【正文】 風(fēng)格與模式 ? 從更詳細(xì)的層面上，為了分清不同模式間的差異，需要有一個(gè)公共的框架以便對(duì)這些模式進(jìn)行比較。然而，體系結(jié)構(gòu)模式與體系結(jié)構(gòu)風(fēng)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(jié)構(gòu)的某一方面而不是體系結(jié)構(gòu)的整體； – 2）模式在體系結(jié)構(gòu)上施加規(guī)則，描述了軟件是如何在基礎(chǔ)設(shè)施層次（例如，并發(fā)）上處理某些功能性方面的問題。連接件表示工作產(chǎn)品之間的關(guān)系，特性標(biāo)識(shí)每項(xiàng)的特征。遵照這個(gè)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(shí)現(xiàn)。第三，系統(tǒng)容易維護(hù)和擴(kuò)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(jìn)的過濾器替換。 表 63 分層體系結(jié)構(gòu)模式 圖 66 分層系統(tǒng)（分層體系結(jié)構(gòu)） 核 心 層實(shí) 用 工 具 層應(yīng) 用 層用 戶 界 面 層構(gòu) 件 分層系統(tǒng) ? 每一層向它的上層提供服務(wù)，同時(shí)它又是下層的客戶。最底層包括了系統(tǒng)支持軟件，比較典型的是數(shù)據(jù)庫(kù)和操作系統(tǒng)支持。（最好的例子是 ISO的 OSI模型和 X Window System協(xié)議。在這個(gè)例子中，容器或許就是一個(gè)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。 ? 控制方式的選擇將知識(shí)庫(kù)風(fēng)格分成了兩種主要的子類。這個(gè)模型的主要組成部分是： – （ 1）一組給其他組件提供服務(wù)的服務(wù)器。它們是以壓縮的形式存儲(chǔ)的，所以視頻服務(wù)器需要對(duì)于各種不同的格式處理視頻壓縮和解壓縮。 數(shù)據(jù)抽象和面向?qū)ο蠼M織 ? 但是，面向?qū)ο笙到y(tǒng)最大的缺點(diǎn)是，當(dāng)一個(gè)對(duì)象和其他對(duì)象交互（過程調(diào)用），它必須知道其他對(duì)象的標(biāo)識(shí)。過程可能以一般的方式被調(diào)用，但構(gòu)件可以將過程注冊(cè)到與其相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)事件中，這樣，當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，過程會(huì)被間接調(diào)用。這和傳統(tǒng)的過程調(diào)用驗(yàn)證不同，當(dāng)對(duì)調(diào)用功能行為進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，傳統(tǒng)的過程調(diào)用只需考慮過程前和過程后的條件。 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(diào)整過程變量，補(bǔ)償過程變量和操作環(huán)境的變化。 圖 614 主程序 /子程序體系結(jié)構(gòu) 應(yīng) 用 子 程 序 應(yīng) 用 子 程 序 應(yīng) 用 子 程 序應(yīng) 用 子 程 序 應(yīng) 用 子 程 序應(yīng) 用 子 程 序應(yīng) 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(lǐng)域的軟件體系結(jié)構(gòu)（ Domainspecific Software Architectures）是指為特定領(lǐng)域開發(fā)“參考”模型。一個(gè)系統(tǒng)構(gòu)件被組織成某種體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，但它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能是另一種完全不同的風(fēng)格。盡管這些系統(tǒng)實(shí)例在細(xì)節(jié)上有所不同，但是當(dāng)開發(fā)同一類型的新系統(tǒng)時(shí)，我們是可以復(fù)用通用體系結(jié)構(gòu)架構(gòu)的。 – 5）作為交流應(yīng)用類型的詞匯。 圖 615 事務(wù)處理應(yīng)用的體系結(jié)構(gòu) 輸 入 / 輸 出處 理應(yīng) 用 邏 輯 事 務(wù) 管 理 器 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 事務(wù)處理系統(tǒng) ? 