【正文】 共性 ——需要雇傭人員、開出發(fā)票、記賬等。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。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)。這些共性導(dǎo)致了用來描述特殊類型軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成的軟件體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展。 體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用方式 ? 應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)封裝了一類系統(tǒng)的基本特征。例如，在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中就有不同系統(tǒng)類型的通用的體系結(jié)構(gòu)模型，像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或監(jiān)控系統(tǒng)。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。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。 體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用方式 ? 當(dāng)開發(fā)新的系統(tǒng)時(shí)應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)往往要重新實(shí)現(xiàn)，但是對(duì)大多數(shù)商務(wù)系統(tǒng)，應(yīng)用的復(fù)用有可能不需要重新實(shí)現(xiàn)。例如出自 SAP和 Oracle公司的企業(yè)資源規(guī)劃（ ERP）系統(tǒng)以及為特殊應(yīng)用所提供的垂直軟件包（ COTS），在這些系統(tǒng)中，我們可以發(fā)現(xiàn)存在一個(gè)通用的配置，通過調(diào)整它們來產(chǎn)生專門的業(yè)務(wù)應(yīng)用。作為一個(gè)例子，供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)可以調(diào)整以面向不同類型的供應(yīng)商、商品以及合同管理。 體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用方式 ? 軟件設(shè)計(jì)人員可以以多種方式來使用這些應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)模型： – 1）作為體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程的一個(gè)起點(diǎn)。如果不熟悉正在開發(fā)的應(yīng)用類型，可以將初始設(shè)計(jì)建立在一般體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上。當(dāng)然，這些都必須針對(duì)被開發(fā)的專門系統(tǒng)進(jìn)行特殊處理，但不管怎樣，它們都是設(shè)計(jì)的一個(gè)很好的開始。 – 2）作為設(shè)計(jì)檢查列表。如果已經(jīng)為一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)完成了系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以將它與一般應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，來檢查自己的設(shè)計(jì)和一般體系結(jié)構(gòu)是否一致。 體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用方式 – 3）作為對(duì)開發(fā)團(tuán)隊(duì)工作的組織方式。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?？梢苑峙扇蝿?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。 – 4）作為評(píng)估組件以便復(fù)用的手段。如果擁有組件，就可以復(fù)用它。在希望復(fù)用時(shí)，可以將它們與一般結(jié)構(gòu)做比較來看在應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)中是否有類似的組件。 – 5）作為交流應(yīng)用類型的詞匯。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。 事務(wù)處理系統(tǒng) ? 事務(wù)處理系統(tǒng)（ Transaction processing systems， TPS）是設(shè)計(jì)用來處理用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫信息的查詢或者對(duì)數(shù)據(jù)庫的更新，允許數(shù)據(jù)庫中的信息被很多遠(yuǎn)程用戶訪問和修改。這些是最為平常的一類交互式業(yè)務(wù)系統(tǒng)類型。對(duì)它們的組織要能夠保證用戶之間不會(huì)相互干擾，數(shù)據(jù)庫的整體性得到保障。這種類型系統(tǒng)包括交互式銀行系統(tǒng)、電子商務(wù)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和預(yù)訂系統(tǒng)。 事務(wù)處理系統(tǒng) ? 從技術(shù)角度講，數(shù)據(jù)庫事務(wù)是一個(gè)操作序列，每個(gè)這樣的操作可以看成是一個(gè)單元（原子單元）。事務(wù)中的所有操作都必須在數(shù)據(jù)庫永久改變之前完成，確保在事務(wù)中操作失敗不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫的不一致性。