软件体系结构风格综述
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。
软件体系结构风格综述
LOGO
数据抽象和面向对象组织
对象A
对象B
优点：对象对它的客 户隐藏了自己的表示, 所以对象可以不影响 这些客户就改变其实 现方法
对象C
缺点：对象之间的交互 必须知道对方的标识,增 强了对象之间的依赖关 系,降低了独立性。而且 一旦一个对象身份改变 , 则必须修改所有与之相 关的对象,进而可能带来 副作用问题。
LOGO
参考文献
[1]GARLAN D ,SHAW M. An Introduction to Software Architecture[R] . CMU-CS94-166 ,1994. [2]Liliana Dobrica and Eilaniemela. A Survey on Software Architecture Analysis Methods[J]. IEEE Transactions on Software Engineering,2002, 28(7):638- 653. [3]SHAW M, CLEMENTS P . A field guide to boxology : preliminary classification of architectural styles for software systems[C]//Proc of the 21st International Computer Software and Applications Conference . Washington DC: IEEE Computer Society , 1997: 6-13. [4]ABOWD G, ALLEN R, GARLAN D. Using style to understand descriptions of software architecture[J] .Software Engineering Notes , 1993 , 18(5) : 9-20 . [5]PERRY D E, WOLF A L . Foundations for the study of software architecture[J] . ACM SIGSOFT Software Engineering Notes ,1992, 17(4) : 40-52 . [6]李树澍.软件体系结构风格综述[J]. 安庆师范学院学报, 2006,12(4):1-4. [7]何炎祥,黄浩,石莉,张戈,李超. 软件体系结构中五种常见风格的剖析[J]. 计算机工 程,2000,26(10):30-32. [8]张广泉. 软件体系结构: 概念、风格与描述语言[J]. 重庆师范学院学 报,2000,17(3):1-5. [9]毛斐巧,齐德昱. 软件体系结构风格研究现状及存在的问题[J]. 计算机应用研 究,2008,25(8):2270-2273.
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。
软件体系结构总结
软件体系结构总结引言软件体系结构是指对软件系统概要设计的抽象表示，它定义了系统的结构组成、各个组件之间的关系以及与外部环境的交互方式。
在软件开发过程中，合理的软件体系结构设计能够提高系统的可维护性、扩展性和复用性。
本文将从软件体系结构的概念、常见的体系结构风格以及体系结构设计原则进行总结。
软件体系结构概念软件体系结构是对软件系统进行高层次抽象的表示，能够描述系统的组成部分以及这些部分之间的关系。
它提供了一个框架，用于指导软件系统的开发和演化。
软件体系结构通常包括以下几个方面的描述：1.结构元素：指系统中的组件、连接器和配置。
组件是系统中的可替换部分，连接器是组件之间进行通信和协作的媒介，配置是组件和连接器的物理安排。
2.组件关系：描述组件之间的静态关系，比如依赖关系、聚合关系、继承关系等。
3.交互方式：描述组件和连接器之间的动态交互方式，包括数据流、控制流和事件触发等。
4.分析视图：描述软件体系结构的静态特性，通过分析视图可以发现系统中的潜在问题和风险。
5.设计视图：描述软件体系结构的具体设计方案，包括组件和连接器的具体实现细节。
常见的体系结构风格在软件体系结构设计中，常见的体系结构风格包括以下几种：1.面向对象体系结构：基于面向对象编程思想，将系统分解为一系列的对象，每个对象封装了数据和操作，通过消息传递进行通信和协作。
