【正文】 件可以加入到體系結構之中，而無需考慮其他的客戶（因為客戶構件是獨立運作的）。 圖 611 黑板體系結構 知 識 源 4知 識 源 3知 識 源 2知 識 源 1知 識 源 5知 識 源 6知 識 源 8黑 板（ 共 享 數(shù) 據 ）知 識 源 7直 接 存 取計 算存 儲 器 知識庫（容器） ? 黑板模型通常由三個部分組成： – l）知識源：分離的，獨立的，依賴于應用的知識包。 知識庫（容器） ? 黑板系統(tǒng)通常用在復雜信號處理解釋上，比如語音和模式識別，也被用在其他的系統(tǒng)中，比如通過松散連接代理共享數(shù)據。 – （ 3）一個連接客戶機和服務器的網絡。本質上，客戶機向服務器提出請求，然后等待直到它收到回答為止。 數(shù)據抽象和面向對象組織 ? 在基于數(shù)據抽象和面向對象組織結構（ Data Abstraction and ObjectOriented Organization）模式中，數(shù)據表示和相關的基本操作封裝在抽象數(shù)據類型或對象中。一些系統(tǒng)允許“對象”是并發(fā)的任務；還有一些系統(tǒng)允許對象擁有多個接口。這樣做同樣會有副作用：對象 A使用了對象 B，對象 C也使用了對象 B，則對象 C對對象 B的影響可能產生對對象 A不可預料的副作用，反之亦然。 ? 當一個調試器停止在一個中斷點上，它會發(fā)布一個事件，這個事件會使系統(tǒng)自動地調用那些已注冊工具的相應過程。 ? 使用隱式調用機制的例子很多，比如，編程環(huán)境中的工具集成，數(shù)據庫管理系統(tǒng)中的一致性約束，用戶界面中數(shù)據表示與管理數(shù)據的應用程序的分離，語法導向的增量語義檢查。另一個問題涉及到數(shù)據交換。這樣一個解釋器通常包括四個部分：完成解釋工作的解釋引擎，一個包含將被解釋的偽碼的存儲區(qū)，一個記錄解釋引擎當前工作狀態(tài)的數(shù)據結構，以及一個記錄源代碼被解釋執(zhí)行的進度的數(shù)據結構（見圖 613）。 過程控制 ? 過程控制中的一些有用的定義包括： – ① 過程變量：可測的過程屬性：一些具體的過程變量需要被區(qū)分開來； – ② 被控變量：一種過程變量，系統(tǒng)通過控制它的值來達到控制目標； – ③ 輸入變量：一種過程變量，用來測量過程的輸入。如果輸入是沒有干擾的，過程是定義完整的，操作是完全可重復的，那么過程完全可以在沒有監(jiān)控的情況下自動運行。很多系統(tǒng)的主要組織結構反映了所使用的編程語言的特點。 ? 狀態(tài)轉換系統(tǒng)（ State Transition System）是指很多響應系統(tǒng)的通用組織結構。而設計模式和應用框架更加面向具體問題。比如，一個構件可能通過它的接口訪問知識庫，但通過管道與系統(tǒng)中其他構件進行交互，又通過其他接口接受控制信息。因此，這些業(yè)務所使用的應用系統(tǒng)也有很多共同點。作為一個例子，供應鏈管理系統(tǒng)可以調整以面向不同類型的供應商、商品以及合同管理。可以分派任務給團隊成員，在同一個體系結構框架下實現(xiàn)不同的組件。對它們的組織要能夠保證用戶之間不會相互干擾，數(shù)據庫的整體性得到保障。首先，用戶通過 I/O處理組件向系統(tǒng)發(fā)出請求。圖 616顯示了這個系統(tǒng)的體系結構，說明了輸入、處理和輸出組件的功能。這個模型中的層能直接映射到基于因特網系統(tǒng)的服務器上。 – 4）最底層是使用商用的數(shù)據庫管理系統(tǒng)建立的，它提供事務管理和持久的數(shù)據存儲。我們最為熟悉的語言處理系統(tǒng)就是編譯器了。然而，對于動態(tài)類型的語言比如 Python，解釋器是一個軟件組件。在詞法分析、語法和語義分析階段組成一個串行結構，如圖 620所示，它們之間的通信是通過共享符號表實現(xiàn)的。其他的原先可能嵌入在工具內部的信息，比如語法定義和程序的輸出格式定義等，已經被提取出來并放入這個容器中。因此，系統(tǒng)最好組織成容器的模型，如圖 621所示。在其他類型語言處理系統(tǒng)中，比如自然語言翻譯器將有附加的組件比如字典組件，所生成的代碼實際上是用其他語言所表示的輸入文本。