面向对象软件体系结构
软件体系结构概述
软件体系结构概述软件体系结构是指软件系统的组织方式和结构框架，包括系统的组件、模块、连接方式以及它们之间的关系。
软件体系结构定义了系统的主要构成和交互方式，以及系统的整体特性和行为。
软件体系结构的设计和选择对于系统的可维护性、可扩展性、可靠性和性能等方面都有重要影响。
软件体系结构可以理解为一个软件系统的蓝图或者设计模板，它指导和限制了系统在开发和维护过程中的各个方面，并对系统的演化和重用性提供支持。
常见的软件体系结构包括客户端-服务器体系结构、分层体系结构、面向对象体系结构、面向服务体系结构等。
客户端-服务器体系结构是最常见的软件体系结构之一，它将软件系统划分为客户端和服务器两部分。
客户端负责用户界面和用户交互，服务器负责处理业务逻辑和数据存储。
这种体系结构可以提高系统的可伸缩性和可靠性，同时也增加了系统的复杂性和通信开销。
分层体系结构将软件系统划分为多个层次，每个层次具有特定的功能。
常见的层次包括表示层、业务逻辑层和数据访问层。
表示层负责用户界面的展示和交互，业务逻辑层负责系统的业务逻辑处理，数据访问层负责数据的存储和访问。
分层体系结构可以提高系统的可重用性和可维护性，同时也增加了系统的复杂性和通信开销。
面向对象体系结构利用面向对象的思想和技术进行软件系统的设计和实现。
它将软件系统划分为多个对象，每个对象具有特定的属性和方法，并通过消息传递进行交互。
面向对象体系结构可以提高系统的可重用性和可维护性，同时也增加了系统的复杂性和内存开销。
面向服务体系结构将软件系统划分为多个服务，每个服务具有特定的功能和接口。
这些服务通过网络进行通信和交互，从而实现系统的功能需求。
面向服务体系结构可以提高系统的可扩展性和跨平台性，同时也增加了系统的通信开销和服务管理的复杂性。
除了以上常见的软件体系结构外，还有其他一些特定领域的体系结构，如实时系统体系结构、并行系统体系结构等。
实时系统体系结构适用于对响应时间有严格要求的系统，它需要快速的响应和高可靠性。
软件体系结构课程总结报告
一、引言1.1 课程背景软件体系结构是软件工程的一个重要分支，它涉及软件系统的整体结构设计和组织管理。
本课程旨在帮助学生了解软件体系结构的基本概念、原则、方法和工具，提高他们分析和设计复杂软件系统的能力。
1.2 课程目标通过本课程的学习，学生应掌握软件体系结构的基本概念、原则和常见的体系结构风格；了解软件体系结构的设计方法和工具；学会分析现有软件体系结构，评估其优劣；能够运用所学知识设计适用于不同场景的软件体系结构。
二、课程内容2.1 软件体系结构基本概念软件体系结构的定义软件体系结构与软件设计的关系软件体系结构的组成元素软件体系结构的基本原则2.2 常见软件体系结构风格组件级体系结构面向对象体系结构面向过程体系结构事件驱动体系结构数据流体系结构三、软件体系结构设计方法3.1 设计方法概述软件体系结构设计方法的目标和任务设计方法的基本步骤3.2 设计方法和工具面向对象设计方法设计模式架构描述语言（ADL）软件体系结构评估方法四、软件体系结构评估4.1 评估方法概述评估的目的和意义评估方法分类4.2 评估方法和工具定性评估方法定量评估方法评估工具介绍五、实例分析与实践5.1 实例分析分析现有软件体系结构实例评估现有软件体系结构的优劣5.2 实践项目设计一个简单的软件体系结构使用评估方法对设计出的软件体系结构进行评估本课程的教学方式包括课堂讲解、案例分析、实践项目和小组讨论。
通过这些教学方式，学生可以更好地理解和掌握软件体系结构的知识，提高分析和设计软件系统的能力。