2.分层体系结构：将系统分为多个层次，每个层次都有特定的功能和责任，上层层次使用下层层次提供的服务。
3.客户端-服务器体系结构：将系统分为客户端和服务器，客户端发送请求，服务器进行处理并返回结果。
4.数据流体系结构：以数据流为中心，将系统划分为一系列的数据流和处理器，数据流通过处理器进行转换和处理。
5.发布-订阅体系结构：基于事件驱动的编程模式，组件之间通过发布者-订阅者模型进行通信。
不同的体系结构风格适用于不同的应用场景，根据系统的需求和特点选择合适的体系结构风格是非常重要的。
体系架构设计综述：原理,实践与未来发展
体系架构设计综述：原理，实践与未来发展一、引言体系架构设计是软件工程和系统工程中的核心环节，负责定义系统的整体结构，组件间的关系，以及决定系统如何与外部环境进行交互。
好的体系架构设计能够提升系统的质量，灵活性，可维护性，和性能。
本文将详细探讨体系架构设计的原理，当前主流的实践方法，以及未来的发展趋势。
二、体系架构设计的原理1. 分离关注点：通过将不同的问题和关注点分离到不同的组件或层次中，使得系统更加模块化，降低复杂性。
2. 抽象：隐藏复杂细节，只暴露必要的接口和信息，使得用户可以更加简单地理解和使用系统。
3. 封装：将数据和操作封装在一起，隐藏内部状态和实现，只通过定义好的接口进行交互。
4. 继承和多态：通过继承和多态机制，实现代码的重用和扩展，提高开发效率。
三、体系架构设计的实践1. 微服务架构：微服务架构将应用程序拆分成一系列小型的、独立的服务，每个服务都有其专门的业务逻辑和数据库。
这种架构提供了高度的可扩展性、灵活性和可维护性。
2. 面向服务的架构（SOA）：SOA是一种设计方法，它将应用程序拆分成一系列可独立部署的服务，这些服务通过标准的、中立的协议进行通信。
3. 插件架构：插件架构允许第三方开发者为应用程序添加新的功能，而不需要修改应用程序的源代码。
这种架构可以大大提高系统的扩展性和灵活性。
4. 事件驱动架构：事件驱动架构是一种异步的、基于事件的通信模式，它可以在分布式系统中实现高效的数据传输和处理。
四、体系架构设计的未来发展1. 云端原生架构：随着云计算的发展，云端原生架构正在成为主流。
这种架构充分利用了云计算的特性，如弹性伸缩、按需付费、全球分布等，实现了应用程序的高效运行和管理。
2. 无服务器架构：无服务器架构是一种新的计算模式，其中开发者无需管理服务器等基础设施，只需编写和上传代码，由云服务提供商负责底层的资源调度和管理。
3. 人工智能和机器学习驱动的架构：随着人工智能和机器学习技术的发展，未来的体系架构设计将更加智能化，能够自动学习、优化和调整自身的结构和行为。
软件体系结构综述
软件体系结构综述计算机应用专业赵诚 070321169随着计算机应用的日益普及，人们对软件的需求量急剧增加。
起初，人们把软件设计的重点放在数据结构和算法的选择上。
随着软件系统规模越来越大，越来越复杂，新的问题也随之而来, 大量实践统计表明:系统软件开发中，70%的错误是由软件设计阶段引入的; 而且错误在系统中存在的时间越长则越难发现, 解决这些错误的代价也越高，于是整个系统的结构和规格说明逐渐占有了重要的位置，软件体系结构这一概念也应运而生。
它成为了沟通软件需求和软件设计的一座桥梁。
1、软件体系结构的定义对于软件体系结构的定义，至今还没有一个统一的、得到广泛认可的解释，很多软件体系结构学者都提出了各自对体系结构的概念与定义。
软件体系结构的最核心概念有构件、连接件、配置、端口和角色。
构件是具有某种功能可重用的软件基本单元，表示软件系统中主要的计算元素和数据存储单元。
连接件表示了构件之间的交互，是构件与构件之间建立和维持行为关联和消息传递的途径。
包括实现构件之间的交互机制和管理这些交互的原则（协议）。
配置表示了构件和连接件之间的拓扑结构和逻辑约束，它是构件和连接件的集合。
总之，软件体系结构为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象，由构成系统的元素的描述、这些元素的相互作用、指导元素集成的模式以及这些模式的约束组成。
软件体系结构不仅定义了系统的组织结构和拓扑结构，而且表示了系统的需求和构成系统的元素之间的对应关系提供了设计决策的基本原理和约束条件。
