chap03软件体系结构的风格

1、第第3 3章章 软件体系结构的风格软件体系结构的风格 风格概述风格概述 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 案例研究案例研究 C/SC/S风格风格 浏览器浏览器/ /服务器风格服务器风格 定义定义第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.1 3.1 软件体系结构风格概述软件体系结构风格概述 软件体系结构风格是描述某一特定应用领域中系统软件体系结构风格是描述某一特定应用领域中系统组织方式的组织方式的惯用模式惯用模式。 体系结构风格反映了领域中众多系统所体系结构风格反映了领域中众多系统所共有的结构共有的结构和语义特性和语义特性，并指导如何将各个模块和子系统有效地组，并指导如何将各个

2、模块和子系统有效地组织成一个完整的系统。织成一个完整的系统。 体系结构风格组成：体系结构风格定义了一个系统体系结构风格组成：体系结构风格定义了一个系统家族，即一个体系结构风格定义家族，即一个体系结构风格定义一个词汇表一个词汇表和和一组约束一组约束。词汇表中包含一些构件和连接件类型，而这组约束指出词汇表中包含一些构件和连接件类型，而这组约束指出系统是如何将这些构件和连接件组合起来的。系统是如何将这些构件和连接件组合起来的。 讨论体系结构风格时要回答的问题讨论体系结构风格时要回答的问题第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.1 3.1 软件体系结构风格概述软件体系结构风格概述 构件和连

3、接件的类型是什么？构件和连接件的类型是什么？ 可容许的结构模式是什么？可容许的结构模式是什么？ 基本的计算模型是什么？基本的计算模型是什么？ 其使用的常见例子是什么？其使用的常见例子是什么？ 使用此风格的优缺点是什么？使用此风格的优缺点是什么？ 经典的体系结构风格经典的体系结构风格 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.1 3.1 软件体系结构风格概述软件体系结构风格概述 数据流风格：批处理序列；数据流风格：批处理序列；管道管道/ /过滤器过滤器。 调用调用/ /返回风格：主程序返回风格：主程序/ /子程序；子程序；面向对象风格面向对象风格；层层次结构次结构。 独立构件风格：进程

4、通讯；独立构件风格：进程通讯；事件系统事件系统。 虚拟机风格：虚拟机风格：解释器解释器；基于规则的系统。；基于规则的系统。 仓库风格：数据库系统；超文本系统；仓库风格：数据库系统；超文本系统；黑板系统黑板系统。 管道和过滤器管道和过滤器 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 管道和过滤器管道和过滤器 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 管道和过滤器管道和过滤器 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.1 3.1 软件体系结构风格概述软件体系结构风

5、格概述 语境语境：数据源源不断的产生，系统需要对数据进行若干处理（如：数据源源不断的产生，系统需要对数据进行若干处理（如分析、计算、转换等）。分析、计算、转换等）。 解决方案：解决方案： 把系统分解成几个连贯的处理步骤，这些处理步骤之间通过把系统分解成几个连贯的处理步骤，这些处理步骤之间通过数据流连接，一个步骤的输出是后续步骤的输入；数据流连接，一个步骤的输出是后续步骤的输入； 每个处理步骤由一个过滤器构件（每个处理步骤由一个过滤器构件（FilterFilter）实现；）实现； 处理步骤之间的数据流连接由管道（处理步骤之间的数据流连接由管道（PipePipe）负责。）负责。 管道和过滤器管道和

6、过滤器 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 管道和过滤器风格的基本组成管道和过滤器风格的基本组成 构件构件- -过滤器：每个构件都有一组输入和输出，构件读输入的数过滤器：每个构件都有一组输入和输出，构件读输入的数据流，经过内部处理，然后产生输出数据流（据流，经过内部处理，然后产生输出数据流（计算模型计算模型）。这个过）。这个过程通常通过对程通常通过对输入流的变换输入流的变换及及增量计算增量计算来完成，所以在输入被完全来完成，所以在输入被完全消费之前，输出便产生了。消费之前，输出便产生了。 连接件连接件- -管道：将一个过滤器

7、的输出传到另一过滤器的输入（管道：将一个过滤器的输出传到另一过滤器的输入（计计算模型算模型），管道中转发的数据流是特定类型的对象流。），管道中转发的数据流是特定类型的对象流。 管道和过滤器管道和过滤器 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 过滤器对数据流的五种转换类型过滤器对数据流的五种转换类型 目标：将源数据变换成目标数据。目标：将源数据变换成目标数据。 从数据流到数据流的转换：从数据流到数据流的转换： 通过计算和增加信息来丰富数据；通过计算和增加信息来丰富数据； 通过浓缩和删减信息来精炼数据；通过浓缩和删减信息来精炼数据；