事務(wù)處理系統(tǒng)可以組織成“管道 過濾器”的結(jié)構(gòu)，分別由系統(tǒng)組件負(fù)責(zé)輸入、處理和輸出。 – 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。源語(yǔ)言指令定義了將要執(zhí)行的程序，翻譯器會(huì)轉(zhuǎn)換這些稱為抽象機(jī)指令。因此，系統(tǒng)最好組織成容器的模型，如圖 621所示。在詞法分析、語(yǔ)法和語(yǔ)義分析階段組成一個(gè)串行結(jié)構(gòu)，如圖 620所示，它們之間的通信是通過共享符號(hào)表實(shí)現(xiàn)的。我們最為熟悉的語(yǔ)言處理系統(tǒng)就是編譯器了。這個(gè)模型中的層能直接映射到基于因特網(wǎng)系統(tǒng)的服務(wù)器上。首先，用戶通過 I/O處理組件向系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求。可以分派任務(wù)給團(tuán)隊(duì)成員，在同一個(gè)體系結(jié)構(gòu)框架下實(shí)現(xiàn)不同的組件。因此，這些業(yè)務(wù)所使用的應(yīng)用系統(tǒng)也有很多共同點(diǎn)。而設(shè)計(jì)模式和應(yīng)用框架更加面向具體問題。很多系統(tǒng)的主要組織結(jié)構(gòu)反映了所使用的編程語(yǔ)言的特點(diǎn)。 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(cè)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(dá)到控制目標(biāo)； – ③ 輸入變量：一種過程變量，用來測(cè)量過程的輸入。另一個(gè)問題涉及到數(shù)據(jù)交換。 ? 當(dāng)一個(gè)調(diào)試器停止在一個(gè)中斷點(diǎn)上，它會(huì)發(fā)布一個(gè)事件，這個(gè)事件會(huì)使系統(tǒng)自動(dòng)地調(diào)用那些已注冊(cè)工具的相應(yīng)過程。一些系統(tǒng)允許“對(duì)象”是并發(fā)的任務(wù)；還有一些系統(tǒng)允許對(duì)象擁有多個(gè)接口。本質(zhì)上，客戶機(jī)向服務(wù)器提出請(qǐng)求，然后等待直到它收到回答為止。 知識(shí)庫(kù)（容器） ? 黑板系統(tǒng)通常用在復(fù)雜信號(hào)處理解釋上，比如語(yǔ)音和模式識(shí)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(jù)。 知識(shí)庫(kù)（容器） ? 以數(shù)據(jù)為中心的體系結(jié)構(gòu)促進(jìn)了可集成性，也就是說，現(xiàn)有的構(gòu)件可以被修改，而且新的客戶構(gòu)件可以加入到體系結(jié)構(gòu)之中，而無需考慮其他的客戶（因?yàn)榭蛻魳?gòu)件是獨(dú)立運(yùn)作的）。因此，這個(gè)模型適合于數(shù)據(jù)是由一個(gè)組件產(chǎn)生而由其他組件使用的倩形。和管線模式相比，由于分層系統(tǒng)每一層最多和上下兩層交互，對(duì)于任意一層的功能的改變最多只影響其他兩層。如果一層的接口被保留下來，這個(gè)層就能被另外的一個(gè)對(duì)等層替換。分層體系結(jié)構(gòu)模式是實(shí)現(xiàn)分離性和獨(dú)立性的一個(gè)方式，表 63和圖 66顯示了這種模式。當(dāng)系統(tǒng)中每個(gè)過濾器作為一個(gè)單一實(shí)體處理輸入數(shù)據(jù)，即對(duì)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換是順序進(jìn)行時(shí)，就成了一個(gè)退化的管線結(jié)構(gòu)，這時(shí)管道 過濾器模式就變成了批處理模型。數(shù)據(jù)從一個(gè)處理單元流到另一個(gè)處理單元，每經(jīng)過一個(gè)單元就做一次變換。與結(jié)構(gòu)相關(guān)的特性包括優(yōu)先級(jí)、搶先占有以及執(zhí)行時(shí)間 ” 。每種風(fēng)格描述一種系統(tǒng)類別，包括： – l）完成系統(tǒng)需要的某種功能的一組構(gòu)件（例如，數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算模塊）； – 2）能使構(gòu)件間實(shí)現(xiàn)“通信、合作和協(xié)調(diào)”的一組連接件； – 3）定義構(gòu)件如何集成為系統(tǒng)的約束； – 4）語(yǔ)義模型，能使設(shè)計(jì)者通過分析系統(tǒng)組成成分的已知屬性來理解系統(tǒng)的整體性質(zhì)。