2、软件体系结构的风格软件体系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。
它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。
2.1数据流系统数据流是一种将数据从输入端显式的输送到输出端的体系结构风格。
数据流风格的构件是数据的处理单元，连接件是连接处理单元的通道。
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。
[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
九种软件体系风格的个人理解
九种软件体系风格的个人理解软件体系风格是指在软件设计和开发过程中，根据特定的需求和目标，采用不同的架构和设计模式来组织和管理软件系统的整体结构和组件之间的关系。
以下是我对九种常见软件体系风格的个人理解：1. 分层体系风格（Layered Architecture），将软件系统划分为多个层次，每个层次都有特定的功能和责任，层与层之间通过接口进行通信，实现了高内聚、低耦合的设计。
2. 客户端-服务器体系风格（Client-Server Architecture），将软件系统划分为客户端和服务器两个独立的部分，客户端发送请求给服务器，服务器处理请求并返回结果，实现了分布式计算和资源共享。
3. 面向服务体系风格（Service-Oriented Architecture，SOA），将软件系统划分为一组自治的服务，服务之间通过标准化的接口进行通信，实现了松耦合、可重用和可组合的设计。
4. 事件驱动体系风格（Event-Driven Architecture），通过事件的产生和处理来驱动软件系统的运行，组件之间通过事件进行通信，实现了松耦合和异步处理。
5. 领域驱动体系风格（Domain-Driven Design，DDD），将软件系统划分为领域模型和领域逻辑，通过对领域模型的深入理解和设计，实现了高度可维护和可扩展的系统。
6. 基于组件体系风格（Component-Based Architecture），将软件系统划分为一组可独立开发和部署的组件，组件之间通过接口进行通信，实现了可重用和可替换的设计。
7. 微服务体系风格（Microservices Architecture），将软件系统划分为一组小型、自治的服务，每个服务都有自己的数据库和业务逻辑，通过轻量级通信机制进行通信，实现了高度可伸缩和可维护的系统。
8. 面向对象体系风格（Object-Oriented Architecture），将软件系统划分为一组对象，对象具有属性和方法，通过消息传递进行通信和交互，实现了封装、继承和多态的设计。
第7章软件体系结构风格与设计模式
第7章软件体系结构风格与设计模式软件体系结构风格和设计模式是软件开发中非常重要的概念。
软件体系结构风格是指一种通用的架构模式，它定义了软件系统中各个组件之间的关系和交互方式，从而使系统更具有可伸缩性、可维护性和可重用性。
而设计模式则是针对特定问题的解决方案，它提供了一套经过验证的重复使用的设计解决方案。
常见的软件体系结构风格包括客户-服务器架构、分层架构、面向服务架构和事件驱动架构等。
每种架构风格都有其特定的优势和适用场景。
客户-服务器架构是最常见的架构风格之一，它将一个软件系统划分为客户端和服务器端两个部分。
客户端负责与用户进行交互，而服务器端负责处理客户端的请求并提供相应的服务。
这种架构风格适用于用户和服务器之间需要传输大量数据的系统，例如网页应用程序和数据库系统。
分层架构是将一个软件系统划分为多个层次的架构风格。
每个层次都有特定的功能，通过定义明确的接口进行通信。
这种架构风格使得系统各个层次的组件可以独立地进行修改和扩展，提高了系统的可维护性和可扩展性。
常见的分层架构包括三层架构和MVC架构。
面向服务架构（SOA）是一种基于服务的架构风格，它将一个软件系统划分为多个独立的服务，并通过定义明确的接口和协议进行通信。
这种架构风格使得系统可以通过组合现有的服务来构建更复杂的功能，提高了系统的可重用性和灵活性。
常见的面向服务架构包括微服务架构和企业服务总线（ESB）。
事件驱动架构是一种基于事件和消息传递的架构风格，它将一个软件系统划分为多个组件，这些组件通过事件和消息进行交互。
这种架构风格使得系统可以响应各种事件和消息的变化，提高了系统的灵活性和可扩展性。