8、 通过改变数据表示方式来转化数据；通过改变数据表示方式来转化数据； 将一个数据流分解成多个数据流；将一个数据流分解成多个数据流； 将多个数据流合并成一个数据流。将多个数据流合并成一个数据流。 管道和过滤器管道和过滤器 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 过滤器读取和处理数据流的方式过滤器读取和处理数据流的方式 递增的读取和消费数据流：即在输入被完全消费前，输出便产递增的读取和消费数据流：即在输入被完全消费前，输出便产生了生了 管道和过滤器管道和过滤器 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体

9、系结构风格经典软件体系结构风格 过滤器的基本特征：过滤器的基本特征： 过滤器是独立实体，过滤器之间不共享状态过滤器是独立实体，过滤器之间不共享状态 无上下文信息无上下文信息 不保留状态不保留状态 对其他过滤器无任何了解对其他过滤器无任何了解 可使用数据缓冲区保存数据流可使用数据缓冲区保存数据流 管道和过滤器管道和过滤器 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 管道：管道： 作用作用- -在过滤器之间传送数据，具有以下特征：在过滤器之间传送数据，具有以下特征： 单向流单向流 可以具有缓冲区可以具有缓冲区 管道形成传输图管道形成传输

10、图 不同管道中流动的数据流具有不同格式不同管道中流动的数据流具有不同格式 原因：数据在流过每个过滤器时，由过滤器进行丰富、提炼、原因：数据在流过每个过滤器时，由过滤器进行丰富、提炼、转化、融合、分解等操作，因而发生变化转化、融合、分解等操作，因而发生变化 管道和过滤器管道和过滤器 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 数据流的分类：是什么力量驱动数据流在管道中传输？数据流的分类：是什么力量驱动数据流在管道中传输？ 推式推式pushpush：前面的过滤器将新产生的数据推入管道：前面的过滤器将新产生的数据推入管道 拉式拉式pull

11、pull：随后的过滤器从管道中拉出所需数据：随后的过滤器从管道中拉出所需数据 推拉式：过滤器以循环的方式，从管道中拉出其输入数据，并推拉式：过滤器以循环的方式，从管道中拉出其输入数据，并将其处理产生的数据压入后续管道将其处理产生的数据压入后续管道 管道和过滤器管道和过滤器 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 过滤器的分类：主动和被动过滤器的分类：主动和被动 主动过滤器：驱动数据流动，主动过滤器：驱动数据流动，pull + pushpull + push 被动过滤器：被管道中的输入或输出数据流所驱动被动过滤器：被管道中的输入或

12、输出数据流所驱动 注意：系统中至少有一个主动过滤器注意：系统中至少有一个主动过滤器（可以来自外部环境，如（可以来自外部环境，如用户输入）用户输入） 管道和过滤器管道和过滤器 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 被动过滤器所采用的两被动过滤器所采用的两种策略种策略 采用拉式策略的被动过滤采用拉式策略的被动过滤器：在后续过滤器的拉动作用器：在后续过滤器的拉动作用下执行下执行 采用推式策略的被动过滤采用推式策略的被动过滤器：在前续过滤器的推动作用器：在前续过滤器的推动作用下执行下执行 管道和过滤器管道和过滤器 第第3 3章章 软件

13、体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 采用推式策略的被动过滤器：采用推式策略的被动过滤器： 管道和过滤器管道和过滤器 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 采用拉式策略的被动过滤器：采用拉式策略的被动过滤器： 管道和过滤器管道和过滤器 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 混合型的管道过滤器：混合型的管道过滤器： 管道和过滤器管道和过滤器 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体

14、系结构风格经典软件体系结构风格 带有缓冲区的带有缓冲区的混合型管道过滤器：混合型管道过滤器： 管道和过滤器管道和过滤器 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 过滤器的状态过滤器的状态 停止状态停止状态：表示过滤器处于待启动状态，当外部启动过滤：表示过滤器处于待启动状态，当外部启动过滤器，过滤器处于处理状态；器，过滤器处于处理状态； 处理状态处理状态：表示过滤器正在处理输入队列中的数据；：表示过滤器正在处理输入队列中的数据； 等待状态等待状态：表示输入数据队列为空：表示输入数据队列为空 管道和过滤器风格的优点管道和过滤器风格的优