隨著系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員對(duì)詳細(xì)的組織原則和某類軟件結(jié)構(gòu)價(jià)值的認(rèn)識(shí)不斷加深，這些慣用模式（或稱體系結(jié)構(gòu)模式）被逐漸總結(jié)出來。 體系結(jié)構(gòu)類型 ? 可見，游戲系統(tǒng)類型可以用專門設(shè)計(jì)的強(qiáng)調(diào)游戲系統(tǒng)關(guān)注點(diǎn)的體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格來描述。 – 行政管理 ——支持各級(jí)政治實(shí)體的管理和運(yùn)作方式的系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)開發(fā)出這種視圖，它有益于溝通而不在乎體系結(jié)構(gòu)文檔是否完整。圖 61所描述的打包機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)就是概念性系統(tǒng)視圖的一個(gè)例子。 第 6章 體系結(jié)構(gòu)的模式與結(jié)構(gòu) 體系結(jié)構(gòu)視圖 ? 在單個(gè)體系結(jié)構(gòu)模型中不可能提出所有與系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的信息，因?yàn)槊恳环N模型只能顯示系統(tǒng)的一種角度和視圖。 – 2）進(jìn)程視圖。概念視圖給出系統(tǒng)的本質(zhì)內(nèi)容供不同的信息持有者之間交流。例如，在建筑物類型中，會(huì)有房子、單元樓、公寓、辦公樓、工廠廠房、倉(cāng)庫(kù)等一般風(fēng)格。 – 操作系統(tǒng) ——位于硬件之上提供基本軟件服務(wù)的系統(tǒng)。 表 61 MVC（模型 視圖 控制器）模式 體系結(jié)構(gòu)類型 ? 圖 62和圖 63顯示了與 MVC模式相關(guān)的體系結(jié)構(gòu)的圖形模型，它們從不同的角度展現(xiàn)體系結(jié)構(gòu) ——圖 62是概念視圖，而圖 63則給出了當(dāng)該模式用于基于 Web系統(tǒng)交互管理時(shí)的一個(gè)可能的體系結(jié)構(gòu)。我們將采用的框架是把某個(gè)特定系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)看成計(jì)算構(gòu)件集，或者簡(jiǎn)單地說，由構(gòu)件再加上描述構(gòu)件間交互的連接件組成。 – 3）體系結(jié)構(gòu)模式傾向于在體系結(jié)構(gòu)環(huán)境中處理特定的行為問題（例如，實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)如何處理同步和中斷）。 ? 每一種結(jié)構(gòu)表示體系結(jié)構(gòu)的不同視圖，顯示出進(jìn)行建模和構(gòu)建時(shí)對(duì)軟件團(tuán)隊(duì)的有用信息?！斑^濾器”這個(gè)詞很形象地描述了數(shù)據(jù)從輸入到輸出這樣一個(gè)過程。第四，支持某些特定的分析，如吞吐量和死鎖檢測(cè)。在某些分層系統(tǒng)中，內(nèi)層只對(duì)其相鄰的層和某些用于輸出的函數(shù)是可見的，對(duì)其他外部的層是隱藏的。再上一層是應(yīng)用程序?qū)?，包括與應(yīng)用功能相關(guān)的組件、可以被其他應(yīng)用組件利用的實(shí)用工具組件等。） 分層系統(tǒng) ? 但是分層系統(tǒng)也有缺點(diǎn)，并不是所有的系統(tǒng)都容易用這種模式來構(gòu)建。 圖 610 IDE系統(tǒng)的容器體系結(jié)構(gòu) U M L編 輯 器代 碼生 成 器設(shè) 計(jì)翻 譯 器J a v a編 輯 器P y t h o n編 輯 器設(shè) 計(jì) 分 析 器 報(bào) 告 生 成 器項(xiàng) 目 容 器 知識(shí)庫(kù)（容器） ? 把所有適合使用容器的工具組織起來是共享大量數(shù)據(jù)的一種高效方式。如果由輸入流中事務(wù)觸發(fā)系統(tǒng)相應(yīng)的進(jìn)程執(zhí)行，這是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)型知識(shí)庫(kù)。包括：打印服務(wù)器，提供打印服務(wù)；文件服務(wù)器，提供文檔管理服務(wù)；編譯服務(wù)器，負(fù)責(zé)對(duì)程序的編譯服務(wù)。