常见的事件驱动架构包括消息队列和发布-订阅模式。
设计模式是针对特定问题的解决方案，它提供了一套经过验证的重复使用的设计解决方案。
常见的设计模式包括单例模式、工厂模式、观察者模式和装饰者模式等。
每个设计模式都有其特定的应用场景和解决方案，可以帮助开发人员更好地设计和实现软件系统。
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。
软件体系结构研究综述
软件体系结构研究综述软件体系结构是指软件系统的总体结构和组成部分之间的关系和约束。
随着软件的复杂性不断增加，软件体系结构的研究也变得越来越重要。
本文旨在对软件体系结构的研究进行综述，并着重介绍软件体系结构的定义、分类、演化、评价以及未来发展趋势等方面。
一、软件体系结构的定义1. 系统的分层：将系统分解成若干层次，每一层次都可看作是一个新的系统。
3. 组件化设计：组件是系统中可独立部署和运行的单元，组件的设计需要考虑组件的接口、协议和协同关系等问题。
4. 多层次架构：分层结构是一种典型的多层次架构，其特点是每一层次都依赖于其下一层次。
1. 按照系统结构的层次分类：分层结构、客户端-服务器结构、管道过滤器结构等。
3. 按照系统的应用场景分类：Web应用程序结构、分布式系统结构、智能系统结构等。
4. 按照系统内部的交互方式分类：中心化结构、分布式结构、松散耦合结构等。
5. 按照系统的开发阶段分类：需求分析阶段的体系结构、设计阶段的体系结构、实现阶段的体系结构等。
1. 体系结构的变化：体系结构的变化主要由于需求的变化、技术的更新以及组织结构的变化等原因。
2. 体系结构的重构：体系结构的重构通常是在出现问题或存在性能瓶颈时进行的，目的是优化系统的性能和可维护性。
3. 体系结构的演变：体系结构的演变是指系统的架构随着时间的推移而逐渐变化，这种变化通常是渐进式的。
1. 功能性评价：评估体系结构是否满足系统需求，以及是否实现有效的分离和解耦，具有高可扩展性和重用性。
2. 非功能性评价：评估体系结构的性能、可用性、安全性、可维护性、可移植性和可扩展性等。
1. 服务化和微服务：将软件系统划分成若干个可独立部署和运行的服务单元，将有助于提高系统的灵活性和可维护性。
2. 自适应软件体系结构：引入自动化机制，对软件系统的组件进行动态分配和配置，从而使其在运行时做出适应性的决策，提高系统的性能和可用性。
3. 云计算：将软件系统部署在云平台上，使系统具有高可扩展性和高度灵活性，可以根据需要动态扩展系统的资源。
几种软件体系结构风格阐述
几种软件体系结构风格阐述软件体系结构是一种抽象的概念，它描述了计算机系统中元素、组件以及它们在系统中的交互方式。
软件体系结构是应用程序的基础，它决定了系统的性能、可靠性和可维护性。
不同的应用场景需要不同的软件体系结构，所以研究和选择适合的软件体系结构对于软件开发至关重要。
本文将介绍几种常见的软件体系结构风格。
1. 分层体系结构分层体系结构是一种将系统分解为逻辑层的体系结构风格。
每个层对系统的某个方面进行抽象和处理，并通过简单的界面与其它层交互。
分层体系结构使得整个系统能够更好地组织和管理，每个层都担负着不同的任务，有助于降低系统的复杂度。
不过，分层体系结构也存在着一些缺点，比如单个层出现问题时会影响整个系统，层与层之间的接口设计也需要考虑，这些都需要额外的编程。
2. 客户端-服务器体系结构客户端-服务器体系结构是一种将系统分为客户端和服务器两部分的体系结构风格。
客户端与用户交互，并向服务器发起请求，服务器在响应请求后返回数据给客户端。
这种风格的优点是可以平衡客户端和服务器的负载，并且客户端和服务器可以独立地发展和维护。
缺点是增加了通信和协调的开销，需要处理并发和同步问题。
3. MVC体系结构MVC体系结构是一种将系统分为模型、视图和控制器三部分的体系结构风格。
模型负责处理数据，视图负责显示信息并与用户交互，控制器则负责协调视图和模型之间的交互。
MVC体系结构的优点是可以提高代码的可维护性和可重用性，提升系统的交互性和可扩展性。
缺点是增加了系统的复杂性。
4. 事件驱动体系结构事件驱动体系结构是一种基于事件响应的体系结构风格。
它通过对事件的监听和相应来处理系统中发生的各种动作。
这种风格的优点是可以降低流程控制复杂度，提升系统的响应速度和实时性。
缺点是事件处理的规则较为复杂，需要考虑事件的顺序和关系。
