经典：-软件体系结构

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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。

软件体系结构经典问题——KWIC的分析和解决

软件体系结构经典问题——KWIC的分析和解决KWIC作为⼀个早年间在ACM的Paper提出的⼀个问题，被全世界各个⼤学的软件设计课程奉为课堂讲义或者作业的经典。

（FromWiki，FYI，D. L. Parnas uses a KWIC Index as an example on how to perform modular design in his paper "On the Criteria To Be Used in Decomposing Systems into Modules" - Available as ACM Classic Paper）问题陈述：KWIC(Key Word In Context)，Parnas (1972)KWIC索引系统接受⼀些⾏，每⾏有若⼲字，每个字由若⼲字符组成；每⾏都可以循环移位，亦即重复地把第⼀个字删除，然后接到⾏末； KWIC把所有⾏的各种移位情况按照字母表顺序输出•⽬的：考察不同的体系结构对变化的适应能⼒（modifiab ility）•评价准则–处理算法的改变：例如，⾏的移位可在每⾏读⼊后、在所有⾏读⼊后、或当排序要求⼀组移位的⾏时執⾏；–数据表⽰的改变：例如，⾏、字、字符可以不同的⽅式存储；类似地，循环移位后的⾏可以显式或隐式存储（索引和偏移量）；–系统功能的增强：例如，限制以某些“修饰词”(a, an, and等)打头的移位结果；⽀持交互，允许⽤户从原始输⼊表中删除⼀些⾏等；–效率：时间和空间；–复⽤：构件被复⽤的潜⼒。

Solution 1：Main Program/Subroutine with Shared DataElements of Main/Subroutine Architectural style are:Components: FunctionsInteractions: Function callsPattern: Main function controls the calling sequenceThis is the primary organization of many software systems. This style reflects structural/procedural programming language (e.g. C programming language) in which these system are written.•Decompose the overall processing into a sequence of processing steps.–Read lines; Make shifts; Alphabetize; Print results•Each step transforms the data completely.每⼀步完全转换数据•Intermediate data stored in shared memory.–Arrays of characters with indexes带索引的字符数组–Relies on sequential processing串⾏处理Solution 1：Modularization•Module 1: Input–Reads data lines and stores them in “core”.–Storage format: 4 chars/machine word; array of pointers to start of each line.–•Module 2: Circular Shift–Called after Input is done.–Reads line storage to produce new array of pairs: (index of 1st char of each circular shift, index of original line)–•Module 3: Alphabetize–Called after Circular Shift.–Reads the two arrays and produces new index.•Module 4: Output–Called after alphabetization and prints nicely formatted output of shifts–Reads arrays produced by Modules 1 & 3–•Module 5: Master Control–Handles sequencing of the first 4 modules–Handles errorsProperties of Solution 1•Batch sequential processing.•Uses shared data to get good performance.⽤共享数据获得性能•Processing phases handled by control module.–So has some characteristics of main program – subroutine organization.–Depends critically on single thread of control.•Shared data structures exposed as inter-module knowledge.共享数据的结构是所有模块必须知道的–Design of these structures must be worked out before work can begin on those modules. 数据结构的设计必须在其他模块设计开始之前进⾏⽅案优缺点：+系统⾃然分解，符合⼈的处理习惯+数据共享，处理效率⾼+–难以适应数据存储格式和整体处理算法的变化——爲什麽？–系统构件难以⽀持复⽤——爲什麽？仔细参考：。