六、软件体系结构的设计模式6.1 设计模式的概念设计模式的定义设计模式与软件体系结构的关系6.2 常见的设计模式创建型设计模式结构型设计模式行为型设计模式6.3 设计模式的应用与实践设计模式的选用原则设计模式的应用案例分析七、软件体系结构的演化7.1 软件体系结构演化的概念软件体系结构演化的原因软件体系结构演化的过程7.2 软件体系结构演化的方法与策略软件体系结构演化的方法软件体系结构演化的策略软件体系结构演化的案例分析软件体系结构演化的工具与技术八、软件体系结构的开源框架8.1 开源框架的概念开源框架的定义开源框架与软件体系结构的关系8.2 常见软件体系结构开源框架常用开源框架介绍开源框架的选择与使用8.3 开源框架的实践与应用开源框架的案例分析开源框架的整合与定制九、软件体系结构的评估与优化9.1 软件体系结构评估的概念软件体系结构评估的目的软件体系结构评估的方法9.2 软件体系结构优化的概念软件体系结构优化的目标软件体系结构优化的方法9.3 软件体系结构评估与优化的实践与应用软件体系结构评估与优化的案例分析10.1 课程回顾课程主要内容的回顾10.2 软件体系结构的发展趋势软件体系结构在未来的发展软件体系结构面临的挑战与机遇10.3 课程建议与展望学生对课程的建议与反馈课程未来的改进方向通过本课程的学习，学生不仅能够掌握软件体系结构的基本概念、方法和工具，还能够了解软件体系结构的设计模式、演化、开源框架以及评估与优化等方面的知识。
面向过程、面向对象、面向组件、面向服务软件架构的分析与比较
面向过程、面向对象、面向组件、面向服务软件架构的分析与比较摘要：软件开发从汇编语言、过程式语言、面向对象、面向组件发展到面向服务，每一步都表达了不断抽象、更加贴近业务实际的发展趋势。
当前软件发展正处于从面向组件思想向面向服务思想的跨越阶段。
本文深入分析了面向过程、面向对象、面向组件、面向服务架构，得出相关的优缺点。
关键字：面向过程，面向对象，面向组件，面向服务1 背景当前，信息系统的发展越来越明显地呈现出以下特征：软件系统越来越庞大，但是软件系统内部组成模块的规模却越来越小；软件系统的功能越来越复杂，但是系统的开放性却越来越好。
信息系统软件正向着不依赖于特定的硬件和操作系统以及具有高度可重用性的方向发展。
在这种情况下，人们对这种大型复杂软件产品的质量和开发速度都有了更严格的要求，传统的开发方法已经难以满足这种需求。
首先，我们来分析一下几种传统的系统开发方法。
1〕自底向上法自底向上法出现于早期的电脑管理应用系统，即在进行系统分析和设计时自下而上，先从底层模块做起，然后逐步完成整个系统。
自底向上法使得系统的开发易于适应组织机构真正的需要；有助于发现系统的增长需要，所获得的经验有助于下一阶段的开发，易于控制和管理。
但由于方法的演变性质，自底向上法使系统难以实现其整体性；同时由于系统未进行全局规划，数据一致性和完整性难以保证；而且为了保证系统性能的需求，往往要重新调整，甚至重新设计系统。
2〕自顶向下法随着信息系统规划的扩大和对开发经验的总结与归纳，自顶向下的系统分析方法论逐步得到了发展和完善。
自顶向下法要求开发者首先制定系统的总体规划，然后逐步别离出高度结构化的子系统，从上至下实现整个系统。
运用这类方法可以为企业或机构MIS的中期或长期发展规划奠定基础，同时支持信息系统的整体性，为系统的总体规划、子系统的协调和通信提供保证。
但它同样也存在缺点：对系统分析、设计人员要求较高，在大系统中，对下层系统的实施往往缺乏约束力，开发的周期长，系统复杂，成本较高。
面向对象软件体系结构与设计模式
面向对象软件体系结构与设计模式一、前言面向对象软件体系结构与设计模式是软件开发的重要组成部分，具有广泛的应用价值和产业意义。
本文将从面向对象软件体系结构和设计模式两个方面进行阐述，探讨其基本原理、实现方法以及应用效果。
二、面向对象软件体系结构面向对象软件体系结构是一种针对现代软件开发的设计和开发方法，其基本思想是以对象为基本单位进行系统分析和设计。
在面向对象软件体系结构中，软件系统被抽象为由各种不同类型的对象组成的集合，每个对象都具有自己的属性和方法，这些对象之间通过接口进行交互，形成一个统一的系统体系结构。
面向对象软件体系结构的优劣面向对象软件体系结构主要优势包括：1. 可复用性高：面向对象的程序设计可以高度重复使用，通过类和对象的复用，可以快速构建复杂的软件系统。
2. 易维护性高：由于面向对象的程序设计是基于类和对象的，代码的修改只需要修改相关类和对象，而不会影响系统的其他部分，从而提高了程序的可维护性。
