【正文】 常普遍。特別是，因為它并沒有定義系統(tǒng)中構(gòu)件的交互關(guān)系，我們認(rèn)為繼承關(guān)系不是一種連接件。 數(shù)據(jù)抽象和面向?qū)ο蠼M織 ? 在這種描述中并沒有提及繼承。這種模式的構(gòu)件是對象（封裝了數(shù)據(jù)和必須用于控制該數(shù)據(jù)的操作），或者也可稱為抽象數(shù)據(jù)類型的實例，構(gòu)件間通過信息傳遞進(jìn)行通信與合作?？蛻魴C(jī)程序只是對訪問這些服務(wù)提供一個集成的用戶界面（用 Web瀏覽器構(gòu)造）。靜態(tài)圖片必須保持高分辨率，所以將它們單獨(dú)放在一個服務(wù)器上是比較妥當(dāng)?shù)摹Ｒ曨l信號需要快速、同步地傳輸，但分辨率相對較低。 客戶機(jī) 服務(wù)器 ? 圖 612所示是一個基于 Web的提供電影和圖片庫的多用戶系統(tǒng)?？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)用使用一個請求 回答協(xié)議，比如在 WWW上使用的 協(xié)議。 客戶機(jī) 服務(wù)器 ? 客戶機(jī)必須知道可用的服務(wù)器的名字及它們所提供的服務(wù)。此外，更重要的好處是分離性和獨(dú)立性。絕大多數(shù)客戶機(jī) 服務(wù)器系統(tǒng)實現(xiàn)為分布式系統(tǒng)，通過互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議連接在一起。一個客戶機(jī)程序通常有多個實例，可以在不同的計算機(jī)上并發(fā)執(zhí)行。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)對程序的編譯服務(wù)。 表 65 客戶機(jī) 服務(wù)器模式 圖 612 電影資料庫的客戶機(jī) 服務(wù)器體系結(jié)構(gòu) 目 錄 服 務(wù) 器圖 書 館 目 錄W e b 服 務(wù) 器電 影 和 圖 片信 息視 頻 服 務(wù) 器電 影 商 店圖 片 服 務(wù) 器圖 片 商 店網(wǎng) 絡(luò)客 戶 1 客 戶 2 客 戶 3 客 戶 4 客戶機(jī) 服務(wù)器 ? 一個采用客戶機(jī) 服務(wù)器模式的系統(tǒng)是由一個服務(wù)集合和相關(guān)的服務(wù)器以及訪問和使用這些服務(wù)的客戶機(jī)組織起來的。 客戶機(jī) 服務(wù)器 ? 容器模式與系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)有關(guān)，但是不能展現(xiàn)出它的運(yùn)行組織。因此實際的控制器或者它的實現(xiàn)可以在知識源中，也可以在黑板中，獨(dú)立的模塊中或者在它們的組合中。一旦黑板的狀態(tài)使某個知識源可用，知識源就會適時地響應(yīng)。知識源不斷修改黑板中的數(shù)據(jù)，直到問題得解。知識源僅通過黑板進(jìn)行交互。黑板體系結(jié)構(gòu)的示意圖如圖 611所示。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)庫型知識庫。在不同的系統(tǒng)中，知識庫和外部構(gòu)件集合之間的交互方式存在很大的差異。另外，數(shù)據(jù)可以在客戶間通過“黑板”機(jī)制傳送（即黑板構(gòu)件負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)信息在客戶間的傳遞），客戶構(gòu)件獨(dú)立地執(zhí)行過程。到底激活哪個工具要視對數(shù)據(jù)的分析結(jié)果而定。另外一種方法源于人工智能，即使用所謂的“黑板”模型，當(dāng)有特別的數(shù)據(jù)可用時，就會主動通報組件。雖然從邏輯上講將集中式容器分布到不同的機(jī)器上是可能的，但這樣做會引起數(shù)據(jù)冗余和不一致性的問題。若一個新組件的數(shù)據(jù)模型與該模型有沖突，那么要想將它集成到該系統(tǒng)中來就可能很困難。然而，組件一定要圍繞一個約定好了的容器數(shù)據(jù)模型運(yùn)行。 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) 計翻 譯 器J a v a編 輯 器P y t h o n編 輯 器設(shè) 計 分 析 器 報 告 生 成 器項 目 容 器 知識庫（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。