15、点 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 使得软构件具有良好的使得软构件具有良好的隐蔽性和高内聚、低耦合隐蔽性和高内聚、低耦合的特点；的特点； 允许设计者将整个系统的输入允许设计者将整个系统的输入/ /输出行为看成是多个过滤器的输出行为看成是多个过滤器的行为的行为的简单合成简单合成； 支持软件重用支持软件重用。只要提供适合在两个过滤器之间传送的数据，。只要提供适合在两个过滤器之间传送的数据，任何两个过滤器都可被连接起来；任何两个过滤器都可被连接起来； 系统维护和增强系统性能简单系统维护和增强系统性能简单。新的过滤器可以添加到现

16、有系。新的过滤器可以添加到现有系统中来；旧的可以被改进的过滤器替换掉；统中来；旧的可以被改进的过滤器替换掉； 允许对一些如吞吐量、死锁等属性的分析；允许对一些如吞吐量、死锁等属性的分析； 支持并行执行支持并行执行。每个过滤器是作为一个单独的任务完成，因此。每个过滤器是作为一个单独的任务完成，因此可与其它任务并行执行。可与其它任务并行执行。 管道和过滤器的缺点管道和过滤器的缺点 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 通常导致进程成为批处理的结构。通常导致进程成为批处理的结构。这是因为虽然过滤器可增这是因为虽然过滤器可增量式地处理

17、数据，但它们是独立的，所以设计者必须将每个过量式地处理数据，但它们是独立的，所以设计者必须将每个过滤器看成一个完整的从输入到输出的转换；滤器看成一个完整的从输入到输出的转换； 不适合处理交互的应用。不适合处理交互的应用。当需要增量地显示改变时，这个问当需要增量地显示改变时，这个问题尤为严重；题尤为严重； 因为在数据传输上没有通用的标准，因为在数据传输上没有通用的标准，每个过滤器都增加了解每个过滤器都增加了解析和合成数据的工作，这样就导致了系统性能下降析和合成数据的工作，这样就导致了系统性能下降，并增加了，并增加了编写过滤器的复杂性。绝大部分时间都消耗在格式转换上。编写过滤器的复杂性。绝大部分时

18、间都消耗在格式转换上。 管道和过滤器例子管道和过滤器例子-媒体播放器媒体播放器第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 管道和过滤器例子管道和过滤器例子通讯设备通讯设备第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 管道和过滤器例子管道和过滤器例子编译器编译器第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 输入：预处理之后的源代码。输入：预处理之后的源代码。 词法分析：负责将源程序分解成一个一个的词法分析：负责将源程

19、序分解成一个一个的tokentoken，这些，这些tokentoken是组是组成源程序的基本单元。成源程序的基本单元。 语法分析：把词法分析得到的语法分析：把词法分析得到的tokentoken解析成语法树。解析成语法树。 语义分析：对语法树进行类型检查等语义分析。语义分析：对语法树进行类型检查等语义分析。 代码优化：对语法树进行重组和修改，以优化代码的速度和大小。代码优化：对语法树进行重组和修改，以优化代码的速度和大小。 代码产生：根据语法树产生汇编代码。代码产生：根据语法树产生汇编代码。 输出：汇编代码。输出：汇编代码。 管道和过滤器例子管道和过滤器例子Unix ShellUnix Shel

20、l命令命令第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 输入：输入：cat a.txt | wc-w | lprcat a.txt | wc-w | lpr CatCat命令，输出文件命令，输出文件 WcWc，统计输入流中单词的个数，统计输入流中单词的个数 LprLpr，打印命令，打印命令 功能：统计功能：统计a.txta.txt中单词的个数并打印出来中单词的个数并打印出来 数据抽象和面向对象风格数据抽象和面向对象风格 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 系统给看做

21、对象的集合；系统给看做对象的集合； 每个对象都有自己的功能集合，数据及作用在数据每个对象都有自己的功能集合，数据及作用在数据上的操作被封装成抽象数据类型上的操作被封装成抽象数据类型-对象对象 数据抽象和面向对象风格数据抽象和面向对象风格 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 面向过程和面向对象的区别面向过程和面向对象的区别 数据抽象和面向对象风格数据抽象和面向对象风格 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 面向对象的原理是面向对象的原理是抽象数据类型（抽象数据

22、类型（ADT），ADT是一种数学是一种数学规约，包含一组数据和作用在数据上的一组操作，能实现对用规约，包含一组数据和作用在数据上的一组操作，能实现对用户信息的隐藏，只对外提供必要的接口。户信息的隐藏，只对外提供必要的接口。 这种风格的这种风格的构件构件是是对象对象，或者说是，或者说是抽象数据类型的实例抽象数据类型的实例。 连接件连接件：对象之间通过：对象之间通过功能与函数调用功能与函数调用实现交互。实现交互。 面向对象系统的优点面向对象系统的优点第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 复用和维护：利用封装和聚合提高生产力；复用和

