态软件体系结构 Web服务体系结构 基于体系结构的软件开发 软件体系结构的分析与测试 软件体系结构评估
第三章: 软件体系结构风格 第三章
in args
器对象完成处理后，ORB通过同样的Marshaling/Unmarshaling方式将结果返回给客户。
第3章 软件体系结构风格 特点
3.6 公共对象请求代理体系结构
引入中间件作为事务代理，完成客户机向服务对象方（Server） 提出的业务请求。 实现客户与服务对象的完全分开，客户不需要了解服务对象的 实现过程以及具体位置。 提供软总线机制，使得在任何环境下、采用任何语言开发的软 件只要符合接口规范的定义，均能够集成到分布式系统中。 CORBA规范软件系统采用面向对象的软件实现方法开发应用 系统，实现对象内部细节的完整封装，保留对象方法的对外接口 定义。
第三章: 软件体系结构风格 第三章 12
Client Side
C C++
IDL IDL
Object Implementation Side
COBOL
IDL IDL
C
COBOL
IDL IDL
Ada
ORB
IDL
ORB
IDL IDL
Ada
IDL IDL IDL
Small talk
Small talk JAVA JAVA
第三章: 软件体系结构风格 第三章
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第3章 软件体系结构风格
CORBA主要版本的发展历程
3.6 公共对象请求代理体系结构
1998年9月，OMG发表了CORBA 2.3版，增加了支持 CORBA对象的异步实时传输、服务质量规范等内容。目前， 宣布支持CORBA 2.3规范的中间件厂商包括Inprise、Iona、 BEA System等著名的CORBA产品生产商。 2002年8月，CORBA规范3.0，在CORBA3.0 规范中去掉 了MiniCORBA和实时CORBA。
接口定义语言
3.6 公共对象请求代理体系结构
CORBA利用IDL统一地描述服务器对象（向调用者提供服务 的对象）的接口。IDL本身也是面向对象的。它虽然不是编程语 言，但它为客户对象（发出服务请求的对象）提供了语言的独立 性，因为客户对象只需了解服务器对象的IDL接口，不必知道其 编程语言。 IDL语言是CORBA规范中定义的一种中性语言，它用来描述 对象的接口，而不涉及对象的具体实现。 在CORBA中定义了IDL语言到C、C++、SmallTalk和Java 语言的映射。
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第3章 软件体系结构风格