【導讀】薂罿羈蒂蒈薅肀芄莄薄膃蒀螞薃袂芃薈薃羅蒈蒄螞肇芁莀蟻腿肄蠆蝕衿艿蚅蠆肁肂薁蚈膄莈蕆蚇袃膀莃蚇羅莆蟻蚆肈腿薇螅膀莄蒃螄袀膇荿螃莂蒞螂膄膅蚄螁襖蒁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁節(jié)蟻袈袁肅薇袇羃芀蒃袆肅肅蒈裊裊莈莄裊羇膁蚃襖肀莇蕿袃膂膀蒅袂袁蒞莁羈羄膈蝕羀肆莃薆罿羋膆薂罿羈蒂蒈薅肀芄莄薄膃蒀螞薃袂芃薈薃羅蒈蒄螞肇芁莀蟻腿肄蠆蝕衿艿蚅蠆肁肂薁蚈膄莈蕆蚇袃膀莃蚇羅莆蟻蚆肈腿薇螅膀莄蒃螄袀膇荿螃莂蒞螂膄膅蚄螁襖蒁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁節(jié)蟻袈袁肅薇袇羃芀蒃袆肅肅蒈裊裊莈莄裊羇膁蚃襖肀莇蕿袃膂膀蒅袂袁蒞莁羈羄膈蝕羀肆莃薆罿羋膆薂罿羈蒂蒈薅肀芄莄薄膃蒀螞薃袂芃薈薃羅蒈蒄螞肇芁莀蟻腿肄蠆蝕衿艿蚅蠆肁肂薁蚈膄莈蕆蚇袃膀莃蚇羅莆蟻蚆肈腿薇螅膀莄蒃螄袀膇荿螃莂蒞螂膄膅蚄螁襖蒁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁節(jié)蟻袈袁肅薇袇羃芀蒃袆肅肅蒈裊裊莈莄裊羇膁蚃襖肀莇蕿袃膂膀蒅袂袁蒞莁羈羄膈蝕羀肆莃薆罿羋膆薂罿羈蒂蒈薅肀芄莄薄膃蒀螞薃袂芃薈薃羅

　　

【正文】 PS e r v l e tJ 2 S EJ A X P R CS A A JM g m tJ M XJAXRJASWebSrcvsW e b C o n t a i n e rJACCConnectorsJTAJ a v aM a i lJ A FH T T PS S LH T T PS S L 什么是架構(gòu)模式 ? 架構(gòu)模式表達了對軟件系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的一個組織大綱。它提供了一套預定義的框架模式，詳細說明了他們的職責，并包括組織 他們之間關(guān)系的規(guī)則和指南等。 ? 層：在層模式中應(yīng)用被分為不同的抽象層次。層的范圍從高端的特定應(yīng)用層到低端的實施 /特定技術(shù)層。 ? 模型 視圖 控制器：在 MVC 模式中，應(yīng)用被分為三個部分：模型、視圖和控制器。 ? 管道和過濾器：在管道和過濾器模式中，數(shù)據(jù)在流動中進行處理，通過管道從一個過濾器到另一個過濾器。每個過濾器是一個處理步驟。 ? 黑板：在黑板模式中獨立的專業(yè)應(yīng)用協(xié)作產(chǎn)生一個解決方案，工作在一個共同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上。 ? 架構(gòu)模式可以在一起工作，即一個實際的軟件架構(gòu)可以同時應(yīng)用多個架構(gòu)模式。 ? 上面列出的架構(gòu)模式包含了系統(tǒng)特征、 性能特征以及進程和分布架構(gòu)。 典型分層方法 ? 應(yīng)用程序?qū)?；特定業(yè)務(wù)層；中間件層；系統(tǒng)軟件層。 架構(gòu)模式：層 環(huán)境：需要分解的大系統(tǒng)。 問題：必須在不同抽象層處理問題的系統(tǒng)，如硬件控制問題；常見服務(wù)問題。編寫能處理所有層次上問題的垂直構(gòu)件完全沒有必要，甚至不得不在不同構(gòu)件中處理。 影響： ? 構(gòu)件的某些部分是可以替換的。 ? 構(gòu)件中的變化不會傳遞（波動）。 ? 相似的職責應(yīng)歸為一組。 ? 構(gòu)件大小 復雜構(gòu)件應(yīng)進行必要的分解。 解決方案： 20202020(上 )《 面向?qū)ο蠹?術(shù)與 UML》課程教學教案 (項煒 ) 19 將系統(tǒng)分為構(gòu)件組，并使構(gòu)件組形成層疊結(jié)構(gòu)。使上層只使用下層（絕不使用上層 ）提供的服務(wù)。盡量不使用非緊鄰下層提供的服務(wù)（不跳層使用服務(wù)，除非中間件層添加通過構(gòu)件）。 嚴格的分層架構(gòu)規(guī)定設(shè)計元素（類、構(gòu)件、包、子系統(tǒng)）只能使用下層提供的服務(wù)。服務(wù)包括事務(wù)處理、出錯處理、數(shù)據(jù)庫訪問等等。 分層考慮事項 ? 層常常用于不同種類服務(wù)間縫中概念邊界，提供有益的抽象，使設(shè)計更易于理解。 ? 通常只有一個應(yīng)用程序?qū)印＜?，領(lǐng)域?qū)拥臄?shù)量取決于問題域和解決空間的復雜性。 ? 如果領(lǐng)域中已經(jīng)有先前構(gòu)建的系統(tǒng)，有由較小的互操作系統(tǒng)構(gòu)成的復雜系統(tǒng)，和 /或各設(shè)計團隊之間尤其需要共享信息的系統(tǒng)。為明確起見，可以將業(yè)務(wù) 專用層分成幾個層。 ? 在架構(gòu)分析中，我們關(guān)注于較高層（應(yīng)用程序和業(yè)務(wù)專用層）。較低層（基礎(chǔ)層和廠商專用層）將在包含已有設(shè)計元素中詳細說明。 架構(gòu)層建模 ? 架構(gòu)層可以使用構(gòu)造型包建模。 ? 可在 Rose 中用《 layer》構(gòu)造型包來表示。層說明可以放在包規(guī)格說明的 document字段中。 模型的高層結(jié)構(gòu) ? 上面的例子包括了課程注冊系統(tǒng)的應(yīng)用程序和業(yè)務(wù)專用層。 ? 應(yīng)用程序?qū)影藢Ｓ糜谡n程注冊系統(tǒng)的設(shè)計元素。 ? 我們期望多個應(yīng)用程序共享一些核心抽象和公共服務(wù)。這些已經(jīng)封裝入業(yè)務(wù)服務(wù)層，應(yīng)用程序是可以訪問的。業(yè)務(wù)服務(wù)層包 含的專用業(yè)務(wù)元素，可用于多個應(yīng)用程序。 架構(gòu)分析步驟（ 3）確定分析機制 ? 架構(gòu)應(yīng)當是簡單的，但不應(yīng)過分簡單。它應(yīng)當通過標準抽象和機制來提供標準行為。因而，設(shè)計一個軟件框架的關(guān)鍵因素就是機制的定義和選擇。設(shè)計員通過機制給對象以“生命”。 ? 在架構(gòu)分析中，待開發(fā)軟件的分析機制是十分重要的。分析機制集中和定位在系統(tǒng)的非功能需求上（也就是需要永久性、可靠性和性能），并將對非功能需求的支撐直接并入架構(gòu)。 ? 分析機制被用于在分析過程中向設(shè)計人員提供復雜行為的簡短表示，從而減少分析的復雜性并提高分析的一致性。通過這些 機制，可以使分析工作集中于將功能性需求轉(zhuǎn)換成軟件概念，而不必細究那些需要用來支持功能但卻不是功能核心的相對復雜的行為。 什么是分析機制？ ? 為了更好地理解什么是分析機制，我們必須去理解什么是架構(gòu)機制。 ? 架構(gòu)機制是一項關(guān)于常規(guī)標準、方針和實踐的戰(zhàn)略決策。它是一個項目應(yīng)當標準化的課題的實現(xiàn)。項目的每個人都應(yīng)當以相同的方式使用這些概念，并重用相同的機制執(zhí)行操作。 ? 一個架構(gòu)機制描述了針對一個經(jīng)常發(fā)生的問題的一種通用解決方案。它可能是結(jié)構(gòu)模式、行為模式，或者兩種都是。架構(gòu)機制是系統(tǒng)所要求的功能和如何實現(xiàn)此功能間的一 個重要的組合部分。 ? 對架構(gòu)機制的支持需要構(gòu)置在架構(gòu)上。架構(gòu)機制被架構(gòu)師所調(diào)整。架構(gòu)師選擇機20202020(上 )《 面向?qū)ο蠹?術(shù)與 UML》課程教學教案 (項煒 ) 20 制，通過構(gòu)造和集成它們以進行確認，驗證它們的工作，并持續(xù)將它們加入系統(tǒng)設(shè)計的其余部分。 架構(gòu)機制的三個種類。 ? 有三種架構(gòu)機制：分析機制（概念）；設(shè)計機制（具體）；實施機制（實際）。它們之間的唯一差別就是精細程度。 ? 分析機制以與實現(xiàn)無關(guān)的方式捕捉解決方案的關(guān)鍵部分。它們或者提供一個領(lǐng)域相關(guān)類或者構(gòu)件的特定行為，或者符合類和 /或構(gòu)件間協(xié)作的實現(xiàn)。它們可能作為一個框架被實現(xiàn)。例如永久性、進程間通信、錯誤或故障處理、通知和 消息的傳遞機制，其例子不勝枚舉。 ? 設(shè)計機制更具體一些。它假定一些實施環(huán)境的一些細節(jié)，但并不約束于一個特定實施（一個實施機制）。 ? 實施機制詳細說明了機制的準確實現(xiàn)。實施機制一定是一個確定技術(shù)，影響它的是實施語言、銷售商或其它因素。 ? 在一個設(shè)計機制中，會選擇一些專用技術(shù)（如數(shù)據(jù)庫）。然而在一個實施機制中，將選擇一些更專用的技術(shù)（如 Oracle 或 Sybase）。 ? 