软件体系结构的定义

软件体系结构是指软件系统中各个组件之间的组织方式和相互关系的抽象表示。

它描述了一个软件系统的整体结构、组成部分及其相互之间的交互关系、通信方式和约束规则。

软件体系结构定义了系统的基本框架，规定了各个模块之间的功能划分、接口设计和数据流动等，是软件系统设计的基础。

软件体系结构通常包括以下几个方面的内容：
组件：软件系统的组成部分，可以是模块、类、对象等。

每个组件负责实现特定的功能，并通过接口与其他组件进行交互。

接口：定义了组件之间的通信规则和交互方式，包括输入和输出的数据格式、方法调用方式等。

结构：描述了组件之间的组织方式和关系，如层次结构、模块化结构、客户端-服务器结构等。

链接：描述了组件之间的连接方式和数据流动路径，如同步或异步通信、数据传输的方式等。

约束：定义了系统中的规范和限制条件，包括性能要求、安全性要求、可扩展性要求等。

通过定义和设计软件体系结构，可以提高软件系统的可维护性、可扩展性和可重用性，同时降低系统开发和维护的复杂性。

软件体系结构还可以帮助开发团队进行模块化的工作分配，提高开发效率和协作能力。

软件体系结构风格

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

3、软件体系结构的定义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。软件体系结构不仅指定了系统的组织结构和拓扑结构，并且显示系统需求和构成系统元素之间的对应关系，提供了一些设计决策的基本原理。
1、MVC（模型-视图-控制）：针对用户界面模型：核心数据封装、逻辑和功能的计算，它独立于具体的界面表达和输入/输出操作。视图：把模型数据等信息以特定形式展示给用户。控制：处理用户与软件的交互操作。它接受用户的输入，将输入反馈给模型，进而实现对模型的计算控制，是使模型和视图协调工作的部件。
2、软件重用的定义软件重用是指在两次或多次不同的软件开发过程中重复使用相同或相近软件元素的过程。可重用软件元素越大，重用粒度越大。
7、基于事件的隐式调用的定义基于事件的隐式调用风格的思想是构件不直接调用一个过程，而是触发或广播一个或多个事件。系统中的其它构件中的过程在一个或多个事件中注册，当一个事件被触发，系统自动调用在这个事件中注册的所有过程，这样，一个事件的触发就导致了另一个模块中过程的调用。
8、基于事件的隐式调用的优缺点优点：（1）为软件重用提供了强大的支持。（2）为系统带来了方便。
end Attendห้องสมุดไป่ตู้e;
16、C2 对体系结构的描述 architecture MeetingScheduler is
conceptual_components Attendee;ImportantAttendee;MeetingInitiator;
connector connector MainConn is message_filter no_filtering; connector AttConn is message_filter no filtering; connector ImportantAttConn is message_filter no filtering;

精品PPT课件--第9章软件体系结构与设计模式

在组织形式上，框架是一个待实例化的完整系统，定义了软件系统的元素和关系，创建了基本的模块，定义了涉及功能更改和扩充的插件位置。典型的框架例子有MFC框架和Struts框架。
9.1 软件体系结构的基本概念
• 体系结构的重要作用
体系结构的重要作用体现在以下三个方面：（1）体系结构的表示有助于风险承担者（项目干系
层次结构具有以下优点: （1）支持基于抽象程度递增的系统设计，使设计者可以把
一个复杂系统按递增的步骤进行分解。（2）支持功能增强，因为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内外层。
9.2 典型的体系结构风格
（3）支持复用。只要提供的服务接口定义不变，同一层的不同实现可以交换使用。这样，就可以定义一组标准的接口，从而允许各种不同的实现方法。
9.1 软件体系结构的基本概念
2．风格
风格是带有一种倾向性的模式。同一个问题可以有不同的解决问题的方案或模式，但我们根据经验，通常会强烈倾向于采用特定的模式，这就是风格。
每种风格描述一种系统范畴，该范畴包括：（1）一组构件（如数据库、计算模块）完成系统需要的某
种功能；（2）一组连接件，它们能使构件间实现“通信”、“合作”
个对象的表示，而不影响其他对象。（2）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。
9.2 典型的体系结构风格
其缺点如下: （1）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。（2）必须修改所有显式调用它的其他对象，并消除由此带来的一些副作用。例如，如果A使用了对象B，C 也使用了对象B，那么，C对B的使用所造成的对A 的影响可能是料想不到的。