源語言指令定義了將要執(zhí)行的程序，翻譯器會轉換這些稱為抽象機指令。在這些系統(tǒng)中服務器的組成可以映射為圖 617所示的四層通用模型。 – 2）第二層提供用戶接口的功能，這是通過 Web瀏覽器來傳送的。越來越多的信息系統(tǒng)是通過瀏覽器訪問的基于 Web的系統(tǒng)。 圖 615 事務處理應用的體系結構 輸 入 / 輸 出處 理應 用 邏 輯 事 務 管 理 器 數(shù) 據 庫 事務處理系統(tǒng) ? 事務處理系統(tǒng)可以組織成“管道 過濾器”的結構，分別由系統(tǒng)組件負責輸入、處理和輸出。從用戶角度看，事務是任何一個相關操作的序列，這些操作能達到某個目的，比如“查詢從倫敦飛往巴黎的班機的時間”。 – 5）作為交流應用類型的詞匯。 – 2）作為設計檢查列表。盡管這些系統(tǒng)實例在細節(jié)上有所不同，但是當開發(fā)同一類型的新系統(tǒng)時，我們是可以復用通用體系結構架構的。在這種組織結構中，外部構件通過注冊與數(shù)據庫建立聯(lián)系，數(shù)據庫通過這種聯(lián)系自動地調用合適的工具。一個系統(tǒng)構件被組織成某種體系結構風格，但它的內部結構可能是另一種完全不同的風格。在很多情況下，框架通常以構件庫的形式出現(xiàn)，但構件庫只是框架的一個重要部分。 圖 614 主程序 /子程序體系結構 應 用 子 程 序 應 用 子 程 序 應 用 子 程 序應 用 子 程 序 應 用 子 程 序應 用 子 程 序應 用 子 程 序控 制 器 子 程 序 控 制 器 子 程 序控 制 器 子 程 序主 程 序 主程序 /子程序組織 ? 此外，特定領域的軟件體系結構（ Domainspecific Software Architectures）是指為特定領域開發(fā)“參考”模型。這樣的系統(tǒng)稱為閉環(huán)系統(tǒng)（ Closedloop System）。 過程控制 – ⑦ 閉環(huán)系統(tǒng)：在這種系統(tǒng)中，通過過程變量中的信息調整過程變量，補償過程變量和操作環(huán)境的變化。 過程控制 ? 持續(xù)的過程通過對輸入和中間產物進行某些操作，將輸入的材料轉化成某些具有特殊屬性的產物。這和傳統(tǒng)的過程調用驗證不同，當對調用功能行為進行驗證時，傳統(tǒng)的過程調用只需考慮過程前和過程后的條件。在不改變系統(tǒng)中其他構件接口的情況下，構件可以非常容易的被其他構件取代。過程可能以一般的方式被調用，但構件可以將過程注冊到與其相關聯(lián)的系統(tǒng)事件中，這樣，當事件發(fā)生時，過程會被間接調用。系統(tǒng)中的其他構件通過注冊與一個事件關聯(lián)起來的過程，來表示對某一個事件感興趣。 數(shù)據抽象和面向對象組織 ? 但是，面向對象系統(tǒng)最大的缺點是，當一個對象和其他對象交互（過程調用），它必須知道其他對象的標識。雖然對于系統(tǒng)中對象類型的定義，繼承是一個非常重要的概念，但是它不具備直接的體系結構功能。它們是以壓縮的形式存儲的，所以視頻服務器需要對于各種不同的格式處理視頻壓縮和解壓縮。服務和服務器可以改變而不會影響系統(tǒng)其他部分。這個模型的主要組成部分是： – （ 1）一組給其他組件提供服務的服務器。 – 3）控制器：完全由黑板的狀態(tài)驅動。 ? 控制方式的選擇將知識庫風格分成了兩種主要的子類。 知識庫（容器） ? 如圖 610中所示，容器是被動的，對它的控制是組件的職責。在這個例子中，容器或許就是一個能跟蹤軟件變更并允許回滾到先前版本的版本控制環(huán)境。圖 69描述了一種典型的以數(shù)據為中心的體系結構風格，其中，客戶軟件訪問中心存儲庫。（最好的例子是 ISO的 OSI模型和 X Window System協(xié)議。 圖 68 LIBSYS系統(tǒng)的體系結構 圖 書 館 索 引 分 布 式 文 檔 版 權 記 賬 搜 索 恢 復 管 理 器 L I B S Y S 表 單 和 查 詢 打 印 系 統(tǒng) 登 錄 管 理 器 管 理 器W e b 瀏 覽 器 界 面數(shù) 據庫 1數(shù) 據庫 2數(shù) 據庫 3數(shù) 據庫 4數(shù) 據庫 n. . . 