靜態(tài)圖片必須保持高分辨率，所以將它們單獨(dú)放在一個(gè)服務(wù)器上是比較妥當(dāng)?shù)?。與此相反，例如，在管道 過濾器系統(tǒng)中，過濾器之間交互不需要知道系統(tǒng)中其他過濾器的存在。這種模式主要特點(diǎn)是事件發(fā)布者不知道哪些構(gòu)件會(huì)受到事件的影響。 解釋器 ? 一個(gè)解釋器包括正在被解釋執(zhí)行的偽碼和解釋引擎本身。 – ⑧ 反饋控制系統(tǒng)：被控變量是可測(cè)量的，并且使用測(cè)量的結(jié)果操作一個(gè)或更多的過程變量。這種體系結(jié)構(gòu)提供一種被剪裁成應(yīng)用程序族的組織結(jié)構(gòu)，比如航空電子技術(shù)，命令和控制，汽車駕駛系統(tǒng)。連接件通常也能從層次上分解。應(yīng)用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的一般模型能幫助我們理解應(yīng)用的運(yùn)作，比較相同類型的應(yīng)用，驗(yàn)證應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性并能達(dá)到對(duì)大粒度組件的復(fù)用。如果在討論一個(gè)特殊的應(yīng)用或者試圖比較幾個(gè)具有相同類型的應(yīng)用時(shí)，可以使用在一般體系結(jié)構(gòu)中所有的概念來談?wù)搼?yīng)用。例如，允許客戶在ATM機(jī)上查詢賬戶余額和提取現(xiàn)金的銀行系統(tǒng)。該層包括允許用戶登錄系統(tǒng)的組件和確保他們使用的操作符合他們身份的檢驗(yàn)組件。這些指令然后由另一個(gè)組件解釋，它首先取指令，然后（在必要的時(shí)候）再使用來自環(huán)境中的數(shù)據(jù)去執(zhí)行它們。 圖 621 語(yǔ)言處理系統(tǒng)的容器體系結(jié)構(gòu) 抽 象 語(yǔ) 法 樹詞 法 分 析 器 語(yǔ) 法 分 析 器 語(yǔ) 義 分 析 器優(yōu) 化 器語(yǔ) 法 定 義符 號(hào) 表 輸 出 定 義容 器代 碼 生 成 器美 編 工 具編 輯 器 語(yǔ)言處理系統(tǒng) ? 圖 621說明了一個(gè)語(yǔ)言處理系統(tǒng)是如何成為集成化編程支持工具的一部分的。在編譯器的體系結(jié)構(gòu)中，符號(hào)表是共享數(shù)據(jù)容器。它們包括一個(gè)翻譯器和一個(gè)執(zhí)行生成的語(yǔ)言的抽象機(jī)。用戶通信層處理所有來自用戶界面的輸入和輸出，信息檢索層包括應(yīng)用相關(guān)的訪問和更新數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯。圖 615給出了事務(wù)處理應(yīng)用的概念體系結(jié)構(gòu)。應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)尋找系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)特征，而且，在很多情況下，是可能并行地開發(fā)這些的。除了一般的業(yè)務(wù)功能之外，所有的電話公司都需要系統(tǒng)去連通線路、管理它們的網(wǎng)絡(luò)、向客戶開單據(jù)等。體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格描述了軟件系統(tǒng)的整體組織結(jié)構(gòu)，它獨(dú)立于實(shí)際問題。圖 614描述了該類型的體系結(jié)構(gòu)。尤其是，為了對(duì)過程做出調(diào)整，被控變量要與控制系統(tǒng)的某些屬性聯(lián)系起來，這些屬性能夠被控制系統(tǒng)改變（過程變量不能和程序變量混淆）。即使它能夠肯定該事件會(huì)被其他構(gòu)件響應(yīng)，它也不能依賴事件被處理的先后順序。比如在 Field系統(tǒng)中，諸如編輯器和變量監(jiān)視器等工具會(huì)注冊(cè)調(diào)試器的中斷點(diǎn)事件。 ? 抽象數(shù)據(jù)類型的使用，以及面向?qū)ο笙到y(tǒng)的使用己經(jīng)非常普遍?？蛻魴C(jī)通過遠(yuǎn)程過程調(diào)用來獲取服務(wù)器提供的服務(wù)，遠(yuǎn)程過程調(diào)用使用一個(gè)請(qǐng)求 回答協(xié)議，比如在 WWW上使用的 協(xié)議。因此實(shí)際的控制器或者它的實(shí)現(xiàn)可以在知識(shí)源中，也可以在黑板中，獨(dú)立的模塊中或者在它們的組合中。到底激活哪個(gè)工具要視對(duì)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果而定。 知識(shí)庫(kù)（容器） ? 大多數(shù)使