從用戶角度看，事務(wù)是任何一個(gè)相關(guān)操作的序列，這些操作能達(dá)到某個(gè)目的，比如“查詢從倫敦飛往巴黎的班機(jī)的時(shí)間”。如果用戶事務(wù)不要求數(shù)據(jù)庫發(fā)生改變，那么就沒有必要把它作為數(shù)據(jù)庫事務(wù)。 事務(wù)處理系統(tǒng) ? 事務(wù)處理系統(tǒng)總是交互式系統(tǒng)，用戶異步地提出對(duì)服務(wù)的請(qǐng)求。圖 615給出了事務(wù)處理應(yīng)用的概念體系結(jié)構(gòu)。首先，用戶通過 I/O處理組件向系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求。請(qǐng)求會(huì)被應(yīng)用相關(guān)的邏輯進(jìn)行處理。事務(wù)得以創(chuàng)建并傳遞給事務(wù)管理器，事務(wù)管理器嵌入在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)內(nèi)。在事務(wù)管理器正確完成事務(wù)后，傳遞一個(gè)信號(hào)給應(yīng)用，報(bào)告處理完畢。 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 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。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)。這個(gè)系統(tǒng)由兩個(gè)相互協(xié)作的軟件子系統(tǒng)構(gòu)成，即 ATM軟件和位于銀行數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的賬戶處理軟件。輸入輸出組件實(shí)現(xiàn)為 ATM機(jī)上的軟件，而處理組件位于銀行數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上。圖 616顯示了這個(gè)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，說明了輸入、處理和輸出組件的功能。 圖 616 ATM機(jī)系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu) 獲 取 客 戶賬 戶 標(biāo) 識(shí) 符驗(yàn) 證 卡選 擇 服 務(wù)查 詢 賬 戶更 新 賬 戶打 印 明 細(xì)返 回 卡分 發(fā) 現(xiàn) 金輸 入 處 理 輸 出A T M 數(shù) 據(jù) 庫 A T M 信息系統(tǒng) ? 所有涉及與共享數(shù)據(jù)庫交互的系統(tǒng)都可以看成是基于事務(wù)的信息系統(tǒng)。信息系統(tǒng)允許對(duì)一個(gè)大信息庫進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑L問。這些大數(shù)據(jù)庫例子有圖書館書目庫、航班時(shí)刻表、醫(yī)院的病人記錄等。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 617 是一個(gè)信息系統(tǒng)的一般模型。系統(tǒng)采用分層方法，頂層支持用戶界面，底層是系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。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)庫的邏輯。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。 圖 617 分層的信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 事 務(wù) 管 理 數(shù) 據(jù) 庫信 息 檢 索 和 修 改 用 戶 身 份 驗(yàn) 證 通 信 和 授 權(quán)用 戶 界 面 信息系統(tǒng) ? 作為分層模型的一個(gè)實(shí)例，圖 618給出了 MHCPMS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，這個(gè)系統(tǒng)維護(hù)并管理那些具有心理問題前來咨詢專家的病人的詳細(xì)信息。 圖 618 MHCPMS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 事 務(wù) 管 理病 人 數(shù) 據(jù) 庫 信 息 安 全 病 人 信 息 數(shù) 據(jù) 導(dǎo) 入 報(bào) 告 管 理 管 理 器 和 導(dǎo) 出 生 成 登 錄 角 色 檢 查 樣 式 和 菜 單 數(shù) 據(jù) 有 效 性 管 理 器 驗(yàn) 證W e b 瀏 覽 器 信息系統(tǒng) ? 在模型的每一層中都增加了一些詳細(xì)內(nèi)容，找出了用于支持用戶通信、信息檢索和訪問的組件： – 1）最上層負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)用戶接口。在這個(gè)例子中， UI是用 Web瀏覽器實(shí)現(xiàn)的。 – 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。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。這一層還包括顯示信息給用戶的表格和菜單管理組件以及核對(duì)信息一致性的數(shù)據(jù)確認(rèn)組件。 信息系統(tǒng) – 3）第三層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，并提供：實(shí)現(xiàn)有關(guān)系統(tǒng)信息安全，病人信息的建立和更新，從其他數(shù)據(jù)庫載入和導(dǎo)出病人數(shù)據(jù)，以及報(bào)告生成器建立管理報(bào)告。 – 4）最底層是使用商用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)建立的，它提供事務(wù)管理和持久的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。 信息系統(tǒng) ? 信息和資源管理系統(tǒng)通?；?Web系統(tǒng)，用戶接口使用Web瀏覽器實(shí)現(xiàn)。例如，電子商務(wù)系統(tǒng)是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的資源管理系統(tǒng)，它可以接受電子的商品或服務(wù)的訂單，然后安排將商品或服務(wù)遞送給客戶。在電子商務(wù)系統(tǒng)中，應(yīng)用相關(guān)層包括額外的功能，支持所謂的“購物車”，即用戶可以在不同的事務(wù)中購買多個(gè)項(xiàng)目，然后在一個(gè)事務(wù)中完成對(duì)所有項(xiàng)目的叉付。在這些系統(tǒng)中服務(wù)器的組成可以映射為圖 617所示的四層通用模型。這些系統(tǒng)總是實(shí)現(xiàn)大多層的客戶機(jī) /服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。 語言處理系統(tǒng) ? 語言處理系統(tǒng)用來將文本從一種語言翻譯成另一種語言，例如把自然語言或人工語言翻譯成該類語言的其他表示，對(duì)于編程語言可能會(huì)執(zhí)行產(chǎn)生的代碼，來執(zhí)行輸入語言所定義的指令。它們包括一個(gè)翻譯器和一個(gè)執(zhí)行生成的語言的抽象機(jī)。我們最為熟悉的語言處理系統(tǒng)就是編譯器了。它將高層語言翻譯成機(jī)器代碼。然而，語言處理系統(tǒng)也使用在很多其他系統(tǒng)中，比如在數(shù)據(jù)庫中作為對(duì)命令語言的翻譯，在信息系統(tǒng)中和在標(biāo)記語言比如 XML中。 語言處理系統(tǒng) ? 圖 619給出了編程語言的一種語言處理系統(tǒng)的可能的體系結(jié)構(gòu)。源語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。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。該過程的輸出是輸入指令的解釋結(jié)果。 圖 619 語言處理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 翻 譯 器 檢 查 語 法 檢 查 語 義 生 成 抽 象 機(jī) m / c 指 令解 釋 器 取 執(zhí) 行源 語 言 指 令數(shù) 據(jù) 結(jié) 果 語言處理系統(tǒng) ? 當(dāng)然，對(duì)于很多編譯器，解釋器是一個(gè)處理機(jī)器指令的硬件單元，抽象機(jī)是一個(gè)真處理器。然而，對(duì)于動(dòng)態(tài)類型的語言比如 Python，解釋器是一個(gè)軟件組件。 語言處理系統(tǒng) ? 程序語言編譯器是更一般化的編程環(huán)境的一部分，它具有一般的體系結(jié)構(gòu)，包括以下組件： – ① 詞法分析器，將一個(gè)輸入的語言記號(hào)轉(zhuǎn)換為內(nèi)部形式； – ② 符號(hào)表，保持實(shí)體名字相關(guān)的信息（變量、類名字、對(duì)象名字等），實(shí)體是正在翻譯的文本； – ③ 語法分析器，它檢查正在翻譯的語言的語法。它使用相應(yīng)語言所定義的語法并建立語法樹； – ④ 語法樹，它代表待編譯程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)； – ⑤ 語義分析層，它使用來自語法樹和符號(hào)表的信息來檢查輸入的語言文本的語義正確性； – ⑥ 代碼生成器，它在語法樹中穿行并生成抽象機(jī)代碼。 語言處理系統(tǒng) ? 還會(huì)有其他一些組件，這些組件可能用于從所生成的機(jī)器代碼中分析和變換語法樹來提高效率和降低冗余。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(shí)際上是用其他語言所表示的輸入文本。 ? 在語言處理系統(tǒng)中可能會(huì)用到的還有另外可用的體系結(jié)構(gòu)模式。編譯器可以用容器和管道 過濾器的復(fù)合模型實(shí)現(xiàn)。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。在詞法分析、語法和語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。 圖 620 編譯器的管道 過濾器體系結(jié)構(gòu) 符 號(hào) 表語 法 樹詞 法 分 析 句 法 分 析 語 義 分 析 代 碼 生 成 語言處理系統(tǒng) ? 語言編譯的管道 過濾器模型對(duì)于程序的編譯和執(zhí)行無需用戶交互的批處理環(huán)境很有效，例如，把一個(gè) XML文件翻譯成另一個(gè)文件。而對(duì)于集成了其他語言處理工具，比如結(jié)構(gòu)化編輯系統(tǒng)、交互式調(diào)試工具或者是程序的格式轉(zhuǎn)換器，它就不那么有效了。在這種情況下，來自一個(gè)組件的變化需要立即反映到其他組件中。因此，系統(tǒng)最好組織成容器的模型，如圖 621所示。 圖 621 語言處理系統(tǒng)的容器體系結(jié)構(gòu) 抽 象 語 法 樹詞 法 分 析 器 語 法 分 析 器 語 義 分 析 器優(yōu) 化 器語 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 語言處理系統(tǒng) ? 圖 621說明了一個(gè)語言處理系統(tǒng)是如何成為集成化編程支持工具的一部分的。在這個(gè)例子中，符號(hào)表和語法樹是作為中央信息容器的。工具或小程序通過它來實(shí)現(xiàn)通信。其他的原先可能嵌入在工具內(nèi)部的信息，比如語法定義和程序的輸出格式定義等，已經(jīng)被提取出來并放入這個(gè)容器中。因此，語法制向的編輯器能夠在程序輸入時(shí)檢查程序的語法是正確的，而程序格式轉(zhuǎn)換器能夠以一種十分方便閱讀的格式創(chuàng)建程序清單。