分層系統(tǒng) ? 分層系統(tǒng)有許多理想的性質。最底層包括了系統(tǒng)支持軟件，比較典型的是數(shù)據庫和操作系統(tǒng)支持。其他的應用領域包括數(shù)據庫系統(tǒng)和操作系統(tǒng)。 表 63 分層體系結構模式 圖 66 分層系統(tǒng)（分層體系結構） 核 心 層實 用 工 具 層應 用 層用 戶 界 面 層構 件 分層系統(tǒng) ? 每一層向它的上層提供服務，同時它又是下層的客戶。 管道 過濾器 ? 第二，維持兩個相對獨立但又存在某種關系的數(shù)據流之間的通信可能很困難。第三，系統(tǒng)容易維護和擴展：新的過濾器容易加入到系統(tǒng)中，舊的過濾器也可被改進的過濾器替換。然而，過濾器沒有必要了解與之相鄰的過濾器的工作。遵照這個模型，系統(tǒng)可以組合 Unix命令、使用管道和 Unix shell控制工具來實現(xiàn)。 典型的體系結構模式 ? 這些體系結構風格也僅僅是可用風格中的一小部分。連接件表示工作產品之間的關系，特性標識每項的特征。連接件包括傳遞數(shù)據和控制、共享數(shù)據、 “ 使用 ” 以及 “ 是一個實例 ” 等能力。然而，體系結構模式與體系結構風格在許多基本方面存在不同： – l）模式涉及的范圍要小一些，它更多集中在體系結構的某一方面而不是體系結構的整體； – 2）模式在體系結構上施加規(guī)則，描述了軟件是如何在基礎設施層次（例如，并發(fā)）上處理某些功能性方面的問題。但更重要的是，體系結構風格也是建筑的樣板。 風格與模式 ? 從更詳細的層面上，為了分清不同模式間的差異，需要有一個公共的框架以便對這些模式進行比較?？梢园洋w系結構模式看作是對好的實踐所做的格式化的抽象描述，它們已經在不同的系統(tǒng)和環(huán)境中多次嘗試和測試過。此外，還應該包括這種模式的應用時機和優(yōu)缺點?？紤]一個游戲系統(tǒng)的軟件體系結構，游戲系統(tǒng)有時被稱作沉浸式交互應用（ immersive interactive application) ，它需要密集型算法的計算方法、成熟的計算機圖形圖像技術、流媒體數(shù)據源、通過常規(guī)或非常規(guī)輸入進行的實時的交互操作以及許多其他專業(yè)知識。 – 軍事 ——用于商議、通信、指揮、控制和信息的系統(tǒng)，也有用于進攻和防衛(wèi)武器的系統(tǒng)。 – 設備 ——與物理世界交互的系統(tǒng)，可以為個人提供某種有意義的服務。在每種類別中，會有很多的子類別。不過，由于它的專業(yè)性，領域和應用專家很難理解和使用ADL。 體系結構視圖 ? 實際上，在設計過程中通常都會形成概念視圖，它對體系結構的決策很有幫助。顯示了系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)中軟件組件是如何分布在處理器上的。通過邏輯視圖，可以將系統(tǒng)需求和實體關聯(lián)起來。一個設計良好的通用模式是工程領域中技術成熟的標志之一。通常體系結構可能會從許多不同的視角和視圖被文檔化，我們需要提供系統(tǒng)體系結構的多重視圖。顯示了軟件是如何為了開發(fā)而被分解的，即將軟件分解成可以由單獨的開發(fā)人員或開發(fā)團隊實現(xiàn)的組件。該圖顯示了一個打包機器人系統(tǒng)體系結構的抽象模型，描述了所要開發(fā)的子系統(tǒng)。當需要詳細地文檔化一個體系結構或使用模型驅動開發(fā)的時候， UML是非常有價值的。不過，例外的情況是，當正在開發(fā)關鍵性系統(tǒng)，當需要做一個詳細的系統(tǒng)可依賴性分析時，或許需要使外部的管理者確定我們的系統(tǒng)符合他們的規(guī)則而且可能會需要完整的體系結構文檔。 – 商業(yè)和非盈利的 ——工商企業(yè)營運必要的系統(tǒng)。 – 工業(yè) ——模擬或控制物理過程的系統(tǒng)。 – 運輸 ——控制水上、地面、空中或者太空交通工具的系統(tǒng)。 ? 表 6