5. 领域驱动体系结构领域驱动体系结构是一种将系统分为领域层、应用层和基础层三部分的体系结构风格。
每个层都在前一层的基础上进行业务逻辑的处理，基础层提供基础的组件和服务支持，应用层则是系统的业务逻辑实现，领域层则将业务对象进行抽象。
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。
实验一经典软件体系结构风格(一)
实验一经典软件体系结构风格（一）实验一经典软件体系结构风格（一）经典软件体系结构风格（一）是指基于客户-服务器模式的软件架构风格。
该架构风格基于分布式的计算机环境，将软件系统划分为两个主要的组件：客户端和服务器端。
客户端负责用户界面和用户交互，服务器端负责处理业务逻辑和数据存储。
在经典软件体系结构风格中，客户端和服务器端可以运行在不同的计算机上，并通过网络进行通信。
客户端一般运行在用户的工作站，提供用户友好的界面和交互方式。
服务器端通常运行在高性能的计算机上，承担大部分的计算和数据处理任务。
该架构风格的主要优点如下：1.分工明确：客户端负责用户界面和用户交互，服务器端负责业务逻辑和数据处理。
通过明确的分工，可以提高系统的可维护性和可扩展性。
2.高可用性：由于客户端和服务器端可以运行在不同的计算机上，可以通过多个服务器实现系统的高可用性。
当一些服务器发生故障时，系统可以自动切换到其他可用的服务器。
3.灵活性：由于客户端和服务器端是独立的组件，可以根据需要灵活地调整部署和扩容。
例如，可以增加或减少服务器的数量，以适应负载的变化。
4.性能优化：通过将业务逻辑和数据处理任务放在服务器端，可以充分利用服务器的计算和存储能力，提高系统的性能和响应速度。
5.安全性：由于客户端和服务器端通过网络进行通信，可以使用加密技术来保护数据的传输和存储安全。
此外，服务器端可以采用防火墙等安全措施来保护系统免受恶意攻击。
然而，经典软件体系结构风格（一）也存在一些缺点：1.带宽限制：由于客户端和服务器端之间通过网络进行通信，网络带宽可能成为瓶颈，限制系统的吞吐量和响应速度。
2.可靠性：由于系统依赖于网络通信，如果网络发生故障或者其他问题，系统的可靠性可能会受到影响。
3.负载均衡：在分布式环境下，服务器端可能会出现负载不均衡的问题，导致一些服务器的负载过重，而其他服务器的负载相对较轻。
综上所述，经典软件体系结构风格（一）适用于需要分布式计算和数据处理的场景，能够提高系统的可维护性、可扩展性和性能。
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*:+ C01.D E8F= 在一次特定软件体系结构的报告中认为软件体系结构是一个由功能构件组成的抽
象的系统规范 & 主要包括用其行为来描述的功能构件和构件之间的相互连接 ) 接口和关系 ,
收稿日期 # !""#$"%$!& 基金项目 # 国家自然科学基金项目! #"!%’"(’ " $ 安徽省自然科学基金! ")"(!"!"( " $ 安徽省学校拔尖人才基金! ")"!)*"! " $ 安徽 省教育厅自然科学研究项目! !""#+ , "-&. " % 作者简介 # 李龙澍! *-)#$ " & 男 & 安徽亳州人 & 教授 & 博士生导师 & 主要从事智能软件的教学和研究工作 %
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*#+#,,& 年 -./012. 3.441 和 5#.6 78#9 曾这样定义 # 软件体系结构是具有一定形式的结构化元素
! 或称设计元素 "& 包括处理构件 ) 数据构件和连接构件 , 处理构件负责对数据进行加工 & 数据构件是被 加工的信息 & 连接构件把体系结构的不同构建以不同的形式连接起来 , 这一定义在其他的有关软件体 系结构定义中基本上得到了不同形式的体现 ,
图 6 数据抽象和面向对象组织
图 < 分层系统结构风格