23、维护：利用封装和聚合提高生产力； 反映现实世界；反映现实世界； 更容易的分解系统更容易的分解系统 面向对象系统的缺点面向对象系统的缺点第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 为了使一个对象和另一个对象通过过程调用等进为了使一个对象和另一个对象通过过程调用等进行交互，必须知道对象的标识。只要一个对象的标识行交互，必须知道对象的标识。只要一个对象的标识改变了，就必须修改所有其他明确调用它的对象；改变了，就必须修改所有其他明确调用它的对象； 继承引起复杂性，关键系统中慎用。继承引起复杂性，关键系统中慎用。 基于事件的隐式调用基于事件的

24、隐式调用 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 基本思想：构件基本思想：构件不直接调用不直接调用一个过程，而是一个过程，而是触发或广播一触发或广播一个或多个事件个或多个事件。系统中的其它构件中的过程。系统中的其它构件中的过程在一个或多个事件在一个或多个事件中注册中注册，当一个事件被触发，系统自动调用在这个事件中注册，当一个事件被触发，系统自动调用在这个事件中注册的所有过程，这样，的所有过程，这样，一个事件的触发就导致了另一模块中的过一个事件的触发就导致了另一模块中的过程的调用。程的调用。 这种风格的这种风格的主要特点是事件的触

25、发者并不知道哪些构件会主要特点是事件的触发者并不知道哪些构件会被这些事件影响被这些事件影响。 这样不能假定构件的处理顺序，甚至不知道哪些过程会被这样不能假定构件的处理顺序，甚至不知道哪些过程会被调用；调用； 各个构件之间彼此无直接的连接关系，彼此独立，通过对各个构件之间彼此无直接的连接关系，彼此独立，通过对事件的发布和注册实现关联。事件的发布和注册实现关联。 基于事件的隐式调用基于事件的隐式调用第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 事件系统的基本构成和工作原理事件系统的基本构成和工作原理 基于事件的隐式调用基于事件的隐式调用第

26、第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 事件系统的基本构成事件系统的基本构成 构件：对象或过程，并提供以下元素构件：对象或过程，并提供以下元素 过程或函数，充当事件源或事件处理器的角色过程或函数，充当事件源或事件处理器的角色 事件事件 基于事件的隐式调用基于事件的隐式调用第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 事件系统的连接机制事件系统的连接机制 过程（事件过程器）向特定事件注册；过程（事件过程器）向特定事件注册； 构件发布事件；构件发布事件； 当某些事件发布时，向

27、其注册的过程被隐式调用；当某些事件发布时，向其注册的过程被隐式调用； 调用的次序是不确定的。调用的次序是不确定的。 基于事件的隐式调用基于事件的隐式调用第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 事件系统的分类事件系统的分类- -按调度策略进行分类按调度策略进行分类 基于事件的隐式调用基于事件的隐式调用第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 事件派遣模块事件派遣模块- -广播式广播式 基于事件的隐式调用基于事件的隐式调用第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格

28、3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 事件派遣模块事件派遣模块- -选择广播式选择广播式 基于事件的隐式调用基于事件的隐式调用第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 选择广播式选择广播式- -点对点点对点 基于事件的隐式调用基于事件的隐式调用第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 选择广播式选择广播式- -点对点点对点 系统安装并配置一个队列管理器，并定义一个命名的消息队系统安装并配置一个队列管理器，并定义一个命名的消息队列；列； 某个应用向消

29、息队列注册，以监听并处理消息队列中的事件；某个应用向消息队列注册，以监听并处理消息队列中的事件； 其他应用链接到该队列并向其中发布事件；其他应用链接到该队列并向其中发布事件； 队列管理器存储这些消息，直到接收端的应用连接到队列，队列管理器存储这些消息，直到接收端的应用连接到队列，取回这些消息并加以处理；取回这些消息并加以处理； 消息只能够被唯一的消费者所消费，消费后从队列中删除。消息只能够被唯一的消费者所消费，消费后从队列中删除。 基于事件的隐式调用基于事件的隐式调用第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 选择广播式选择广播式-