該圖顯示了一個包含不同工具來支持模型驅(qū)動開發(fā)的 IDE系統(tǒng)。這種類型的系統(tǒng)例子包括指揮和控制系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、 CAD系統(tǒng)和軟件的交互開發(fā)環(huán)境等。 知識庫（容器） ? 大多數(shù)使用大量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)都是圍繞共享數(shù)據(jù)庫或容器來組織的。在某些情況下，數(shù)據(jù)存儲庫是被動的，也就是說，客戶軟件獨(dú)立于數(shù)據(jù)的任何變化或其他客戶軟件的動作而訪問數(shù)據(jù)。 表 64 容器模式 圖 69 以數(shù)據(jù)為中心的體系結(jié)構(gòu) 數(shù) 據(jù) 存 儲（ 中 心 存 儲 庫 或 黑 板 ）客 戶 軟 件 客 戶 軟 件客 戶 軟 件客 戶 軟 件客 戶 軟 件客 戶 軟 件客 戶 軟 件 客 戶 軟 件 知識庫（容器） ? 數(shù)據(jù)存儲（如文件或數(shù)據(jù)庫）駐留在這種體系結(jié)構(gòu)的中心，其他構(gòu)件會經(jīng)常訪問該數(shù)據(jù)存儲，并對存儲中的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新、增加、刪除或者修改。比如，實際的通信協(xié)議體就很難映射到OSI框架中，因為其中許多協(xié)議跨多個層。另外，定義一個合適的抽象層次可能會非常困難。） 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。這使得定義標(biāo)準(zhǔn)層接口成為可能，在此接口上可建立不同實現(xiàn)。第三，它支持重用。第二，它支持?jǐn)U展。首先，它支持基于逐級抽象的系統(tǒng)設(shè)計。這個系統(tǒng)有 5層，最底層是各個圖書館中獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫。圖 67中的任何一層都可以分為兩層或更多層。最上層提供用戶界面設(shè)施。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)用組件利用的實用工具組件等。 分層系統(tǒng) ? 圖 67是一個分為 4層的體系結(jié)構(gòu)的例子。當(dāng)一層的接口改變或增加了新設(shè)施的時候，只有毗鄰的層受影響。這個體系結(jié)構(gòu)還是可改變的和可移植的。 分層系統(tǒng) ? 分層的方法支持系統(tǒng)的增量式開發(fā)。較低層定義較低層的交互，最底層通常通過硬件連接來定義。 分層系統(tǒng) ? 這種體系結(jié)構(gòu)模式最著名的例子就是分層通信協(xié)議。（在其他分層系統(tǒng)中，層次可能只是部分透明的。在某些分層系統(tǒng)中，內(nèi)層只對其相鄰的層和某些用于輸出的函數(shù)是可見的，對其他外部的層是隱藏的。在外層，構(gòu)件完成建立用戶界面的操作；在內(nèi)層，構(gòu)件完成建立操作系統(tǒng)接口的操作；中間層提供各種實用工具服務(wù)和應(yīng)用軟件功能。這里，一個分層系統(tǒng)（ Layered Systems）按照層次結(jié)構(gòu)組織，系統(tǒng)的功能被劃分成幾個獨(dú)立的層次，每一層只依賴緊接的下一層所提供的服務(wù)和設(shè)施。 分層系統(tǒng) ? 分離性和獨(dú)立性的概念是體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，因為分離性和獨(dú)立性使得變更得到局部化。 ? 第三，根據(jù)實際應(yīng)用的要求，設(shè)計者也需要在數(shù)據(jù)傳輸時被迫使用底層公共命名，導(dǎo)致過濾器必須對輸入、輸出管道中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析或反解析的額外工作。尤其是在系統(tǒng)需要逐步顯示數(shù)據(jù)流變化的過程時，問題會變得更加難以解決，因為增量顯示和過濾器的輸出數(shù)據(jù)差距太大。