面向对象有很多突出的优点 " 抽象是人类认识问题的最基本手段之一 ! 数据抽象是指对每一类对 象进行概括 ! 抽出这类对象的公共性质并用计算机语言加以描述的过程 ! 把具有相同属 性 和 相 同 操 作 的一些对象抽象为一个类 ! 这些对象都是这个类的实例 " 封装是面向对象风格的又一个特点 ! 它是一种 信息隐臧技术 ! 在面向对象系统中 ! 通过封装 ! 可以将一部分属性和操作隐藏起来 ! 不让使用者访问 ! 另 一部分作为类的外部接口 ! 使用者可以访问 ! 这样可以对属性和操作的访问权限进行合理控制 ! 减少模 块之间的相互影响 ! 降低出错的可能性 " 继承是新建的类从已有的类那里得到已有的特征 ! 已有的类称 为基类或父类 ! 由继承基类产生的新建类称为派生类或子类 ! 继承有效地实现了软件的重用 ! 增强了系 统的可扩充性 " 数据抽象和面向对象组织风格也有一定缺点 ! 对象之间的交互必须知道对方的标识 ! 增 强了对象之间的依赖关系 ! 降低了独立性 " 分层系统 !" $# 分层系统 78$91)1. :9(%1;(5 将整个软件系统组成一个层次结构 ! 系统的每个中间层既要为上次提供 服务 ! 又要调用下层的功能 " 图 < 显示了典型的三层分层系统结构 " 表示层是系统的用户接口部分 ! 由用户界面代码组成 ! 它担负着用户与应用间的对话功能 ! 使用功 能层提供的服务 ! 不直接访问后台数据库 " 它用于检查用户从输入设备发出的输入的数据 ! 并且显示输 出的数据 " 为使用户能直观地进行操作 ! 一般使用图形用户接口 ! 操作简单 # 易学易用 " 在变更用户接口 时 ! 只需改写显示控制和数据检查程序 ! 而不影响其他两层 " 检查的内容也只限于数据的形式和取值的 范围 ! 不包括有关业务本身的处理逻辑 " 功能层相当于软件系统的本体 ! 它是将具体的业务处理逻辑编入程序中 " 对于较大的系统 ! 功能层 可以进一步分成若干层 " 表示层和功能层之间的数据交往要尽可能简洁 " 数据层就是数据库管理系统 ! 负责管理对数据库数据的读写 " 数据库管理系统必须能迅速执行大 量数据的更新和检索 ! 满足功能的需求 " 分层风格有效支持了软件设计的逐级抽象 ! 具有较好的可扩展性 ! 支持软件复用 ! 但也要注意降低 层次之间的耦合程度 " 数据中心系统 !" %#
随着计算机应用的日益普及 & 人们对软件的需求量急剧增加 % 但是 & 计算机软件开发技术却远远没 有跟上硬件技术的发展 & 使得软件开发的成本逐年剧增 % 更为严重的是 & 软件的质量没有可靠的保证 % 软件开发的速度与计算机普及的速度不相适应 & 软件的质量与应用的要求不相适应 & 软件开发 技 术 已 经成为影响计算机系统发展的 ’ 瓶颈 ("#$%% &’ 世纪 (’ 年代的软件危机使得人们开始重视软件工程的研 究 % 起初 & 人们把软件设计的重点放在数据结构和算法的选择上 & 随着软件系统规模越来越大 ) 越来越 复杂 & 整个系统的结构和规格说明显得越来越重要 & 软件危机的程度日益加剧 & 现有的软件工程方法对 此显得力不从心 * 对于大规模的复杂软件系统来说 & 对总体的系统结构设计和规格说明比起对计算的 算法和数据结构的选择显得更重要 * 在此种背景下 & 人们认识到软件体系结构的重要性 & 并认为对软件 体系结构的研究将会成为提高软件生产率和解决软件维护问题的新的最有希望的途径 * 软件体系结构的基本概念 */ 0 按照现代软件工程的观点 & 开发一个软件系统的核心问题是怎样把一个大的系统划分成若干个结 构合理的小的子系统 & 也就是系统怎样被分成许多模块 & 模块之间怎样相互作用 & 组合起来有什么样的 整体属性 & 这些问题清楚了 & 软件就具有了体系结构 * 软件体系结构是设计抽象的进一步发展 & 满足了 更好地理解软件系统 & 更方便地开发更大 + 更复杂的软件系统的需要 , 最近几年软件体系结构研究已完 全独立于软件工程的研究 & 成为计算机科学的一个最新的研究方向和独立学科分支 , 许多专家学者从 不同角度和不同侧面对软件体系结构进行了刻画 & 较为典型的定义有 #"#)$%
*&+#,,: 年 ;041 <=0/ 和 -0>?@ A04B02 认为软件 它由元素 )
连接以及它们之间的约束组成 & 其抽象程度超越计算过程中的算法设计和数据结构设计 , 包括总体组 织和全局控制 ) 通讯协议 ) 同步 ) 数据存取 & 以及在各设计方案间进行选择等 & 如全局组织和全局控制结 构 ) 关于通讯 ) 同步与数据存取的协议 & 设计构件功能定义 & 物理分布与合成 & 设计方案的选择 ) 评估与 实现 & 粒度和性能等 ,
K4$%$6$44G4%L
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图= 数据抽象和面向对象组织 !" !#
管道和过滤器