3. 增强软件的可扩展性：面向对象开发模式下，程序员可以根据需要进行新的对象创建，从而实现弹性分层。
4. 更贴近对象的本质：程序员能够以更自然的方式来刻画问题本身中的对象。
面向对象软件体系结构的主要缺陷包括：1. 复杂度高：由于面向对象的软件系统需要对各种类型的对象进行抽象，存在相当大的复杂度，从而导致开发成本高。
2. 性能不佳：由于对多个对象的频繁交互需要进行额外的处理，面向对象软件系统在性能方面较差。
三、设计模式设计模式是一种基于面向对象编程技术的重要概念，用于解决软件设计过程中的一些常见问题。
设计模式可以被视为一个经过优化过的、在软件系统中反复使用的通用解决方案，可用于解决各种软件设计问题。
设计模式的分类根据其用途和实际应用场景，设计模式可分为三类：创建型、结构型和行为型。
下面分别进行讲解。
1. 创建型设计模式创建型设计模式通常用于创建对象的过程中，涵盖了一系列可用于创建对象的方法，例如工厂模式、单例模式、原型模式等。
软件体系结构
1.2软件体系结构研究的内容和范畴
• 体系结构风格、设计模式和应用框架的概念是从不同的目的和出发点讨论
软件体系结构，它们之间的概念经常互相借鉴和引用。
1.3体系结构设计原则
• 抽象
• 分而治之
• 封装和信息隐藏
• 模块化
• 高内聚和低耦合
• 关注点分离
• 策略和实现的分离
• 接口和实现的分离
1.3体系结构设计原则
Filter将文件分离为音频流和视频流，AVI解码Filter对视频流进行解码并送往Video表现Filter，
由后者将各帧在显示器上显示，默认的DirectSound设备用DirectSound将音频流输
出。。
1.1what is SA ？
• 其次，体系结构的描述的作用好像一个框架，系
统属性在这个框架下进行扩充，并且，它在考察
设计出合适的体系结构。经验不丰富的设计师往往把注意力集中在“功能性
需求”而疏忽了“非功能性需求”，殊不知后者恰恰是最能体现设计水平的
地方。
高水平的设计师高就高在“设计出恰好满足客户需求的软件，并且使开
发方和客户方获取最大的利益，而不是不惜代价设计出最先进的软件。（以
设计住宅为例）…
对于软件系统而言，能够满足需求的设计方案可能有很多种，究竟该选
能力，新的、更大的、更复杂的问题又摆在人们的面前。
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
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
软件体系结构软件体系结构是指软件系统中各个组件之间的关系和结构的抽象描述。
它是构建软件系统的基础，对软件系统的设计和开发起着重要的指导作用。
本文将从软件体系结构的定义、目标和应用领域等方面对其进行详细的介绍。
一、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关系和结构的抽象描述，它包括软件系统的静态结构和动态行为。
静态结构是指软件系统中组件的组织方式和相互之间的关系，动态行为是指软件系统中组件的交互方式和相互之间的通信方式。
二、软件体系结构的目标软件体系结构的目标是实现软件系统的可重用性、可维护性、可扩展性和可伸缩性。
可重用性是指软件系统中的组件能够被多次使用，可维护性是指软件系统中的组件能够被轻松地修改和维护，可扩展性是指软件系统能够根据需求进行功能的扩展，可伸缩性是指软件系统能够根据需求进行性能的扩展。
三、软件体系结构的应用领域软件体系结构广泛应用于各个领域的软件系统开发，特别是大型跨平台和分布式系统的开发。
在金融领域，软件体系结构被应用于交易系统和风险管理系统的开发；在电子商务领域，软件体系结构被应用于在线购物系统和支付系统的开发；在物流领域，软件体系结构被应用于供应链管理系统和运输管理系统的开发。
四、软件体系结构的基本原则软件体系结构的设计应遵循以下基本原则：1. 模块化：将软件系统分为独立的模块，每个模块只负责特定的功能，通过接口进行通信和交互。