30、 -发布发布/ /订阅订阅 事件发布者向主题发布事件，事件订阅者向主题订阅事件，事件发布者向主题发布事件，事件订阅者向主题订阅事件，一个事件可以被多个订阅者消费，事件发送给订阅者后不会立一个事件可以被多个订阅者消费，事件发送给订阅者后不会立即删除，即删除，topictopic会在事件过期后再删除。会在事件过期后再删除。 基于事件的隐式调用基于事件的隐式调用第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 无独立调度模块的事件系统无独立调度模块的事件系统 被称为被观察者被称为被观察者/ /观察者（观察者（Observer/Observabl

31、eObserver/Observable）；）； 每个模块都允许其他模块对自己所发布的事件感兴趣；每个模块都允许其他模块对自己所发布的事件感兴趣； 当某一模块发出事件时，自动将事件发布给注册过此事件的当某一模块发出事件时，自动将事件发布给注册过此事件的模块。模块。 基于事件的隐式调用基于事件的隐式调用第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 无独立调度模块的事件系统无独立调度模块的事件系统 基于事件的隐式调用基于事件的隐式调用第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格

32、优点：优点： 支持支持隐式调用隐式调用，无需事先设定调用次序；，无需事先设定调用次序； 异步执行异步执行，不必同步等待执行结果；，不必同步等待执行结果； 为为软件重用软件重用提供了强大的支持。当需要将一个构件加入现存提供了强大的支持。当需要将一个构件加入现存系统中时，只需将它注册到系统的事件中。系统中时，只需将它注册到系统的事件中。 为为系统动态演化系统动态演化带来了方便。构件独立存在，当用一个构件带来了方便。构件独立存在，当用一个构件代替另一个构件时，不会影响到其它构件的接口。代替另一个构件时，不会影响到其它构件的接口。 健壮性健壮性：一个构件出错并不会影响其他构件：一个构件出错并不会影响其

33、他构件 基于事件的隐式调用基于事件的隐式调用第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 缺点：缺点： 构件放弃了对构件放弃了对系统计算的控制系统计算的控制。一个构件触发一个事件时，。一个构件触发一个事件时，不能确定其它构件是否会响应它。而且即使它知道事件注册了不能确定其它构件是否会响应它。而且即使它知道事件注册了哪些构件的构成，它也不能保证这些过程被调用的顺序。哪些构件的构成，它也不能保证这些过程被调用的顺序。 数据交换的问题数据交换的问题。数据可通过事件在系统中直接传递（无调。数据可通过事件在系统中直接传递（无调度模块时），而其他

34、时候数据则需要调度模块传递。在这些情度模块时），而其他时候数据则需要调度模块传递。在这些情况下，全局性能和资源管理便成了问题。况下，全局性能和资源管理便成了问题。 系统的系统的验证和调试验证和调试变得困难。变得困难。 基于事件的隐式调用举例基于事件的隐式调用举例-debugger-debugger 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 基于事件的隐式调用举例基于事件的隐式调用举例-debugger-debugger 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 基于事

35、件的隐式调用举例基于事件的隐式调用举例-JAVA-JAVA第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 基于事件的隐式调用举例基于事件的隐式调用举例-MVC-MVC第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 分层系统分层系统 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 在层次系统中，系统被组织成若干个层次，每个层次由一系列在层次系统中，系统被组织成若干个层次，每个层次由一系列构件组成。构件组成。 下层构件为上层构

36、件服务下层构件为上层构件服务 上层构件被看做下层构件的客户上层构件被看做下层构件的客户 分层系统分层系统 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 越靠近底层（硬件和越靠近底层（硬件和OSOS），抽象级别越高，越通用；），抽象级别越高，越通用；越靠近顶层（用户），抽象级别越低，越具体。越靠近顶层（用户），抽象级别越低，越具体。 分层系统分层系统 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 分层系统的构成：分层系统的构成： 构件：各层次内部包含的构件构件：各层次内部包含的

37、构件 连接件：层间的交互协议连接件：层间的交互协议 拓扑结构：分层拓扑结构：分层 拓扑约束：对相邻层交互的约束拓扑约束：对相邻层交互的约束 分层系统的优点分层系统的优点 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 支持基于支持基于抽象程度递增的系统设计抽象程度递增的系统设计，使设计者可以把一个复，使设计者可以把一个复杂系统按递增的步骤进行分解；杂系统按递增的步骤进行分解； 支持功能增强支持功能增强，因为每一层至多和相邻的上下层交互，因此，因为每一层至多和相邻的上下层交互，因此功能的改变最多影响相邻的上下层；功能的改变最多影响相邻的上