软件体系结构知识点完整

1、构件是核心和基础，重用是必需的手段。

2、软件重用是指在两次或多次不同的软件软件开发过程中重复使用相同或相近软件元素的过程。

3、软件元素包括程序代码、设计文档、设计过程、需求分析文档甚至领域知识。

4、把可重用的元素称作软构件，简称为软构件。

5、可重用软件元素越大，就说重用的粒度越大。

6、构件是指语义完整、语法正确和有可重用价值的单位软件，是软件重用过程中可以明确辨识的系统；结构上，它是语义描述、通信接口和代码实现的复合体。

7、面向对象技术达到类级重用，以类为封装的单位。

8、构件模型是对构件本质特征的抽象描述。

三个主要流派，分别是OMG(对象管理组织)的CORBA（通用对象请求代理结构)、Sun的EJB和Microsoft的DOM（分布式构件对象模型）。

9、获取构件的四个途径：（1）从现有构件中获得符合要求的构件，直接使用或作适应性修改，得到可重用构件。

（2）通过遗留工程，将具有潜在重用价值的构件提取出来，得到可重用构件。

（3）从市场上购买现成的商业构件，即COTS构件。

（4）开发符合要求的构件。

10、构件分类方法三大类：关键字分类、刻面分类法、超文本组织方法11、构件检索方法：基于关键字的检索、刻面检索法、超文本检索法和其他检索方法。

12、减少构件修改的工作量，要求工作人员尽量使构件的功能、行为和接口设计更为抽象画、通用化和参数化。

13、构件组装技术：基于功能的组装技术、基于数据的组装技术和面向对象的组装技术。

14、软件体系结构的定义：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。

软件体系结构不仅指定了系统的组织结构和拓扑结构，并且显示了系统需求和构成系统的元素之间的对应关系，提供了一些设计决策的基本原理。

软件体系结构的意义：（1）体系结构是风险承担者进行交流的手段；（2）体系结构是早期设计决策的体现--①软件体系结构明确了对系统实现的约束条件②软件体系结构决定了开发和维护组织的组织结构③软件体系结构制约着系统的质量属性④通过研究软件体系结构可能预测软件的质量⑤软件体系结构使推理和控制更改更简单⑥软件体系结构有助于循序渐进的原型设计⑦软件体系结构可以作为培训的基础；（3）软件体系结构是可传递和可重用的模型。