2. 松耦合：各个模块之间的依赖应尽量降低，避免模块之间的紧密耦合，以提高系统的灵活性和可维护性。
3. 高内聚：模块内部的各个元素之间应紧密关联，功能相关的元素应放在同一个模块中，以提高系统的内聚性。
4. 分层：将软件系统分为多个层次，每个层次负责不同的功能，上层层次通过接口调用下层层次的功能。
5. 可伸缩性：系统的设计应考虑未来的扩展需求，能够根据需求进行功能和性能的扩展。
六、软件体系结构的设计方法软件体系结构的设计方法有很多种，常用的有面向对象的体系结构设计方法、服务导向的体系结构设计方法和领域驱动设计方法。
软件设计与体系结构-第四章-面向对象的软件设计方法课件
l 概念模型与顶层架构设计:
l 在用户需求和相关的业务领域中，概念及概念关系的抽取
l 用户界面设计:
l 设计每个界面中的所有界面元素，确定初步的界面布局，定义用户界面动作对软件系统中设计元
素的要求
l 数据模型的设计:
l 确定设计模型中需要持久保存的类的对象及其属性，定义持久持久存储数据之间的组织方式，并
.
26
概念模型和顶层架构设计
l 边界类: 其职责包括: l 边界控制: l 包括定义数据的格式及内容转换，输出结果的呈现，软件运行过程中界
面的变化与切换等。 l 外部接口: l 实现目标软件系统与外部系统或外部设备之间的信息交流和互操作，主
要关注跨越目标软件系统边界的通信协议 l 环境隔离: l 对目标软件系统与操作系统、数据库管理系统、中间件等环境软件进行
事件流中步骤（1）
l （3）如果账户余额小于取款金额，则显示信息“账户余额不足，请重新输入”，并返回主事件流
中步骤（1）
l （4）顾客在确认取款金额前右以选择取消交易。
l 后置条件: 如果取款成功，系统从账户余额中减去相应数额，并返回等待状态；如果顾客取消交易，
则返回等待状态
.
19
用例的分析与设计
体技术没有关系 l 顶层架构的设计 l 目的: 为后续的分析和设计活动建立一种结构和划分
.
24
概念模型和顶层架构设计
l 关键概念来源: l 为建立以UML类图表示的领域概念模型，首先必须标识关键概念。关键
概念的来源包括: l （1）业务需求描述、用例说明； l （2）业务领域中的相关规范、标准、术语定义。 l （3）反映业务领域知识的既往经验。 l 业务需求描述 l 业务领域中的相关规范、标准、述评呼定义 l 反映业务领域知识的既往经验
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。
软件体系结构设计方法的特点
软件体系结构设计方法的特点软件体系结构设计方法是指在软件开发过程中，通过对软件系统的结构和组织方式进行规划和设计的方法。
它是软件工程中的重要环节，直接影响软件系统的稳定性、可维护性和可扩展性。
软件体系结构设计方法具有以下特点：1.模块化设计：软件体系结构设计方法注重对软件系统的模块化划分。
将系统划分为多个模块，每个模块负责特定的功能或任务。
模块化设计可以提高开发效率、降低开发难度和维护成本。
同时，模块之间的接口定义清晰，便于模块之间的协作与集成。
2.分层设计：软件体系结构设计方法通过分层设计将系统划分为若干层次。
每一层次负责不同的功能或服务，并通过明确定义的接口与其他层次进行通信。
分层设计可以提高系统的可扩展性和可重用性。
同时，各层次之间的依赖关系清晰，每一层次的实现对上层是透明的，便于功能的修改和扩展。
3.面向对象设计：软件体系结构设计方法倾向于采用面向对象的设计方法。
面向对象设计将系统划分为多个简单的对象，并通过对象间的继承、组合和关联等关系来描述系统的结构和行为。
面向对象设计具有易于理解、易于维护、易于扩展等优点，适用于复杂系统的设计和实现。
4.客户与服务的解耦：软件体系结构设计方法注重将客户端与服务端解耦。
客户端只需要关注所需的服务，而不需要关心服务的具体实现。
服务端负责提供服务并处理客户端的请求。
这种解耦可以提高系统的灵活性和可扩展性，允许系统的不同部分以不同的速度进行开发和演化。
5.弹性设计：软件体系结构设计方法强调系统的弹性设计。