38、下层； 支持重用支持重用。只要提供的服务接口定义不变，同一层的不同实。只要提供的服务接口定义不变，同一层的不同实现可以交换使用。这样，就可以定义一组标准的接口，而允许现可以交换使用。这样，就可以定义一组标准的接口，而允许各种不同的实现方法；各种不同的实现方法； 对标准化的支持对标准化的支持。清晰定义并广泛接受的抽象层次能促进实。清晰定义并广泛接受的抽象层次能促进实现标准化的任务和接口开发，同样接口的不同实现可以互换。现标准化的任务和接口开发，同样接口的不同实现可以互换。 分层系统的缺点分层系统的缺点 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体

39、系结构风格 并不是每个系统都可以很容易地划分为分层的模并不是每个系统都可以很容易地划分为分层的模式，甚至即使一个系统的逻辑结构是层次化的，出于式，甚至即使一个系统的逻辑结构是层次化的，出于对系统性能的考虑，系统设计师不得不把一些低级或对系统性能的考虑，系统设计师不得不把一些低级或高级的功能综合起来；高级的功能综合起来； 效率的降低；效率的降低； 很难找到一个合适的、正确的层次抽象方法。很难找到一个合适的、正确的层次抽象方法。 分层系统举例分层系统举例UnixUnix操作系统操作系统 第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 分层系

40、统举例分层系统举例-OSI-OSI第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 国际标准国际标准（7层）层）因特网标准因特网标准（4层）层） 分层系统举例分层系统举例C/SC/S第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 分层系统举例分层系统举例典型信息系统分层典型信息系统分层第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 分层系统举例分层系统举例B/SB/S第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3

41、.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 仓库系统和黑板风格仓库系统和黑板风格第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 仓库风格仓库风格 仓库仓库(Repositories)(Repositories)风格的体系结构由两种构件组成：一个风格的体系结构由两种构件组成：一个中中央数据结构央数据结构，它表示当前状态；一个，它表示当前状态；一个独立构件的集合独立构件的集合，它对中央，它对中央数据结构进行操作。数据结构进行操作。 仓库风格中仓库风格中连接件连接件为：仓库和独立构件间的交互。为：仓库和独立构件间的交互。 对仓库中所存储的

42、数据进行对仓库中所存储的数据进行CRUDCRUD操作；操作； 各构件的执行次序预先确定，取决于各构件向仓库发出的请求各构件的执行次序预先确定，取决于各构件向仓库发出的请求 仓库系统和黑板风格仓库系统和黑板风格第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 黑板风格黑板风格 对于系统中数据和状态的对于系统中数据和状态的控制方法控制方法有两种。一个传统的方法是，有两种。一个传统的方法是，由输入事务选择进行何种处理，并把执行结果作为当前状态存储由输入事务选择进行何种处理，并把执行结果作为当前状态存储到中央数据结构中。这时，仓库是一个传统的到中

43、央数据结构中。这时，仓库是一个传统的数据库体系结构数据库体系结构。另一种方法是，由中央数据结构的当前状态决定进行何种处理。另一种方法是，由中央数据结构的当前状态决定进行何种处理。这时，仓库是一个这时，仓库是一个黑板黑板(Blackbord)(Blackbord)体系结构体系结构，即黑板体系结构是，即黑板体系结构是仓库体系结构的特殊化仓库体系结构的特殊化。 仓库系统和黑板风格仓库系统和黑板风格第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 黑黑板板（共共享享数数据据）知知识识源源知知识识源源知知识识源源知知识识源源计计算算内内存存直直接接

44、存存取取黑板风格的基本结构黑板风格的基本结构 仓库系统和黑板风格仓库系统和黑板风格第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 黑板体系结构模型通常由黑板体系结构模型通常由3 3部分组成部分组成： 知识源：待解决的问题被分解成若干小问题，每个小问题由独知识源：待解决的问题被分解成若干小问题，每个小问题由独立知识源负责计算。每个知识源包含独立的领域知识。多个知识立知识源负责计算。每个知识源包含独立的领域知识。多个知识源之间只能通过黑板交换知识源之间只能通过黑板交换知识- -通过对黑板的的读写操作完成。通过对黑板的的读写操作完成。 黑板数

45、据结构：反映应用程序求解状态的数据。它是按照黑板数据结构：反映应用程序求解状态的数据。它是按照层次层次结构结构组织的，这种层次结构依赖于应用程序的类型。知识源不断组织的，这种层次结构依赖于应用程序的类型。知识源不断地对黑板数据进行修改，直到得出问题的解。黑板数据结构起到地对黑板数据进行修改，直到得出问题的解。黑板数据结构起到了知识源之间的通信机制的作用。了知识源之间的通信机制的作用。 控制器：控制控制器：控制( (即对知识源的调用即对知识源的调用) )是由黑板的状态决定的。一是由黑板的状态决定的。一旦黑板数据的改变使得某个知识源成为可用的，知识源就会被控旦黑板数据的改变使得某个知识源成为可用的