软件体系结构

软件体系结构随着计算机科学和技术的不断发展，软件开发也越来越重要。

软件体系结构是软件开发中非常关键的一环。

它是指软件系统中各组件之间的关系和交互方式的一种描述方式。

软件体系结构不仅仅是软件系统的设计，还涉及到软件系统的架构、组件、模式等多方面的内容。

软件体系结构的定义软件体系结构是指软件设计时所考虑到的系统结构和组件之间的关系，以及它们之间的交互方式和通信方式。

它是软件系统设计的基础，可以帮助程序员们更好地规划和管理整个项目。

在实际开发过程中，软件体系结构可以将软件系统划分为若干个独立的部分，每个部分可以独立开发，最终组合成一个完整的软件系统。

软件体系结构的重要性软件体系结构在软件开发生命周期的各个阶段都会发挥重要作用。

它可以帮助软件开发者们更清楚地定义系统范围、确定模块之间的关系、减少冲突和风险等。

此外，软件体系结构还可以帮助软件开发者预测系统的变化，让系统更加易维护和扩展。

软件体系结构的种类软件体系结构可以根据不同的标准进行分类。

下面介绍几种常见的分类方式。

1. 根据结构组织按照软件系统的结构组织方式来分类，可以分为：层次体系结构、客户/服务器体系结构、面向对象体系结构等。

层次体系结构将软件系统划分为若干个层次，每个层次尽量保持独立，每个层次只依赖于下一层次，不依赖于上一层次。

这种体系结构的好处是简单易懂，可维护性高。

客户/服务器体系结构是指将软件系统分为服务器端和客户端两部分。

服务器提供各种服务，客户端通过调用服务器端提供的服务来实现自己的功能。

这种体系结构的好处是扩展性好，因为只要增加一台服务器就可以为更多的客户端提供服务。

面向对象体系结构是指将软件系统看成是若干个对象的集合。

每个对象有一些属性和方法，它们之间可以相互调用来完成一些功能。

这种体系结构的好处是维护性好，因为不同对象之间的关系比较简单清晰。

2. 根据数据流方向按照数据流的方向来分类，可以分为：单向体系结构、双向体系结构。

单向体系结构是指软件系统在数据流的传递方向上是单向的，只有一个方向。

软件工程体系结构

软件工程体系结构软件工程体系结构是指对于软件系统的整体结构进行设计和组织的过程。

它是软件工程中非常重要的一部分，用于定义软件系统的组织结构、模块划分和软件组件之间的关系。

本文将探讨软件工程体系结构的定义、设计原则以及一些常见的体系结构模式。

一、定义软件工程体系结构是指在软件系统设计过程中，对系统的整体结构、组成部分以及各个部分之间的关系进行描述、设计和组织的过程。

它能够帮助开发人员在开发过程中更好地理解系统的结构，将系统分解为更小的、可管理的模块，并且定义了这些模块之间的接口和交互方式。

设计一个好的软件工程体系结构可以提高系统的可维护性、可扩展性和可重用性。

它能够降低系统的复杂性，使得不同的部分可以独立开发和测试，从而提高开发的效率和质量。

二、设计原则在进行软件工程体系结构设计时，有一些设计原则是需要遵循的，下面是几条常见的原则：1. 模块化原则：将系统划分为若干个相互关联的模块，每个模块具有独立的功能，并且能够通过定义的接口与其他模块进行通信。

模块化可以提高系统的可维护性和可重用性。

2. 松耦合原则：模块之间应该尽量减少彼此之间的依赖关系，即模块之间的耦合度应该尽量低。

松耦合可以提高系统的灵活性和可扩展性。

3. 高内聚原则：每个模块内部的元素应该高度相关，即模块内部的元素之间的耦合度应该尽量高。

高内聚可以提高模块的独立性和可维护性。

4. 分层原则：将系统分解为多个层次，每个层次具有不同的功能和职责。

分层可以提高系统的可扩展性和可维护性。

5. 单一职责原则：每个模块应该具有独立的职责，即每个模块只负责一项功能或任务。

单一职责可以提高模块的可重用性和可测试性。

三、常见的体系结构模式除了上述的设计原则外，软件工程体系结构还可以采用一些常见的模式来进行设计，下面介绍几种常见的模式：1. 分层体系结构：将系统分解为多个层次，每个层次具有不同的功能和职责。

常见的层次有表示层、业务逻辑层和数据访问层。

分层体系结构可以提高系统的可扩展性和可维护性。

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)实验目的（1）理解管道-过滤器软件体系结构、面向对象软件体系结构的原理（2）掌握管道-过滤器软件体系结构、面向对象软件体系结构的实例（3）管道-过滤器软件体系结构、面向对象软件体系结构的编程实现实验内容1．管道-过滤器软件体系结构（1）在dos提示符下输入下面的命令：dir | more使得当前目录列表在屏幕上逐屏显示。

dir的输出的是整个目录列表，它不出现在屏幕上而是由于符号“|”的规定，成为下一个命令more的输入，more命令则将其输入一屏一屏地显示，成为命令行的输出。

（2）Java I/O流中的管道流类PipedInputStream和PipedOutputStream可以方便地实现管道-过滤器体系结构，这两个类的实例对象要通过connect方法连接。

下面程序的功能是sender发送“Hello,receiver! I`m sender”给receiver，然后receiver 接受后显示出来并且在前面加上“the following is from sender”的信息。

管道流内部在实现时还有大量的对同步数据的处理，管道输出流和管道输入流执行时不能互相阻塞，所以一般要开启独立线程分别执行，顺便复习了多线程操作。

import java.io.*;import java.util.*;public class TestPiped{public static void main(String [] args){sender s = new sender();receiver r = new receiver();PipedOutputStream out = s.getOut();PipedInputStream in = r.getIn();try{in.connect(out);s.start();r.start();}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}}class sender extends Thread {PipedOutputStream out = new PipedOutputStream();public PipedOutputStreamgetOut(){return out;}public void run() {String str = "Hello,receiver ! I`m sender\n";try {out.write(str.getBytes());out.close();} catch(Exception e) {e.printStackTrace();}}class receiver extends Thread {PipedInputStream in = new PipedInputStream();public PipedInputStreamgetIn() {return in;}public void run(){byte [] buf = new byte[1024];try {intlen = in.read(buf);System.out.println("the following is from sender:\n"+new String(buf,0,len));in.close();}catch(Exception e) {e.printStackTrace();}}}程序的执行结果：the following is from sender:Hello,receiver ! I`m sender2．数据抽象和面向对象软件体系结构有一个已知的二维坐标系，在坐标系中定义了若干种规则的图形：圆、正方形、矩形和椭圆。