雖然系統(tǒng)中的過濾器對數(shù)據(jù)采取增量的方式，但過濾器的獨(dú)立性很強(qiáng)，這樣設(shè)計者必須考慮每個過濾器完成從輸入到輸出的完整轉(zhuǎn)換。 管道 過濾器 ? 但是管道 過濾器模式也有缺點(diǎn)。第四，支持某些特定的分析，如吞吐量和死鎖檢測。第二，支持功能模塊的重用：任意兩個過濾器只要相互間所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式上達(dá)成一致，就可以連接在一起。 管道 過濾器 ? 管道 過濾器系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)。 ? 自從計算機(jī)被用于自動數(shù)據(jù)處理以來，數(shù)據(jù)流模型的多種形式就被廣泛使用。 ? 管道 過濾器的通用結(jié)構(gòu)如管線（ Pipelines），限制系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)只能是過濾器的線性序列；有界管道（ Bounded Pipes）限制了在管道中能容納的數(shù)據(jù)量；類型定義管道（ Typed Pipes）要求明確定義在兩個過濾器間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型。每個過濾器獨(dú)立于其上游和下游的構(gòu)件而工作，要針對某種形式的數(shù)據(jù)輸入產(chǎn)生某種特定形式的數(shù)據(jù)輸出（到下一個過濾器）。這些構(gòu)件從輸入源讀入數(shù)據(jù)流，通過管道（ Pipe）連接，管道將數(shù)據(jù)從一個構(gòu)件傳送到下一個構(gòu)件，并在輸出池產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)流。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過一系列的計算構(gòu)件和操作構(gòu)件的變換形成輸出數(shù)據(jù)時，可以應(yīng)用這種體系結(jié)構(gòu)。“過濾器”這個詞很形象地描述了數(shù)據(jù)從輸入到輸出這樣一個過程。 表 62 管道 過濾器模式 圖 64 管道 過濾器模式（數(shù)據(jù)流體系結(jié)構(gòu)） 過 濾 器過 濾 器過 濾 器過 濾 器過 濾 器過 濾 器過 濾 器過 濾 器過 濾 器過 濾 器過 濾 器過 濾 器過 濾 器過 濾 器過 濾 器過 濾 器過 濾 器管 道管 道 和 過 濾 器圖 65 管道 過濾器模式的一個實例 票 據(jù)收 據(jù)提 醒讀 發(fā) 出 的票 據(jù)支 付確 認(rèn) 支 付發(fā) 出 支 付檢 查 支 付截 止 日 期發(fā) 出 支 付提 醒 管道 過濾器 ? “管道 過濾器”的名字最早出自 Unix系統(tǒng)， Unix系統(tǒng)在鏈接進(jìn)程時可能會用到“管道”，通過提供符號表示要連接的構(gòu)件和提供運(yùn)行時機(jī)制來實現(xiàn)管道，這些管道能從一個進(jìn)程到另一個進(jìn)程傳遞文本流。輸入數(shù)據(jù)流經(jīng)過這些變換直到轉(zhuǎn)換為輸出。 管道 過濾器 ? 管道 過濾器（ Pipes and Filters）體系結(jié)構(gòu)模式（見表 62和圖 64）是一個系統(tǒng)運(yùn)行時組織的模型，在這個模型中，函數(shù)轉(zhuǎn)換處理輸入并產(chǎn)生輸出。一旦需求工程揭示了待構(gòu)建系統(tǒng)的特征和約束，就可以選擇最適合這些特征和約束的體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格和（或）風(fēng)格的組合。應(yīng)用較多的體系結(jié)構(gòu)模式有： MVC（模型 視圖 控制器）、批處理序列、管道 過濾器（數(shù)據(jù)流）、調(diào)用和返回、主程序和子程序、面向?qū)ο笙到y(tǒng)、多級分層、客戶機(jī) 服務(wù)器、獨(dú)立構(gòu)件、通信進(jìn)程、事件系統(tǒng)、虛擬機(jī)、解釋器、基于規(guī)則系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)（知識庫、黑板、容器）、數(shù)據(jù)庫、超文本系統(tǒng)、過程控制。構(gòu)件間如何進(jìn)行數(shù)據(jù)通信？