46、，知识源就会被控制模块激活。控制器还承担着限制知识源代理对黑板访问的工作，制模块激活。控制器还承担着限制知识源代理对黑板访问的工作，以防止两个代理同时写入黑板的某一空间。以防止两个代理同时写入黑板的某一空间。 仓库系统和黑板风格仓库系统和黑板风格第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 黑板结构黑板结构 仓库系统和黑板风格仓库系统和黑板风格第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 黑板风格举例：拼图游戏黑板风格举例：拼图游戏 仓库系统和黑板风格仓库系统和黑板风格第第3

47、 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 优点优点：便于多客户便于多客户共享大量数据共享大量数据，它们不用关心数据是何时有的、谁，它们不用关心数据是何时有的、谁提供的、怎样提供的。提供的、怎样提供的。既便于既便于添加添加新的作为知识源代理的应用程序，也便于新的作为知识源代理的应用程序，也便于扩展扩展共享共享的黑板数据结构。的黑板数据结构。 缺点：缺点：不同的知识源代理对于共享数据结构要达成一致，而且，这也不同的知识源代理对于共享数据结构要达成一致，而且，这也造成对黑板数据结构的修改较为困难造成对黑板数据结构的修改较为困难要考虑到各个代理

48、的调要考虑到各个代理的调用。用。需要一定的同步需要一定的同步/ /加锁机制保证数据结构的完整性和一致性，增加锁机制保证数据结构的完整性和一致性，增大了系统复杂度。大了系统复杂度。 仓库系统举例仓库系统举例数据库系统数据库系统第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 仓库系统举例仓库系统举例注册表注册表第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 仓库系统举例仓库系统举例剪贴板剪贴板第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件

49、体系结构风格 黑板风格举例黑板风格举例语音识别语音识别第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 Hearsay Hearsay 语音识别项目。该系统以自然语言的语音信号为输语音识别项目。该系统以自然语言的语音信号为输入，经过音节、词汇、句法和语义等多个方面的分析，得到用户入，经过音节、词汇、句法和语义等多个方面的分析，得到用户对数据库的查询请求。对数据库的查询请求。 模型模型- -视图视图- -控制器控制器(MVC)(MVC)风格风格第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结

50、构风格 模型模型- -视图视图- -控制器风格常被简称为控制器风格常被简称为MVCMVC风格风格(Model-View-(Model-View-Controller style)Controller style)，主要处理软件用户界面开发中所面临的问，主要处理软件用户界面开发中所面临的问题。题。 模型模型- -视图视图- -控制器控制器(MVC)(MVC)风格风格第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 MVCMVC将交互式应用划分为将交互式应用划分为3 3种构件。种构件。 视图：视图：为用户显示模型信息。视图从模型获取数据，一个

51、模型为用户显示模型信息。视图从模型获取数据，一个模型可以对应有多个视图。可以对应有多个视图。 模型：模型：模型是应用程序的核心。它封装内核数据与状态，对模模型是应用程序的核心。它封装内核数据与状态，对模型的修改将扩散到所有视图中。所有需要从模型获取信息的对象型的修改将扩散到所有视图中。所有需要从模型获取信息的对象都必须注册为模型的视图。都必须注册为模型的视图。 控制器：控制器：控制器接受用户的输入并调用模型和视图去完成用户控制器接受用户的输入并调用模型和视图去完成用户的需求。控制器本身不输出任何东西和做任何处理，它只是接收的需求。控制器本身不输出任何东西和做任何处理，它只是接收请求并决定调用哪

52、个模型构件去处理请求，然后再确定用哪个视请求并决定调用哪个模型构件去处理请求，然后再确定用哪个视图来显示返回的数据。图来显示返回的数据。 模型模型- -视图视图- -控制器控制器(MVC)(MVC)风格风格第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 模型模型- -视图视图- -控制器风格具有如下优点：控制器风格具有如下优点：将各方面问题分解开来考虑，简化了系统设计，保证了系统的将各方面问题分解开来考虑，简化了系统设计，保证了系统的可扩展性。可扩展性。改变界面不影响应用程序的功能内核，使得系统易于演化开发，改变界面不影响应用程序的功能

53、内核，使得系统易于演化开发，可维护性好。可维护性好。易于改变，甚至可以在运行时改变，提供了良好的动态机制。易于改变，甚至可以在运行时改变，提供了良好的动态机制。 模型模型- -视图视图- -控制器控制器(MVC)(MVC)举例举例第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 JAVA SwingJAVA Swing 模型：存储内容模型：存储内容 视图：显示内容视图：显示内容 控制器：控制输入控制器：控制输入 模型模型- -视图视图- -控制器控制器(MVC)(MVC)举例举例第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.