软件架构设计中的五层体系结构

软件架构设计中的五层体系结构随着计算机技术的不断发展，软件系统的规模越来越大，复杂度也越来越高，因此在软件系统的开发过程中，软件架构的设计显得尤为重要。

软件架构定义了软件系统的组织结构，包括软件系统的组件、模块、接口、数据流等等，是指导软件系统设计和开发的基石。

软件架构设计中的五层体系结构是一种基于分层思想的软件架构设计模式，被广泛应用于大型软件系统。

该体系结构分为五个层次，每个层次负责处理不同的任务和功能，各层之间协同工作，形成一个完整的软件系统。

下面将详细解释五个层次及其功能。

第一层：用户界面层用户界面层是软件系统与用户之间的接口，负责接收用户的输入请求，并向用户展示软件系统的输出信息。

用户界面层通常包括下面两个部分：1.1 用户界面管理器用户界面管理器是负责响应用户界面的请求，生成和显示用户界面的用户界面组件，如按钮、文本框等。

用户界面管理器还可以帮助用户进行数据输入验证，保证数据的完整性和正确性。

1.2 应用程序编程接口应用程序编程接口（API）是用户界面层与下一层——业务逻辑层之间的桥梁，将用户界面的请求传递给业务逻辑层。

API还可以将业务逻辑层返回的数据展示给用户界面层。

第二层：业务逻辑层业务逻辑层是软件系统的核心，负责处理软件系统的业务逻辑，即实现软件系统的功能。

业务逻辑层通常包括下面两个部分：2.1 业务逻辑模型业务逻辑模型是软件系统中实现业务逻辑的代码和算法集合，是业务逻辑层的核心。

业务逻辑模型需要和其他模块进行交互，因此需要和数据库模型进行配合。

2.2 数据访问模型数据访问模型负责与数据库进行通信，将业务逻辑层操作的数据存储到数据库中，并从数据库中读取数据。

数据访问模型还需要对数据库进行管理和维护，保证数据库的稳定性和安全性。

第三层：数据访问层数据访问层是负责管理和维护数据库的模块，其功能是通过数据访问接口向上层提供一定的数据访问功能，同时向下层提供对数据库的操作。

数据访问层通常包括下面两个部分：3.1 数据库访问接口数据库访问接口提供对外的数据访问API，向上层提供数据库的访问功能。

软件体系结构名词解释

软件体系结构：系统的基本组织结构，包括系统构成要素，这些构成要素相互之间以及运行环境之间的关系，还包括系统设计及演化时应遵循的原则。

优点：软件相关人员之间进行交流的手段；是一种高层次的设计复用手段；是早起关键设计决策的体现。

4+1视图：从5个不同的视角包括包括逻辑视图，进程视图，物理视图，开发视图与场景视图来描述软件体系结构。

逻辑视图：主要支持系统的功能需求，即系统提供给最终用户的服务。

开发视图：也称模块视图，主要侧重于软件模块的组织和管理。

进程视图：侧重于系统的运行特性，主要关注一些非功能性的需求。

物理视图：主要考虑如何把软件映射到硬件上，它通常要考虑到系统性能、规模、可靠性等。

解决系统拓扑结构、系统安装、通讯等问题。

场景视图：场景可以看作是那些重要系统活动的抽象，它使四个视图有机联系起来，从某种意义上说场景是最重要的需求抽象。

软件体系结构风格：是对软件体系结构的分类，，每一种软件体系设计风格都代表一类软件都结构组织模式，是对实践中重复使用的架构设计的总结。

体系结构风格有：。

软件体系结构 PPT

•
1.1what is SA ？
• 这种全局结构的设计和规划问题包括全局组织结构；全局控制结构；通信和同步以及数据存取协议；规定设计元素的功能；设计元素的组合；物理分布；规模和性能；演化的维度；设计方案的选择等。 • 1随着软件系统的规模和复杂性不断增加，系统的全局结构的设计和规划变得比算法的选择以及数据结构的设计更加重要。 • 2人们普遍认为，为系统设计一个合适的体系结构是系统取得长远的成功的关键因素。 • 3非形式化的。
1.1what is SA ？
e.g. 每个Filter都有输入端和输出端，例如一个MPEG-1解码Filter它的输入是MPEG编码的流数据，它的输出端是一解码过的流数据。DirectShow正是通过将不同的Filter连接在一起完成特定的功能的，我们将这些Filter的连接叫做Filter Graph，如下图A给出是播放AVI的 Filter Graph：
1概述