系统应该具有适应性和容错性，能够在面对不同的环境和需求变化时进行调整和自适应。
弹性设计可以提高系统的稳定性和可靠性，降低系统运行的风险。
6.可视化设计：软件体系结构设计方法倾向于采用可视化的设计方法。
通过绘制各种图表、图形和图示，将系统的结构、组织和功能可视化，便于设计人员和开发人员之间的沟通和理解，促进团队的合作和协作。
7.迭代与重构：软件体系结构设计方法倡导迭代与重构。
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。
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。
软件体系结构的三种风格
管道/过滤器风格
(3)数据的打包和解包 有时，系统中的过滤器需要有一个数据 转换器来对输入输出数据进行解包打包。 这样会降低系统性能，增加过滤器的复杂 性。
主程序/子程序风格
1.设计词汇表
主程序、子程序，过程、函数、模块 共享信息、调用/返回
2.构件和连接件类型
构件：各类子程序，过程、函数、模块 连接件：条件、循环、查询主程序/子程序风格
主程序/子程序风格
4.基本的计算模型
子程序在内部处理数据
5.风格的基本不变性
缺点：
1.通常导致进程成为批处理结构。 2.交互处理能力弱 这种风格是适合数据流的处理和变换，不适 合用户交互频繁的系统建模。每个过滤器都有自 己的数据，这些数据是从磁盘存储器读取，或从 另一个过滤器的输出导入进来，整个系统没有一 个共享的数据区。当用户要操作某一项数据时， 要涉及到多个过滤器对应数据的操作，其实现较 为复杂。
管道/过滤器风格
7.优缺点
优点： （1）使得软构件具有良好的隐蔽性和高内聚、低耦 合的特点。 （2）允许设计者将整个系统的输入/输出行为看成 是多个过滤器的行为的简单合成。
管道/过滤器风格
（3）系统易于维护和增强性能简单 旧的过滤器可有被替代，新的过滤器可以添 加到已有的系统上，系统的可维护性和可升级得 到了保证。
Main/Subroutine Architectural Style
主程序/子程序风格
– 这风格的体系结构是一种经典的编程范型，主 要应用在结构化程序设计当中。 – 这种风格是各程序之间是数据共享的。 – 这种风格的主要目的是将程序划分为若干小片 段，从而使程序的可更改性大大提高。 – 这种风格是单线程控制的。同一时刻只有一个 孩子结点的子程序可以得到父亲结点的控制。
面向对象技术的软件体系结构中的应用
每个 对 象 都 是 某 一 对 象 类 （ ｌ ｓ 的 实 例 （ｎｔｎ ｅ 。 ｃａ ） ５ Ｉｓａ ｖ ）
一
１ 面 向对 象 控 术
个类 实质 上 定义 的 是 一 种 对 象 类 型 ． 述 了 属 于该 描
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面 向 对象 技术 最 初 是 从面 向对 象 的程 序设 计语 言
摘 要： 阐述 了 面 向对 象 技 术 的基 车特 点 及 在软 件体 系结
Ｌ ａ ｎ ｓ ｒｈＧｒｕ 制 的 一种 完全 的 、 粹 的 、 ｅ ｆ ｇＲｅｅ ｃ ｏ ｐ研 ｉ ａ 纯 面 向对象 的 程序 设 计 语 言 ． 全 面 地 体 现 了面 向 对 象 程 较 序设 计 语 言的 特 征 由于 Ｓ ｌ ａ ｍａｌ ｌ 推 广 使 用 。 向 ｔ ｋ的 面 对 象 的方 法和 原 理很 快推 广到 与信 息 技术 有 关 的各 十
ＫＥ ＹＷ ＯＲＤ ： ｊｃ － ｉｅ ｔ Ｔ ｅ ｎｑ ｅ Ｃ ｐ ｎ ｍ ： ｙ ｔｍ Ｓ Ｏｂｅ ｔ Ｏｒ ｎ ｅ ｄ ｅ ｈ ｌｕ ； ￣ ｏ ｅ Ｓ ｓｅ
Ｍ 。ｄ ｌ Ａｒ ｈ ｔ ｔ ｅ ｅ ； ｃ ｉ ｅ ｕｒ ｃ
中圈 分 类号 ： Ｐ １ ８ Ｔ ３１ ２
对 象 为中 心 。对象 是 数据 和 有 关属 性 、 作 等 的封 装 ． 操
陈 戏 墨 （ 州 医 学 院 第二 附 属 医 院 信 息科 ， 东 广 州 ５ ０ ６ ） 广 广 １ ２ ０
