【正文】 方式。不幸的是，當?shù)诙€程序開始執(zhí)行時，它也找不到第一個程序（早已退出）。在幾個微秒內，它便發(fā)現(xiàn)對等程序還不存在，于是就發(fā)出一條錯誤消息，然后退出。還需記住，計算機的運行速度要比人的操作速度高出許多數(shù)量級。 請求服務器客戶機 響應 Client和Server之間的通訊以“請求——響應”的方式進行采用“請求——響應”這種通訊方式的基本動機是為了解決“聚集”（Rendezvous）問題?？蛻魴C和服務器之間的通訊以“請求——響應”的方式進行。（2）可以共享資源?？蛻魴C/服務器結構存在兩個顯然的優(yōu)點：（1）以集中的方式高效率地管理通訊。[Tanenbaum 1998]交換局（a）完全互聯(lián)的電話系統(tǒng) （b）集中交換式的電話系統(tǒng)（b）中的電話看成是客戶程序，將中心的交換局看成是服務程序，（b）就是典型的客戶機/服務器結構。很快地，貝爾系統(tǒng)的交換局就出現(xiàn)在各地。打電話時，客戶搖動電話的曲柄使電話公司辦公室的鈴響起來，操作員聽到鈴聲以后根據(jù)要求將呼叫方和被呼叫方用跳線手工連接起來。貝爾電話公司在1878年開辦了第一個交換局。于是在很短的時間內，城市里到處都是穿過房屋和樹木的混亂的電話線。那時期的電話必須一對一對地賣，用戶自己在兩個電話之間拉一根線。MiddlewareApplication SystemsBusinessspecific ComponentsSystem Software 包含中間件的層次結構 客戶機/服務器結構讓我們先回顧一下早期的電話系統(tǒng)。[Tanenbaum 1998]小 學 （56年）碩 士（23年） 考上“舉人”時已五十多歲了本 科（4年） 復習報考“舉人”用了幾十年秀 才中 學（6年）私 塾博 士（34年） （a）從小學讀到博士存在的五個學習階段 （b）范進的知識結構舉人應用層應用層表示層表示層會話層主機A會話層傳輸層傳輸層主機B網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層 計算機網(wǎng)絡的OSI參考模型三、其它的層次結構目前在大型商業(yè)應用軟件系統(tǒng)中還流行一種包含中間件（Middleware）的層次結構，[Jacobson 1997]。當網(wǎng)絡設計者在決定一個網(wǎng)絡應包含多少層，每一層應當做什么的時候，其中很重要的工作是在相鄰層之間定義清晰的接口。每一對相鄰層之間都有接口。最低層是物理介質，它進行實際的通訊。數(shù)據(jù)不是從一臺機器的第n層直接傳送到另一臺機器的第n層。一臺機器上的第n層與另一臺機器上的第n層進行對話。為了減少設計的復雜性，大多數(shù)網(wǎng)絡都按層（Layer）或級（Level）的方式組織。二、順序相鄰關系的層次結構順序相鄰關系的層次結構表明通訊只能在相鄰兩層之間發(fā)生，信息只能被一層一層地順序傳遞。如同在軍隊中，上級可以命令下級，而下級不能命令上級。而范進的知識結構只有兩層：“私塾”和“秀才”，但讀了五十多年。層次關系主要有兩種：上下級關系和順序相鄰關系。 層次結構層次結構表達了這么一種常識：有些事情比較復雜，我們沒法一口氣干完，就把事情分為好幾層，一層一層地去做。良好的體系結構意味著普適、高效和穩(wěn)定。就如人們對住宿的需求也會變動，你可以經(jīng)常改變房間的裝璜和擺設，但不會在每次變動時都要去折墻、拆柱、挖地基。軟件開發(fā)最怕的就是需求變化，但“需求會發(fā)生變化”是個無法逃避的現(xiàn)實?？茖W告訴我們，宇宙間萬物無時無刻不在運動、飛行。（2）體系結構在一定的時間內保持穩(wěn)定。不論是辦公樓還是民房，同一類建筑物（甚至不同類的建筑物）之間都具有非常相似的體系結構和構造方式。一提起“房子”，我們的腦中馬上就會出現(xiàn)房子的印象（而不是地洞的印象）。體系結構是軟件系統(tǒng)中最本質的東西：（1）體系結構是對復雜事物的一種抽象。漫畫家可以“幾筆”就把一個人畫出來，不管怎么美化或丑化，就是活像。我們在開發(fā)軟件時，一定要吸取這個教訓。據(jù)說上帝把所有的女士都設計成天使，可是天使們在下凡時有些雙腳先著地，有些臉先著地。即使把系統(tǒng)設計做好了，也并不意味著就能產(chǎn)生好的軟件系統(tǒng)。