• 它是一种简单的、清楚的、完善的方式形成的 • 软件工程师需要一种更好的视角来理解软件，并试图找到一种新的方法来构建更复杂的大型软件系统 • SA (software architecture) • 一个简单程序到复杂系统软件的距离是十年
1概述－需求开发的主要困难
1概述－软件危机的原因
• 软件规模越来越大 • 随着软件应用范围的增广，软件规模愈来愈大。随着软件应用范围的增广，软件规模愈来愈大。大型软件项目需要组织一定的人力共同完成，型软件项目需要组织一定的人力共同完成，而多数管理人员缺乏开发大型软件系统的经验，理人员缺乏开发大型软件系统的经验，而多数软件开发人员又缺乏管理方面的经验。发人员又缺乏管理方面的经验。各类人员的信息交流不及时、不准确、有时还会产生误解。不及时、不准确、有时还会产生误解。软件项目开发人员不能有效地、软件项目开发人员不能有效地、独立自主地处理大型软件的全部关系和各个分支，型软件的全部关系和各个分支，因此容易产生疏漏和错误。错误。

软件体系结构

软件体系结构软件体系结构是软件系统的一种高级结构，它涉及到软件系统的主要构成部分以及这些部分之间的相互作用。

它提供了一个框架，用于指导系统的设计和开发，以确保系统能够满足其需求。

软件体系结构由三个主要元素组成：构件、连接件和约束。

1.构件：这是软件体系结构的基础元素，包括处理构件、数据构件和连接构件。

处理构件负责执行数据的操作或计算，数据构件是操作或计算所处理的信息，而连接构件则负责将这些不同的部分组合在一起。

2.连接件：连接件是负责将体系结构的不同部分组合连接起来的元素。

它们定义了构件之间的交互方式和关系，包括数据流、控制流和消息传递等。

3.约束：约束是软件体系结构中的规则和限制，它们定义了系统的行为和属性。

约束可以包括性能要求、可靠性要求、可维护性要求等。

此外，软件体系结构还涉及到一些重要的问题，如全局组织和全局控制结构、通信、同步与数据存取的协议、设计构件的功能定义、物理分布与合成、设计方案的选择、评估与实现等。

这些问题都是软件体系结构在设计和开发过程中需要考虑的重要因素。

Kruchten提出了软件体系结构的四个角度，这些角度从不同方面对系统进行描述：1.概念角度：描述系统的主要构件及它们之间的关系。

2.模块角度：包含功能分解与层次结构，描述了系统的静态结构。

3.运行角度：描述了一个系统的动态结构，包括系统的行为、交互和并发性等方面。

4.代码角度：描述了各种代码和库函数在开发环境中的组织，涉及到系统的实现细节。

总的来说，软件体系结构是软件系统的核心组成部分，它为软件的设计和开发提供了一个高层次的结构和指导。

通过对软件体系结构的设计和分析，可以更好地理解系统的需求和功能，提高系统的质量和可维护性。

《软件体系结构》课件

重构的实施
4
来进行重构。
重构应该是一个渐进的过程，通过逐步修改系统的部分来达到整体的改进。
软件体系结构的例子和项目实践
实例一：在线商店系统
以在线商店系统为例，介绍如何设计和实现具有扩展性和可维护性的软件体系结构。
实例二：社交媒体平台
以社交媒体平台为例，讨论如何应用不同的架构模式来满足用户的需求。
项目实践：设计和实现一个软件系统
通过一个具体的项目实践，展示如何在整个软件开发生命周期中应用软件体系结构的原理和方法。
结语
1 总结和反思
回顾我们在这份PPT课件中所讨论的内容，并总结其中的关键要点。
2 展望未来的发展趋势
预测软件体系结构领域的发展趋势，并对未来的研究方向提出建议。
3 鼓励学习和实践软件体系结构的重要性
通过评估和分析软件体系结构，我们可以发现潜在的问题并做出相应的改进。
软件体系结构的演化和重构
1
演化的原因
技术的进步、需求的变化和系统的缺陷
重构的目的和方法
2
可能会导致软件体系结构的演化。
重构旨在改善系统的设计和结构，以提
高可维护性和可扩展性。Βιβλιοθήκη 3重构的技术和策略
通过使用设计模式、分解复杂的模块和
简化系统之间的依赖关系等技术和策略
客户端-服务器架构
客户端发送请求，服务器提供响应。这种架构常用于网络应用程序和分布式系统。
浏览器-服务器架构
浏览器充当客户端，通过HTTP协议与服务器进行通信。这种架构常用于Web应用程序。
面向服务的架构
系统通过服务进行通信，每个服务提供特定的功能。这种架构可以促进系统的松耦合和可扩展性。