數(shù)據(jù)流是否是連續(xù)地傳遞給系統(tǒng)，或數(shù)據(jù)對象是否是零散地傳遞給系統(tǒng)？數(shù)據(jù)傳遞的模式是什么（即，數(shù)據(jù)是從一個構(gòu)件傳遞到另一個構(gòu)件，還是數(shù)據(jù)被系統(tǒng)中的構(gòu)件全局共享）？是否存在數(shù)據(jù)構(gòu)件（如黑板或中心存儲庫）？如果存在，它們的作用是什么？功能構(gòu)件如何和數(shù)據(jù)構(gòu)件交互？數(shù)據(jù)構(gòu)件是被動的還是主動的（即數(shù)據(jù)構(gòu)件是否主動地和系統(tǒng)的其他構(gòu)件交互）？數(shù)據(jù)和控制如何在系統(tǒng)中交互？ ? 這些問題有助于設(shè)計者對設(shè)計質(zhì)量進(jìn)行早期評估，也為更詳細(xì)地分析體系結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。下面的問題有助于更深入地了解體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格： – 控制。 ? 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)建時對軟件團(tuán)隊的有用信息。 – 開發(fā)結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)定義構(gòu)件、工作產(chǎn)品以及軟件工程過程中所需的其他信息源。 基本體系結(jié)構(gòu) – 物理結(jié)構(gòu)：物理結(jié)構(gòu)類似于設(shè)計開發(fā)中的部署模型，構(gòu)件是物理硬件，軟件駐留在硬件、上。 “ 關(guān)系（連接件）包括同步于、優(yōu)先級高于、發(fā)送數(shù)據(jù)到、運(yùn)行必須有、運(yùn)行不能有。特性關(guān)注于結(jié)構(gòu)實現(xiàn)時的質(zhì)量特征（例如，可維護(hù)性、可重用性）。 – 實現(xiàn)結(jié)構(gòu)： “ 構(gòu)件可以是包、類、對象、過程函數(shù)方法等所有在不同抽象層上打包的功能 ” 。 基本體系結(jié)構(gòu) ? 5種典型的基本體系結(jié)構(gòu)（構(gòu)件、連接件和特性）是： – 功能結(jié)構(gòu)：構(gòu)件表示功能或處理實體，連接件表示接口，它提供“ 使用 ” 構(gòu)件或 “ 傳遞數(shù)據(jù)到 ” 構(gòu)件的功能。 基本體系結(jié)構(gòu) ? 本質(zhì)上軟件體系結(jié)構(gòu)表示了一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，某個實體集（經(jīng)常稱作構(gòu)件）通過一組已定義的關(guān)系（經(jīng)常稱作連接件）進(jìn)行連接。 – 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，實時應(yīng)用系統(tǒng)如何處理同步和中斷）。 風(fēng)格與模式 ? 與體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格一樣，體系結(jié)構(gòu)模式也對體系結(jié)構(gòu)設(shè)計施加一種變換。 風(fēng)格與模式 ? 一種體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格就是施加在整個系統(tǒng)設(shè)計上的一種變換，目的是為系統(tǒng)的所有構(gòu)件建立一個結(jié)構(gòu)。 風(fēng)格與模式 ? 為基于計算機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)造的軟件也展示了眾多體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格中的一種。必須進(jìn)一步規(guī)定房子的細(xì)節(jié)，具體說明它的最終尺寸，進(jìn)一步給出定制的特征，確定建筑材料等。建筑師使用體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格作為描述手段，將該房子和其他風(fēng)格（例如，公寓、別墅等）的房子區(qū)分開來。對于很多風(fēng)格來說，也可能存