软件体系结构实验报告
学生实验报告（理工类）课程名称：软件体系结构专业班级：13软件工程2班学生学号： 1305104069 学生姓名：管东升所属院部：软件工程学院指导教师：陈圣国20 15 ——20 16 学年第 1 学期金陵科技学院教务处制实验报告书写要求实验报告原则上要求学生手写，要求书写工整。
若因课程特点需打印得，要遵照以下字体、字号、间距等得具体要求。
纸张一律采用A4得纸张。
实验报告书写说明实验报告中一至四项内容为必填项，包括实验目得与要求；实验仪器与设备；实验内容与过程；实验结果与分析。
各院部可根据学科特点与实验具体要求增加项目。
填写注意事项（1）细致观察，及时、准确、如实记录。
（2）准确说明，层次清晰。
（3）尽量采用专用术语来说明事物。
（4）外文、符号、公式要准确，应使用统一规定得名词与符号。
（5）应独立完成实验报告得书写，严禁抄袭、复印，一经发现，以零分论处。
实验报告批改说明实验报告得批改要及时、认真、仔细，一律用红色笔批改。
实验报告得批改成绩采用百分制，具体评分标准由各院部自行制定。
实验报告装订要求实验批改完毕后，任课老师将每门课程得每个实验项目得实验报告以自然班为单位、按学号升序排列，装订成册，并附上一份该门课程得实验大纲。
实验项目名称：经典软件体系结构风格实验学时： 4学时同组学生姓名：实验地点： 1216 实验日期： 2015、10、27-2015、11、3 实验成绩：批改教师：批改时间：一、实验目得与要求（1）理解管道-过滤器软件体系结构、面向对象软件体系结构得原理（2）掌握管道-过滤器软件体系结构、面向对象软件体系结构特点（3）面向对象软件体系结构得编程实现二、实验仪器与设备奔腾以上计算机，Windows 10 、Visual Studio 2013、MySQL三、实验过程（1）在dos下体会管道过滤器得体系结构。
使用 dir | more 命令了解管道-过滤器风格得程序。
（2）数据抽象与面向对象软件体系结构设计实现。
软件各体系结构的特点
一．练习题1.为什么说面向对象软件体系结构取消了共享存储空间？答案：使用共享存储空间之后，多个子程序会使用共同的数据，容易造成公共耦合，软件各子程序之间的耦合度会提高，影响了软件的质量。
一个好的软件应当是高内聚低耦合的。
2.主程序-子程序体系结构与面向对象体系结构各自使用什么设计方法？各自最终得到什么图?主程序-子程序体系结构在设计上使用层次化的划分方法，通常采用自顶向下的功能化设计方法，最终得到的图为：面向对象体系结构在设计上使用面向对象的设计方法，可以隐藏对象的内部状态并且要求所有对象之间的交互都通过该方法，即进行了数据封装，这也是面向对象编程的基本原则。
面向对象体系结构最终得到的图为：3.指出结构化编程所产生的程序比面向对象编程所产生程序的优越之处结构化编程的优点有以下两点：1.逻辑设计与物理设计分离2.开发过程中形成一套规范化的文档，便于将来修改和维护。
相对于面向对象而言，面向对象占用的内存较大而且一个对象只有知道另一个对象的属性方法之后才可与之交互，增加了编程的复杂度。
4.指出与开发语言相适应的设计方法COBOL语言：非结构化编程技术FORTRAN语言：结构化编程技术C语言：典型的主程序—子程序设计风格C++：面向对象设计方法Java：面向对象设计方法5.假设已经利用结构化设计产生了一个程序结构图，现在要增加一项新的功能，结构图会有什么变化？在已经利用结构化设计产生的程序结构图中增加一项新的功能，结构图整体并不会有多大的变化，整体仍呈现出原本的自顶向下的结构。
6.假设已经利用面向对象设计产生了一个程序设计类图，现在要增加一项新的功能，程序设计类图会有什么变化？由于在面向对象设计中，对象之间的交互实现困难，所以在原本的程序设计类图上增加一个新的功能，可能会打乱原有的结构图，并出现更多错综复杂的关系。
软件体系结构原理 方法与实践
软件体系结构原理方法与实践软件体系结构原理是指在软件开发过程中，以系统的构造为核心，通过对软件系统的整体结构进行规划和设计，以满足系统需求的一种方法论和理论体系。