有鑒于此，我們應該鼓勵女士多買化妝品（男士付錢）以獲得更好的界面。如果把Unix系統(tǒng)比作是健壯的漢子和婦人，那么Windows系統(tǒng)就象嫵媚的小白臉和狐貍精。象人類追求心靈美和外表美那樣，軟件系統(tǒng)也追求（內在的）功能強大和（外表的）界面友好。人體的數(shù)據(jù)結構與算法設計真是十分神奇并且十分可笑。數(shù)據(jù)結構與算法分布在體系結構和模塊中，它將協(xié)調系統(tǒng)的各個功能。人體中最糟糕的模塊設計之一是嘴巴，嘴巴將最有價值但毫無相干的幾種功能如吃飯、說話、親吻混為一體，使之無法并行處理，真乃人類之不幸。（2）模塊就如同人的器官，具有特定的功能。如果將軟件系統(tǒng)比喻為人體，那么：（1）體系結構就如同人的骨架?！疤煜挛骱?，最美是杭州”，千年前蘇東坡大學士對西湖精采絕倫的系統(tǒng)設計，使杭州榮升為“天堂”，讓后人只剩下贊嘆和破壞的份了。系統(tǒng)設計要比純粹的編程困難得多。Windows NT的一位系統(tǒng)設計師擁有8輛法拉利跑車，讓Microsoft公司的一些程序員十分眼紅。就象“一切帝國主義都是紙老虎”那樣可以斷定“差的系統(tǒng)設計必定產(chǎn)生差的軟件系統(tǒng)。19 / 19第五章 系 統(tǒng) 設 計系統(tǒng)設計是把需求轉化為軟件系統(tǒng)的最重要的環(huán)節(jié)。系統(tǒng)設計的優(yōu)劣在根本上決定了軟件系統(tǒng)的質量?！彼晕覀円ΡＷC系統(tǒng)設計“根正苗紅”，把一切左傾、右傾的設計思潮消滅在萌芽狀態(tài)。但你只能羨慕而不能憤恨，因為并不是每個程序員都有本事成為復雜軟件系統(tǒng)的設計師。即便你清楚客戶的需求，卻未必知道應該設計什么樣的軟件系統(tǒng)——既能掙最多的錢又能讓客戶滿意。本章講述系統(tǒng)設計的四方面內容：體系結構設計、模塊設計、數(shù)據(jù)結構與算法設計、用戶界面設計。如果某個家伙的骨架是猴子，那么無論怎樣喂養(yǎng)和美容，這家伙始終都是猴子，不會成為人。人體中最出色的模塊設計之一是手，手只有幾種動作，卻能做無限多的事情。（3）數(shù)據(jù)結構與算法就如同人的血脈和神經(jīng)，它讓器官具有生命并能發(fā)揮功能。人的耳朵和嘴巴雖然是相對獨立的器官，但如果耳朵失聰了，嘴巴就只能發(fā)出“啊”“嗚”的聲音，等于喪失了說話的功能（所以聾子天生就是啞巴），可人們卻又能用手勢代替說話。（4）用戶界面就如同人的外表，最容易讓人一見鐘情或一見惡心。但隨著生活節(jié)奏的加快，人們已少有興趣去品味深藏不露的內在美。想不到Windows系統(tǒng)竟然能興風作浪，占去大半市場。在進行系統(tǒng)設計時，我們要深情地關注軟件的質量因素，如正確性與精確性、性能與效率、易用性、可理解性與簡法性、可復用性與可擴充性等等。在程序設計、測試、維護等環(huán)節(jié)還要做大量的工作，無論哪個環(huán)節(jié)出了差錯，都會把好事搞砸了。上帝的這一疏忽讓很多女孩傷透了心。 體系結構設計楊叔子院子曾這樣指點其弟子：文學中有科學，音樂中有數(shù)學，漫畫中有現(xiàn)代數(shù)學的拓撲學。為什么？因為那“幾筆”不是別的，而是拓撲學中的特征不變量，這是事物最本質的東西。良好的體系結構是普遍適用的，它可以高效地處理多種多樣的個體需求。“房子”是人們對住宿或辦公環(huán)境的一種抽象。如果13億中國人民每個人都要用特別的方式構造奇異的房子，那么960萬平方公里的土地將會變得千瘡百孔，終日不得安寧。只有在穩(wěn)定的環(huán)境下，人們才能干點事情，社會才能發(fā)展。由于我們的生活環(huán)境在地球上保持相對穩(wěn)定，以致于我們可以無憂無慮地吃飯和睡覺，壓根就意識不到自己是活生生的導彈。人們希望在需求發(fā)生變化時，最好只對軟件做些皮皮毛毛的修改，可千萬別改動軟件的體系結構。如果當需求發(fā)生變化時，程序員不得不去修改軟件的體系結構，那么這個軟件的系統(tǒng)設計是失敗的。本節(jié)將論述兩種非常通用的軟件體系結構：層次結構和客戶機/服務器（Client/Server）結構。高層的工作總是建立在低層的工作之上。一、上下級關系的層次結