54、2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 Java WebJava Web 模型模型- -视图视图- -控制器控制器第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 常用常用MVCMVC框架框架 StrutsStruts： ApacheApache的，曾经最流行的的，曾经最流行的MVCMVC组件组件 Struts2 Struts2 ：ApacheApache用用Struts Struts 和和 WebWorkWebWork的组合出来的新产品，的组合出来的新产品，目前非常流行目前非常流行 Spring MVC Spring MVC：Sp

55、ringFrameworkSpringFramework自己整合自己自己整合自己SpringSpring的优势推的优势推出的出的MVCMVC组件，用户也不少组件，用户也不少 解释器风格解释器风格第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 问题：你认为问题：你认为JAVAJAVA最吸引人的特性是什么？最吸引人的特性是什么？Write Once , Run Anyway. Write Once , Run Anyway. 一次书写，多次运行一次书写，多次运行 解释器风格解释器风格第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3

56、.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 问题：问题：JAVAJAVA为什么支持平台无关？为什么支持平台无关？JAVA JAVA 虚拟机虚拟机 解释器风格解释器风格第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 什么是虚拟机？什么是虚拟机？ 虚拟机一种软件；虚拟机一种软件； 它创建一种虚拟环境；它创建一种虚拟环境； 将用户和底层平台隔离开来。将用户和底层平台隔离开来。 解释器风格解释器风格第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 虚拟机的分类虚拟机的分类 系统级的虚拟

57、机：对系统级的虚拟机：对OSOS的模拟，把一个物理上独立的机器虚的模拟，把一个物理上独立的机器虚拟成多种不同的虚拟机，每个虚拟机可支持运行各自的操作系统，拟成多种不同的虚拟机，每个虚拟机可支持运行各自的操作系统，本质：在本质：在OSOS和硬件之间建立隔离；和硬件之间建立隔离； 硬件虚拟机硬件虚拟机 虚拟环境虚拟环境 计算机聚合计算机聚合 进程级的虚拟机：对单一程序的虚拟，其本质是在应用程序与进程级的虚拟机：对单一程序的虚拟，其本质是在应用程序与OSOS之间建立隔离。之间建立隔离。 应用程序虚拟机应用程序虚拟机 解释器风格解释器风格第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2

58、经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 硬件虚拟机：硬件虚拟机： 问题：你在问题：你在LinuxLinux平台下开发了一个复杂程序，但是目前你的平台下开发了一个复杂程序，但是目前你的的电脑更新到了的电脑更新到了Windows7Windows7操作系统，而你又不愿意花费大量时间操作系统，而你又不愿意花费大量时间重新开发这个程序。如何解决？重新开发这个程序。如何解决？ 硬件虚拟机硬件虚拟机 虚拟机最初的含义虚拟机最初的含义 在一个服务器上虚拟的构造若干个独立的执行环境，每个在一个服务器上虚拟的构造若干个独立的执行环境，每个虚拟环境支持一个虚拟环境支持一个OSOS内核的运行，这些内核的运行，这些O

59、SOS可以与服务器本可以与服务器本地的地的OSOS不同，从而允许一个不同，从而允许一个OSOS上书写的应用程序可以在一上书写的应用程序可以在一台运行其他台运行其他OSOS的机器上运行的机器上运行 当多个用户在一台计算机上工作时，每个用户好像独立的当多个用户在一台计算机上工作时，每个用户好像独立的使用该计算机的所有物理资源使用该计算机的所有物理资源 解释器风格解释器风格第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 硬件虚拟机硬件虚拟机-VMware-VMware： 解释器风格解释器风格第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.

60、2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 硬件虚拟机硬件虚拟机Microsoft Virtual ServerMicrosoft Virtual Server： 解释器风格解释器风格第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 硬件虚拟机硬件虚拟机Cooperative LinuxCooperative Linux： 解释器风格解释器风格第第3 3章章 软件体系结构风格软件体系结构风格3.2 3.2 经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格 硬件虚拟机硬件虚拟机XGENXGEN： 解释器风格解释器风格第第3 3章章 软件体