数 据 抽 象 和 面 向 对 象 组 织 "#$%$ &’(%)$*%+,- $-. /’01*%2,)+1-%1. /)3$-+4$%+,-5 风 格 是 以 抽 象 数 据 类 型和面向对象技术为基础的 ! 它的基本构件是对象 " 数据的结构和它们相应的操作被封装在一个抽象 数据类型里 ! 这个抽象数据类型的实例是对象 ! 对象之间通过传递消息发生联系 " 数据抽象和面向对象 组织风格的结构如图 6 所示 " 方框表示对象 ! 对象之间的弧表示对象之间传递消息 "
F->(+=(;A 等 $ 更为复杂的交互如 <=.*0/AG;0-)0- 通信协议 $ 数据库和应用之间的 HIJ 连接等等 #
配置表示了构件和连接件之间的拓扑结构和逻辑约束 $ 它是构件和连接件的集合 # 构件和连接件 作为一种类型 $ 它们只表示了构件或连接件的属性 $ 并不是它们的实际例子 # 由构件 类 型 生 成 构 件 实 例 $ 由连接件类型生成连接实例 $ 严格地说 $ 配置是构件实例和连接实例的集合 # 在不引起混淆的情况 下 $ 仍称构件实例为构件 $ 称连接实例为连接件 # 构件作为一个封装的实体 $ 只能通过其接口与外部环境交互 $ 构件的接口由一组端口组成 $ 每个端 口表示了构件和外部环境的交互点 # 通过不同的端口类型 $ 一个构件可以提供多个接口 # 一个端口可以 非常简单 $ 如过程调用 $ 也可以表示更为复杂的界面 $ 包含一些约束 & $ 如必须以某种顺序调用的一组过 程调用 # 连接件作为软件体系结构的主要实体 $ 同样也有接口 $ 连接的接口由一组角色组成 $ 连接的每 一个角色定义了该连接件表示的交互的参与者 $ 二元连接件有两个角色 $ 多元连接件 可 以 有 多 于 两 个 的角色 $ 如事件广播有一个事件发布者角色和任意多个事件接受者角色 # 总之 $ 软件体系结构为软件系统提供了一个结构 % 行为和属性的高级抽象 $ 由构成系统的元素的描 述 % 这些元素的相互作用 % 指导元素集成的模式以及这些模式的约束组成 # 软件体系结构不仅定义了系 统的组织结构和拓扑结构 $ 而且表示了系统的需求和构成系统的元素之间的对应关系 $ 提 供 了 设 计 决 策的基本原理和约束条件 # 软件体系结构的风格 !" # 软件体系结构设计表示计算机系统的基础架构 $ 主要从高层描述各组成部分的关系以及它们的接 口 $ 包括系统构件 $ 它们对外可见的性质及它们的关系 # 通过这种表示可以分析软件需求满足的效力 ) 可以相对容易地进行结构修改 ) 可以减少程序构造的风险 # 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重用 # 软件体系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 # 它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 # 一个优秀的 软件 $ 首先要选择合适的软件体系结构风格 $ 可以更好地促进对设计的复用 # 软件体系结构风格的不变 部分使不同的系统可以大粒度地共享同一个实现代码 # 只要系统是使用常用的 % 规范的方法来组织 $ 就 可使别的设计者很容易地理解系统的体系结构 # 以下是经典的软件体系结构风格 # 数据流系统 !" $# 最典型的数据流系统 $’(A(B.>1 H3;A0?;& 风格是管道和过滤器 $2*@0; (/+ M*.A0-;& $ 在软件体系结构的 数据流风格中 $ 每个构件有一套输入集和一套输出集 $ 构件从输入集中得到输入数据流 $ 并且将计算产 生的数据流送给输出集 # 这种风格的构件称作过滤器$M*.A0-;& $ 连接件是输入流和输出流的通道 $ 称作管 道 $2*@0;& # 图 4 是管道和过滤器风格的示意图 $ 其中方框表示过滤器 $ 带箭头的空心线代表管道 # 管道和 过滤器风格的一个重要特性是过滤器之间相互独立 $ 不与其他过滤器共享数据 ) 另一 个 重 要 特 性 是 它 不必知道与自己连接的过滤器的身份标识 $ 只需要从输入管道接受数据 $ 将计算结果送入输出管道 ) 再 一个重要特性是整个系统的结果与系统中过滤器执行的先后顺序无关 # 由于过滤器的独立性 $ 管道和 过滤器风格不适用于交互作用很强的系统 ) 这种风格也有可能导致效率的下降 #