【正文】 在一個(gè)或多個(gè)語(yǔ)義模型，其中規(guī)定了怎樣從系統(tǒng)的各部分屬性來(lái)確定系統(tǒng)的總體屬性。 風(fēng)格與模式 ? 因此，一個(gè)體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格根據(jù)結(jié)構(gòu)組織模式定義了一個(gè)系統(tǒng)族。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(shuō)，由構(gòu)件再加上描述構(gòu)件間交互的連接件組成。某些體系結(jié)構(gòu)模式和一些特殊類型的系統(tǒng)相關(guān)，比如編譯器的傳統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的公共系統(tǒng)連接參考模型和面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)通用模式。通過(guò)熟悉一些體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，可以了解軟件體系結(jié)構(gòu)豐富的選擇空間以及在這個(gè)基礎(chǔ)上對(duì)風(fēng)格選擇的一些權(quán)衡。 風(fēng)格與模式 ? 軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)之一，是使用系統(tǒng)組織慣用模式（ idiomatic patterns）。所以，體系結(jié)構(gòu)模式應(yīng)當(dāng)描述一種系統(tǒng)構(gòu)成，這種構(gòu)成在以往的系統(tǒng)中是很成功的。 風(fēng)格與模式 ? 體系結(jié)構(gòu)模式是復(fù)用和通用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)知識(shí)的一種方法。組織模式即靜態(tài)表述的樣例，慣用范例則是反映眾多系統(tǒng)共有的結(jié)構(gòu)和語(yǔ)義。體系結(jié)構(gòu)模式在 20世紀(jì) 90年代以“體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格”的名字提出來(lái)。 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)。這種格式化的模式描述包括模式的名字，一個(gè)簡(jiǎn)短的描述（伴有一個(gè)相關(guān)的圖形模型），以及一個(gè)這種模式適用的系統(tǒng)類型的例子（可能也伴有一個(gè)圖形模型）。 ? 表 61描述了 MVC（模型 視圖 控制器）模式。類型模塊化使得分布式代碼開發(fā)、測(cè)試和重用以及快速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成、維護(hù)和演化更加便利。 體系結(jié)構(gòu)類型 ? 例如，一種可應(yīng)用于游戲環(huán)境的 immersipresence軟件體系結(jié)構(gòu)描述如下： – immersipresence軟件體系結(jié)構(gòu)（ Software Architecture for Immersipresence, SAI）是一種新的體系結(jié)構(gòu)模型，用于設(shè)計(jì)、分析和實(shí)現(xiàn)執(zhí)行一般數(shù)據(jù)流的分布式、異步并行處理的應(yīng)用系統(tǒng)。 體系結(jié)構(gòu)類型 ? 從體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的立場(chǎng)看，每一種類型表述了一個(gè)特有問題。 – 運(yùn)輸 ——控制水上、地面、空中或者太空交通工具的系統(tǒng)。 體系結(jié)構(gòu)類型 – 科學(xué) ——用于科學(xué)研究和應(yīng)用的系統(tǒng)。 – 操作系統(tǒng) ——位于硬件之上提供基本軟件服務(wù)的系統(tǒng)。 – 醫(yī)療 ——診斷或治療，或者有助于醫(yī)學(xué)研究的系統(tǒng)。 – 工業(yè) ——模擬或控制物理過(guò)程的系統(tǒng)。 – 游戲 ——為個(gè)人或群體提供娛樂體驗(yàn)的系統(tǒng)。 – 娛樂與運(yùn)動(dòng) ——管理公眾事件或者提供大眾娛樂體驗(yàn)的系統(tǒng)。 – 內(nèi)容創(chuàng)作 ——用來(lái)創(chuàng)建或管理文字或多媒體人造物品的系統(tǒng)。 – 商業(yè)和非盈利的 ——工商企業(yè)營(yíng)運(yùn)必要的系統(tǒng)。每種風(fēng)格的結(jié)構(gòu)可以用一組可預(yù)測(cè)模式進(jìn)行描述。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。