對分析機制實施的全部策略必須被構(gòu)置在架構(gòu)中。在討論設(shè)計和實施機制時，將討論有關(guān)確定設(shè)計機制的更多內(nèi)容。 為什么使用分析機制？ ? 分析機制代表常見問題的 解決模式。這些機制可能表示結(jié)構(gòu)模式或行為模式，也可能表示這兩者。它們用于在分析過程中向設(shè)計人員提供復雜行為的簡短表示，從而減少分析的復雜性并提高分析的一致性。分析機制主要用于在架構(gòu)的中層或低層作為更復雜技術(shù)的“占位符”。當在架構(gòu)機制中將分析機制用作“占位符”時，可以盡量避免機制行為的細節(jié)分散架構(gòu)工作的重點。 ? 通過這些機制，可以使分析工作集中于將功能性需求轉(zhuǎn)換成軟件概念，而不必細究那些需要用來支持功能但卻不是功能核心的相對的復雜性。分析機制通常源于對一個或多個架構(gòu)或分析模式的實例化。 ? 永久性提供了分析機制的例 子。一個永久性對象是在創(chuàng)建它的程序消亡后仍然邏輯存在的對象。在對象生存期，用例、進程生存期或系統(tǒng)關(guān)閉和啟動等方面的需要確定了在對象永久性方面的需要。永久性是一種特別復雜的機制。在分析過程中，我們不希望因細究如何達到永久性而分散工作的重點。這就導致了“永久性”分析機制的出現(xiàn)。它使我們在談及永久性對象和分析永久性機制的需求時，不必考慮永久性機制的確切功能或工作方式。 ? 分析機制通常與問題與無關(guān)（但不一定總是無關(guān)），而屬于“計算機科學”的概念。所以，它們通常占據(jù)架構(gòu)的中層及更低層。它們?yōu)榕c領(lǐng)域相關(guān)的類或構(gòu)件提供特定 的行為，或者對應(yīng)于類和構(gòu)件之間、類與類之間、或構(gòu)件與構(gòu)件之間協(xié)作關(guān)系的實施。 分析機制舉例 ? 分析機制或者提供一個領(lǐng)域相關(guān)類或構(gòu)件的特定行為，或者符合類和 /或構(gòu)件間協(xié)作的實現(xiàn)。 ? 分析機制的一些例子在這張幻燈片上。這個列表并不詳盡。 ? 通信機制的例子包括進程間通信（ IPC）和節(jié)點間通信（遠程進程或 PRC） .PRC包括通信和分布。 ? 當一個人以“模式”進行通信時，機制或許更容易討論。因此進程間通行模式與分布模式進行交互、產(chǎn)生 PRC 模式。這個過程給我們提供了一種實現(xiàn)遠程 IPC 的20202020(上 )《 面向?qū)ο蠹?術(shù)與 UML》課程教學教案 (項煒 ) 21 方式。 分析機制特征舉例 分析機制 特性分析一些系統(tǒng)的非功能性需求。 永久性：對于其實例可能會具有永久性的所有類，我們需要確定： ? 粒度：保持永久性所需要的對象大小的范圍。 ? 容量：保持永久性所需要的對象數(shù)量。 ? 持續(xù)時間：所需的對象保留時間。 ? 訪問機制：如何唯一的地標識并檢索給定對象。 ? 訪問頻率：對象是否大致保持很定不變？它們是否經(jīng)常更新？ ? 可靠性：對象是否應(yīng)當在進程、處理器或者整個系統(tǒng)崩潰后繼續(xù)存在？ 進程間通信：有些模型元素需要在與其他進程或線程中執(zhí)行的對象、構(gòu)件或服務(wù)進行通信，對于所有這些模型元素，我們需要確定： ? 反應(yīng)時間：進程之間的通信速 度必須是多快？ ? 同步性：通信同步。 ? 消息大?。褐付ù笮》秶赡鼙葐蝹€大小值更恰當。 ? 協(xié)議：控制流量、緩存及其他。 安全性： ? 數(shù)據(jù)粒度：包級、類級、屬性級。 ? 用戶粒度：單一用戶、角色 /組。 ? 安全規(guī)則：基于數(shù)據(jù)值，和基于數(shù)據(jù)算法，以及基于用戶數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)算法。 ? 授權(quán)：讀、寫、創(chuàng)建、刪除，執(zhí)行其它操作。 說明分析機制 說明分析機制的過程如下： ? 畫一張用戶類到分析機制的圖。 ? 將所有分析機制集中在一張列表上。相同的分析機制可能會以不同的名字出現(xiàn)，跨越不同的用例實現(xiàn)，或跨越不同的設(shè)計人員。舉例來說： storage、 persistency、database 和 repository 都可以參照一個永久性機制。 Interprocess、 munication、message passing 或 remote i