软件体系结构2-04层次体系结构

② 继承型：面向对象系统中的分类结构；
超类使用子类提供的服务，子类继承超类固有的属性 优缺点：高层可根据需要改写低层提供的服务； 超类／子类的依赖关系影响了结构的可修改性 适用场合：面向对象的软件设计
ห้องสมุดไป่ตู้ 4. 优缺点评价
优点： ① 支持层次抽象过程的渐进式设计 ② 支持基于接口的系统功能扩充 ③ 提供层次独立性级别的可重用环境
① 设计内容分层／分块组织，
形成纵向（分层）和横向（分块）的功能分割体系； 纵向体现层间关联，横向体现层内功能 ② 层间信息交换需要以接口／协议的形式进行 接口：功能互操作和数据互交换的调用服务与连接机制
协议：通信体在连接交互过程中应共同遵守的规约
2. 结构组成：基于“调用—返回”原理和接口互连机制
一般不可跨层次进行数据通信
讨论1：一般通信协议的组成
语义部分：决定交互双方的对话类型 语法部分：决定交互双方的对话格式 交换规则：决定交互双方的应答关系 关联：构件协议
协议∷＝（协议名，状态表，身份认证表）
状态表∷＝｛状态，转换，映射方法｝ 身份认证表∷＝｛身份标识，描述信息｝ 讨论2：层次结构中的 Push／Pull机制 推式机制：高层 低层 请求－调用方法
(3) 接口与协议：OSI／RM与Internet协议集见下图
拉式机制：低层
高层
通知－回调方法
层次结构中应避免拉式机制（强依赖）
讨论3：层次结构的变异
① 松弛型：层间约束条件放松，允许跨层次的交互通信；
每一层可使用所有下层的服务，而不限于相邻层 优缺点：提高了服务的灵活性；牺牲了软件的可维护性 适用场合：可用于系统软件（少修改，对性能要求高） 不宜用于应用软件（应用多变，对可维护性要求高）
④ 把代码变化的影响限制在本层内
缺点： ① 可维护性较差（改变结构或行为时，会引起连锁效应） ② 数据通信效率较低（可能存在多层次的数据传送） ③ 层次间的功能冗余会增加系统运行的开销
④ 找出正确的层次划分及结构关系并非易事
2.3.2 层次结构的应用实例
1. 层次模型的设计过程
① 定义设计目标：设计对象（S，A），分层标准，模型层数 ② 层内功能描述：层次命名，功能／任务描述， 方法（面向过程，面向对象） ③层次接口定义：黑盒原则，灰盒原则，白盒原则
② 调用／返回关系:
自顶向下的调用：把高层请求映射成低层的基本操作
例如，层 K 把层 K+1 发出的请求， 转换成对层 K－1 层的多个请求 自底向上的返回：把低层处理结果发送给高层（提供服务） 并释放控制权
③ 部件功能：作为一个虚拟机，屏蔽掉低层的处理细节，
但不一定采用解释执行和状态模拟工作方式； 提供过程调用操作；为高层提供连接服务 ④ 连接功能：以协议形式，定义部件间的交互／合成规则 ⑤ 语义约束：每一层至多和相邻的上下层存在交互关系，
第 4 讲：层次体系结构 2.3 层次体系结构 2.3.1 层次结构组成原理
1. 设计思想
2. 结构组成 3. 技术特征 4. 优缺点评价 2.3.2 层次结构的应用实例
1. 层次模型的设计过程
2. ISO／OSI参考模型
2.3 层次体系结构
学科关联：计算机网络，操作系统，数据库，工作流参考模型
层次结构：是一种基本的体系结构设计风格； 也是一种普遍适用的软件设计方法与通用抽象原则 2.3.1 层次结构组成原理 1. 设计思想：问题抽象层次化，层间交互接口化
② 层次结构的正确画法
3. 技术特征
分层／分块＋调用／返回＋接口／协议 ① 结构分层／层内分块：层间工作过程遵循调用／返回原理 层间耦合采用接口／协议机制 层内功能实现为基于虚拟机的抽象基（接口／实现程序）
结构优化：可引入客户／服务计算逻辑（集中式系统）
甚至引入客户／代理／服务计算逻辑（分布式系统）
④层间协议说明：采用的协议格式，
层间的调用—返回限制，出错处理 ⑤ 确定邻层通信：推模型（高 → 低的调用请求） 拉模型（避免依赖，引入回调） ⑥ 设计优化：高层—服务综合化，低层—服务原子化；
层间耦合弱化；错误处理
2. ISO／OSI参考模型（层次模型的精华）
网络体系结构参考模型分析：层次，服务，接口，协议 (1) 层次划分：7个功能层次 (2) 服务功能—应用设计目标定位 ① 设备连接：介质连接，位流传输；Modem接口
区别：参数连接，事件连接，操作链连接 每一层作为一个抽象基体，包括三部分： ① 构成系统的部件（一个虚拟机的实现：过程调用） ② 部件间的连接（接口说明，上下文约定，合成规则）
③ 行为操作的语义约束（层间交互／层内的限制条件）
讨论1：层次模型设计的核心理念
(1) 层次：模型复杂度的纵向分割 可分解可重叠的分块单元的迭放次序 关联 粒度：可封装可重用的独立分块的大小程度
② LAN构成：设备互连，数据流传输；Bridge接口
③ LAN互连：路由选择，拥塞（流量）控制；Router接口 ④ WAN通信：网间数据传输，可靠性／安全性控制 ⑤ 数据通信：会话连接，交互管理，同步控制 ⑥ 公共表示：数据交换／通信服务的公共表示方法
⑦ Internet服务：网络／设备管理，应用服务；Gateway接口
(2) 功能：模型复杂度的横向分割；单层部件内部所提供的服务
(3) 接口：层间数据交换的连接机制
层内功能抽象的封装机制 避免层间共享
（signature）
（wrapper） （松化耦合）
(4) 协议：接口语境即上下文（context）描述（状态／转换集） 接口与实现之间调用服务应遵守的顺序性等限定
讨论2：① 层次模型的复杂性：层间接口／协议