在體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)境中，“類型”隱含了在整個(gè)軟件領(lǐng)域中的一個(gè)特定類別。不過(guò)，例外的情況是，當(dāng)正在開發(fā)關(guān)鍵性系統(tǒng)，當(dāng)需要做一個(gè)詳細(xì)的系統(tǒng)可依賴性分析時(shí)，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(huì)需要完整的體系結(jié)構(gòu)文檔。 體系結(jié)構(gòu)視圖 ? 大多數(shù)系統(tǒng)是不值得開發(fā)一個(gè)詳細(xì)的體系結(jié)構(gòu)描述的。 ADL語(yǔ)言是為特定領(lǐng)域設(shè)計(jì)的（例如，汽車系統(tǒng)），或許可以作為模型驅(qū)動(dòng)開發(fā)的基礎(chǔ)。 ADL語(yǔ)言的基本要素是組件和連接器，這類語(yǔ)言包含了形成規(guī)范化體系結(jié)構(gòu)所應(yīng)該使用的規(guī)則和指南。當(dāng)需要詳細(xì)地文檔化一個(gè)體系結(jié)構(gòu)或使用模型驅(qū)動(dòng)開發(fā)的時(shí)候， UML是非常有價(jià)值的。 ? 關(guān)于軟件體系結(jié)構(gòu)是否應(yīng)該使用 UML來(lái)描述有不同的看法。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。體系結(jié)構(gòu)模型描述了這些組件以及它們之間的關(guān)聯(lián)。該圖顯示了一個(gè)打包機(jī)器人系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的抽象模型，描述了所要開發(fā)的子系統(tǒng)。概念視圖是系統(tǒng)的抽象視圖，它可以作為把高層次需求分解為詳細(xì)描述的基礎(chǔ)，來(lái)幫助工程師在可復(fù)用的組件、表現(xiàn)產(chǎn)品線而不是單獨(dú)的系統(tǒng)等方面做出決策。這種視圖對(duì)系統(tǒng)工程師規(guī)劃系統(tǒng)部署非常有用。 – 4）物理視圖。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(dú)的開發(fā)人員或開發(fā)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)的組件。這種視圖對(duì)非功能系統(tǒng)特征的判斷非常有效，比如性能和可用性。 – 2）進(jìn)程視圖。顯示了系統(tǒng)中對(duì)象和對(duì)象類的一些主要抽象。通常體系結(jié)構(gòu)可能會(huì)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(jié)構(gòu)的多重視圖。軟件工程師可以在給定的體系結(jié)構(gòu)類型中使用許多種不同的體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格和模式，每個(gè)模式描述了一個(gè)系統(tǒng)類別，它包含：一組完成系統(tǒng)所需功能的構(gòu)件；一組使構(gòu)件間通信、協(xié)調(diào)及合作的連接件；定義如何集成構(gòu)件以構(gòu)成系統(tǒng)的約束條件；使設(shè)計(jì)者能夠理解系統(tǒng)整體特性的語(yǔ)義模型。 第 6章 體系結(jié)構(gòu)的模式與結(jié)構(gòu) ? 軟件體系結(jié)構(gòu)是有關(guān)軟件系統(tǒng)如何組織的描述。軟件體系結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 浙江大學(xué)城市學(xué)院 周蘇 教授 ： 81505050 第 6章 體系結(jié)構(gòu)的模式與結(jié)構(gòu) 第 6章 體系結(jié)構(gòu)的模式與結(jié)構(gòu) ? 軟件工程中的設(shè)計(jì) ? 設(shè)計(jì)過(guò)程 ? 關(guān)注點(diǎn)分離 ? 關(guān)于設(shè)計(jì)的概念 ? 設(shè)計(jì)模型 ? 在工程領(lǐng)域中，基于模式和設(shè)計(jì)風(fēng)格的開發(fā)方式使用得非常普遍。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的通用模式是工程領(lǐng)域中技術(shù)成熟的標(biāo)志之一。系統(tǒng)的性質(zhì)，比如性能、信息安全性和可用性，都受到所使用體系結(jié)構(gòu)的影響。 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。 體系結(jié)構(gòu)視圖 ? 4種基礎(chǔ)的體系結(jié)構(gòu)視圖是： – 1）邏輯視圖。