软件体系结构设计

软件体系结构设计软件体系结构设计是软件开发中至关重要的一步。

它涉及到整个软件系统的框架和结构，决定了软件的可靠性、可拓展性和可维护性。

本文将讨论软件体系结构设计的重要性、常用的软件体系结构模式以及一些设计原则和最佳实践。

一、软件体系结构设计的重要性软件体系结构设计对于软件系统的稳定性和可维护性起着至关重要的作用。

一个好的软件体系结构能够将系统划分为多个独立的模块，每个模块都有明确的职责和接口，便于团队协作和后续的扩展。

同时，良好的软件体系结构还能提高系统的可测试性、可靠性和可维护性，便于解决bug和添加新功能。

二、常用的软件体系结构模式1. 分层结构分层结构是最常见的软件体系结构模式之一。

它将软件系统划分为多个层次，每个层次都有自己的功能和职责。

通常包括表示层、业务逻辑层和数据访问层。

这种模式使得系统各个层之间的依赖性降低，提高了系统的可维护性和可扩展性。

2. 客户端-服务器模式客户端-服务器模式将软件系统的功能划分为客户端和服务器两部分。

客户端负责与用户的交互，而服务器则处理客户端的请求并返回结果。

这种模式使得软件系统的吞吐量和响应时间得到了提高，适用于大规模分布式系统。

3. MVC模式MVC（Model-View-Controller）模式是一种常用的软件体系结构模式。

它将软件系统划分为三个部分：模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）。

模型负责处理数据逻辑，视图负责展示数据给用户，控制器负责调度模型和视图之间的交互。

这种模式降低了代码的耦合性，易于扩展和维护。

三、设计原则和最佳实践1. 单一职责原则每个模块或类应该有且只有一个单一的功能或职责。

这有助于减少代码的复杂性，提高系统的可维护性。

2. 开闭原则软件体系结构应该对扩展开放，对修改关闭。

这意味着在系统需要添加新功能时，不需要修改现有的代码，而是通过扩展已有的模块或添加新的模块来实现。

3. 依赖倒置原则高层模块不应该依赖于低层模块，而是通过抽象来解耦。

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。

经典：软件体系结构风格

for(int i=0;i<ids.size();i++){ int id=list.get(i); Student s=dao.select(id);
list.add(s); } return list; }
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优点 ◎支持基于抽象程度递增的系统设计，使设计者可以
把一个复杂系统按递增的步骤进行分解；
9
实例：传统的编译器是管道/过滤器体系结构风格的一个实例
源程
词法分析
序
语法分析
语义分析
目标中间代码生成中间代码优化目标代码生成程序
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面向对象风格
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。
特点： 1.对象是构件。 2.在对象和对象之间，通过函数调用和过程调用来进
26
实例：操作系统、数据库系统、计算机网络协议组
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数据共享体系结构风格
数据共享风格也称为仓库风格，有两种不同类型的软件元素：
一种是中央数据单元，也称为资源库，用于表示系统的当前状态，另一种是相互依赖的构件组,中央数据单元和构件之间可以进行信息交换，这是数据共享体系结构的技术实现基础
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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。 ◎ 不适合处理交互的应用。当需要增量地显示改变时，这个问题尤为严重。 ◎ 因为在数据传输上没有通用的标准，每个过滤器都增加了解析和合成数据的工作，这样就导致了系统性能下降，并增加了编写过滤器的复杂性。 ◎难以进行错误处理，管道/过滤器结构的固有特性，决定了很难制定错误处理的一般性策略