软件体系结构原理的方法主要包括模块化设计、分层设计、客户端/服务器模式、面向对象设计等。
这些方法的核心目标都是为了实现软件系统的可维护性、可拓展性、可复用性和可演化性。
首先，模块化设计是软件体系结构原理的核心方法之一。
它将一个大型软件系统分解为多个功能独立的模块，每个模块具有特定的功能和明确的接口。
模块之间通过定义好的接口进行交互，从而实现模块之间的解耦合，便于系统的维护和拓展。
其次，分层设计是软件体系结构原理的另一个重要方法。
该方法将软件系统按照功能或者抽象程度划分为多个层次，每个层次可实现一个特定的功能或者提供一种特定的服务，层与层之间通过明确定义的接口进行交互。
分层设计可以使得系统结构清晰，各层之间的关系明确，易于维护和扩展。
此外，客户端/服务器模式也是软件体系结构原理中常用的方法之一。
该模式将系统划分为客户端和服务器两个部分，客户端负责用户界面和用户交互，服务器负责数据处理和业务逻辑。
客户端通过与服务器的通信来获取所需的数据和服务。
这种模式可以使得系统的逻辑更清晰，易于分工合作和系统的拓展。
最后，面向对象设计是软件体系结构原理中应用广泛的方法。
它将现实世界看作是由对象组成的，通过模拟对象之间的交互来实现系统的设计和开发。
面向对象设计提供了丰富的设计概念和工具，如封装、继承、多态等，可以实现系统的松耦合、灵活性和可复用性。
软件体系结构原理的方法与实践是相辅相成的。
方法提供了指导和原则，而实践则是将方法应用到具体的软件开发中。
在实践过程中，需要根据实际情况选择合适的方法和技术，合理地划分模块、设计接口和定义层次关系，以实现系统的目标和需求。
总之，软件体系结构原理是软件开发过程中的一种方法论和理论体系，通过模块化设计、分层设计、客户端/服务器模式和面向对象设计等方法来实现软件系统的可维护性、可拓展性、可复用性和可演化性。
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1. 体系结构模式（architecrul pattern） 体系结构模式表示软件系统的基本结构化组织图式。
体系结构模式可以作为具体软件体系结构的模板。
2.设计模式(design pattern) 由一些更基本的成分构成,是进行设计的“砖头”，
可以用于同类的其他设计，也称为模型架构(model framework)。它用于细化软件系统的子系统或组件。
体系结构反映了系统的总体结构，是从全局上描 述系统。
Ⅰ面向对象体系结构
二、体系结构建模 体系结构建模（architecture modeling）首先要
建立系统的基本模型，并将该模型映射到软硬件单 元上。主要讨论以UML为基础的体系结构建模。
三、什么是面向对象的体系结构？
面向对象的体系结构与传统的体系结构不同， 它强调的是分布式对象的分配、部件及其界面、面 向对象的通信方法。
窗口控制 （whnd.cpp）
关
系
通信控制
(comhnd.cpp)
主控模块 (main.cpp)
窗口控制 (whnd.obj)
图形库 (graphic.dll)
通信控制 (comhnd.obj)
主控模块 (main.obj)
客户程序 (client.exe)
构件
构件图实例
Ⅲ 基于模式的软件体系结构
医院诊疗系统的配置图(C/S)
:Heart Unit Client Facade
2.2 用配置图描述系统结构
并不是所有的系统都需要建立配置图，一个单 机系统只需建立包图或构件图。配置图主要用于在 网络环境下运行的分布式系统或嵌入式系统的建模。
数据库服务器 DB:数据库
打印机 打印机
应用 服务器
系统管理 （执行码）
Client Node(客户机结点)
Server Node（服务器结点） Component A
二、常用的通用模式
流程处理系统 层状系统 客户－服务器系统 三级和多级系统 代理
三、体系结构图的标记法
通常采用一组简单的工程式样标记来构造体系结 构图（architecture diagram）,这组标记是以UML的 配置图为基础的。