通過(guò)邏輯視圖，可以將系統(tǒng)需求和實(shí)體關(guān)聯(lián)起來(lái)。顯示了在運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)是如何組織為一組交互的進(jìn)程。 – 3）開發(fā)視圖。這種視圖主要用于軟件的管理者和程序員。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。 體系結(jié)構(gòu)視圖 ? 在使用類似視圖的基礎(chǔ)上還要添加概念視圖。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。 圖 61 打包機(jī)器人控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 打 包 選 擇系 統(tǒng)打 包 系 統(tǒng) 傳 送 帶 控 制 器手 臂 控 制 器 機(jī) 械 爪 控 制 器對(duì) 象 識(shí) 別系 統(tǒng)視 覺 系 統(tǒng) 體系結(jié)構(gòu)視圖 ? 這個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)能夠?qū)Σ煌愋偷膶?duì)象進(jìn)行打包，它使用一個(gè)視覺子系統(tǒng)來(lái)拾取傳送帶上的對(duì)象，識(shí)別對(duì)象類型并選擇正確的打包方式，然后從傳送帶上移下對(duì)象、打包，最后將其送到另一個(gè)傳送帶上。 體系結(jié)構(gòu)視圖 ? 實(shí)際上，在設(shè)計(jì)過(guò)程中通常都會(huì)形成概念視圖，它對(duì)體系結(jié)構(gòu)的決策很有幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，當(dāng)討論系統(tǒng)的不同方面時(shí)也可能會(huì)形成一些其他的視圖，但是包含各個(gè)角度的完全描述是沒有必要的。設(shè)計(jì) UML是為了描述面向?qū)ο笙到y(tǒng)，在體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，我們常常要以更高層次的抽象化來(lái)描述系統(tǒng)。 體系結(jié)構(gòu)視圖 ? 還可以使用專門的體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言（ ADL）來(lái)描述系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。不過(guò)，由于它的專業(yè)性，領(lǐng)域和應(yīng)用專家很難理解和使用ADL。盡管如此，像 UML這種非正式的模型和符號(hào)系統(tǒng)是文檔化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)最普遍使用的方法。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。 體系結(jié)構(gòu)類型 ? 盡管體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則適用于所有類型（也稱為應(yīng)用領(lǐng)域）的體系結(jié)構(gòu)，但對(duì)于需要構(gòu)建的結(jié)構(gòu)，體系結(jié)構(gòu)類型經(jīng)常規(guī)定特定的體系結(jié)構(gòu)方法。在每種類別中，會(huì)有很多的子類別。在每種一般風(fēng)格中，也會(huì)運(yùn)用更多的具體風(fēng)格，即結(jié)構(gòu)。 體系結(jié)構(gòu)類型 ? 例如，可以有以下幾種軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)類型： – 人工智能 ——模擬或擴(kuò)大人類認(rèn)知、運(yùn)動(dòng)或其他有機(jī)體過(guò)程的系統(tǒng)。 – 通信 ——用于數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)的用戶連接或者數(shù)據(jù)展示的基礎(chǔ)設(shè)施的系統(tǒng)。 – 設(shè)備 ——與物理世界交互的系統(tǒng)，可以為個(gè)人提供某種有意義的服務(wù)。 體系結(jié)構(gòu)類型 – 金融 ——為轉(zhuǎn)賬和理財(cái)以及其他安全事務(wù)提供基礎(chǔ)設(shè)施的系統(tǒng)。 – 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)。 – 法律 ——支持法律的系統(tǒng)。 – 軍事 ——用于商議、通信、指揮、控制和信息的系統(tǒng)，也有用于進(jìn)攻和防衛(wèi)武器的系統(tǒng)。 – 平臺(tái) ——位于操作系統(tǒng)之上提供高級(jí)服務(wù)的系統(tǒng)。 – 工具 ——用來(lái)開發(fā)其他系統(tǒng)的系統(tǒng)。 – 實(shí)用程序 ——與其他軟件交互作用的系統(tǒng)，可以提供某些有意義的服務(wù)?？紤]一個(gè)游戲系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)，游戲系統(tǒng)有時(shí)被稱作沉浸式交互應(yīng)用（ immersive interactive application) ，它需要密集型算法的計(jì)算方法、成熟的計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)、流媒體數(shù)據(jù)源、通過(guò)常規(guī)或非常規(guī)輸入進(jìn)行的實(shí)時(shí)的交互操作以及許多其他專業(yè)知識(shí)。SAI的目標(biāo)是為算法的分布式實(shí)施和容易地將其集成到復(fù)雜系統(tǒng)提供通用框架 …… 底層可擴(kuò)展數(shù)據(jù)模型和混合（共享存儲(chǔ)和信息傳遞）分布式異步并行處理模型允許自然和有效地處理一般數(shù)據(jù)流，并可以使用已有的庫(kù)或本地代碼。 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(lái)描述。在許多基于 Web的系統(tǒng)中，這種模式是交互管理的基礎(chǔ)。此外，還應(yīng)該包括這種模式的應(yīng)用時(shí)機(jī)和優(yōu)缺點(diǎn)。 圖 62 MVC模式的組成 控 制 器 映 射 用 戶 的 動(dòng) 作 到 模 型 更 新 操 作 選 擇 視 圖視 圖 繪 制 模 型 請(qǐng) 求 模 型 更 新 發(fā) 送 用 戶 事 件 給 控 制 器視 圖 選 擇用 戶 事 件模 型 封 裝 應(yīng) 用 狀 態(tài) 通 知 視 圖 狀 態(tài) 已 變 更狀 態(tài) 查 詢變 更 通 知狀 態(tài) 變 更圖 63 采用 MVC模式的 Web應(yīng)用體系結(jié)構(gòu) 控 制 器 H T T P 請(qǐng) 求 處 理 特 定 于 應(yīng) 用 的 邏 輯 數(shù) 據(jù) 有 效 性 驗(yàn) 證視 圖 動(dòng) 態(tài) 頁(yè) 面 生 成 表 單 管 理要 顯 示 的 表 單用 戶 事 件模 型 業(yè) 務(wù) 邏 輯 數(shù) 據(jù) 庫(kù)刷 新 請(qǐng) 求變 更 通 知更 新 請(qǐng) 求瀏 覽 器 體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)格與模式 ? 作為一種表示、共享和復(fù)用軟件系統(tǒng)知識(shí)的方法 ——模式的思想，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，例如面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模式、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)模式、可用性模式、交互模式、配置管理模式等。 風(fēng)格與模式 ? 體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格（ Architecture styles）強(qiáng)調(diào)組織模式，是描述特定系統(tǒng)組織方式的慣用范例。通常，體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格獨(dú)立于實(shí)際問題，強(qiáng)調(diào)了軟件系統(tǒng)中通用的組織結(jié)構(gòu)，比如管道線，分層系統(tǒng)，客戶機(jī) 服務(wù)器等等，體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格以這些組織結(jié)構(gòu)定義了一類系統(tǒng)族?？梢园洋w系結(jié)構(gòu)模式看作是對(duì)好的實(shí)踐所做的格式化的抽象描述，它們已經(jīng)在不同的系統(tǒng)和環(huán)境中多次嘗試和測(cè)試過(guò)。體系結(jié)構(gòu)模式還應(yīng)該包括：這種模式什么時(shí)候適用，什么時(shí)候不適用，以及這種模式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)等。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(lái)。 風(fēng)格與模式 ? 體系結(jié)構(gòu)的術(shù)語(yǔ)一般與特定的設(shè)計(jì)方法和符號(hào)相關(guān)，比如面向?qū)ο蠛蛿?shù)據(jù)流組織結(jié)構(gòu)。 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