配置图由多个结点（node)、连接器（connector） 构成。
面向对象的
软件体系结构
高等教育出版社
高等教育电子音像出版社
Ⅰ面向对象体系结构
一、什么是体系结构
从一般意义上说，体系结构包括两个层面: 硬件体系结构（Hardware Architecture ） 软件体系结构（Software Architecture ）
硬件体系结构指系统的硬件组织模式；而软件体 系结构则描述软件的组织模式。这里我们主要关注软 件体系结构的问题。
１. 简单组件与扩充组件
image.java
Mailer +Mailbox +RoutingList －MailQueue
mymailer: Mailer :Mailbox :RoutingList :MailQueue
2. 组件的实例
表示运行期间可执行的软件模块。只有可执行的 组件才有实例。
2.3 用构件图来描述系统软件环境的配置
Ⅱ基于UML的体系结构设计
一个合理、健全、内在一致的体系结构，是建立 高水平软件系统的基础，即软件系统的体系结构，决 定了软件的质量。
1. 用包图或构件图描述的静态结构 2. 基于配置图的软件体系结构
2.1 用包图描述系统的体系结构
一、 包是系统的一种分组机制
包由关系密切的一组模 型元素构成，包还可以由其 他包构成（嵌套）。图中描 述了体系结构的包图。
THE CORPORATION
interDeptLink: deptServer: LAN 1
UserStation:
Personal Computer
1..*
1
1
deptCorpLink:
TCP/IP
1..*
1 corpServer:
1 MainFrame
opStation: 1..* opCorpLink:
表示层 应用逻辑层
表示 领域 服务
包图是维护和控制系 统总体结构的重要建模工 具。
存储层
数据库
图6.1 UML包表达的体系结构单元
2.1 用包图描述系统的体系结构
二、应用包图要解决的问题
⑴如何组织包？
表示层
表示
应将概念或语义相近的模 型元素(对象类)纳入一个包。 应用逻辑层 即包具有高内聚性，包中的类 具有功能相关性。
领域 服务
⑵如何确定包之间的关系？
包之间的联系主要有两种： 存储层 依赖和泛化。
数据库
UML包表达的体系结构单元
2.2 用配置图描述系统结构
三、设计样式
配置图是一个架构，用来详细说明技术单元和它
们之间的链接。又可分为硬件环境的配置图和软件环
境的配置图。
ONE DESKTOP
ONE DEPARTMENT
Application
《Communication 》
Heart Unit Configuration
:Configure Knowledge :Configure users
:Object Database
:Health Care Domain
TCP/IP a Windows PC(客户机)
:Heart Unit UI
Ⅰ面向对象体系结构
四、建立软件体系结构的重要性
软件技术研究的主要方面：软件理论、编程和 软件设计方法、软件工程环境、软件体系结构和中 间件中，软件体系结构最重要。
软件开发首先要解决高层问题的决策，再逐步细 化。
系统能否适应用户初期需求的模糊性和需求的变 化，主要取决于软件体系结构。
软件体系结构是软件质量的保证。
通用应用 （执行码）
资源管理
桌面 客户
资源管理目管理 （执行码）
项目与资源管理系统的配置图
2.3 用构件图来描述系统软件环境的配置
构件图又称为组件图，组件（Component）是系 统的物理可替换的单位，代表系统的一个物理组件及 其联系，表达的是系统代码本身的结构。
WorkStation
TCP/IP
三层C/S商业系统的配置图
2.2 用配置图描述系统结构
Heart Unit Server（心血管病服务器）
TCP/IP
Database Unit Server
（数据库服务器）
:Object Database
:Health Care Domain
:Heart Unit Server