软件体系结构风格.ppt

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软软件件体体系系结结构构清华大学出版社清华大学出版社关关于于教教材材出版社：

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张友生作者：

张友生课课程程内内容容软件体系结构概论软件体系结构概论软件体系结构建模软件体系结构建模软件体系结构风格软件体系结构风格软件体系结构描述软件体系结构描述动态软件体系结构动态软件体系结构WebWeb服务体系结构服务体系结构基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发软件体系结构的分析与测试软件体系结构的分析与测试软件体系结构评估软件体系结构评估软件产品线体系结构软件产品线体系结构定义定义第第33章章软件体系结构风格软件体系结构风格3.13.1软件体系结构风格概述软件体系结构风格概述软软件件体体系系结结构构风风格格是是描描述述某某一一特特定定应应用用领领域域中中系系统统组组织方式的惯用模式。

织方式的惯用模式。

体体系系结结构构风风格格定定义义了了一一个个系系统统家家族族，即即一一个个体体系系结结构构定定义义一一个个词词汇汇表表和和一一组组约约束束。

词词汇汇表表中中包包含含一一些些构构件件和和连连接接件件类类型型，而而这这组组约约束束指指出出系系统统是是如如何何将将这这些些构构件件和和连接件组合起来的。

连接件组合起来的。

体体系系结结构构风风格格反反映映了了领领域域中中众众多多系系统统所所共共有有的的结结构构和和语语义义特特性性，并并指指导导如如何何将将各各个个模模块块和和子子系系统统有有效效地地组组织织成一个完整的系统。

成一个完整的系统。

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33章章软件体系结构风格软件体系结构风格3.13.1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？

风格的基本不变性是什么？

风格的基本不变性是什么？

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？

其常见的特例是什么？

其常见的特例是什么？

经典的体系结构风格经典的体系结构风格第第33章章软件体系结构风格软件体系结构风格3.13.1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；管道数据流风格：

批处理序列；管道/过滤器。

过滤器。

调调用用/返返回回风风格格：

主主程程序序/子子程程序序；面面向向对对象象风风格格；层层次结构。

次结构。

独立构件风格：

进程通讯；事件系统。

独立构件风格：

进程通讯；事件系统。

虚拟机风格：

解释器；基于规则的系统。

虚拟机风格：

解释器；基于规则的系统。

仓库风格：

数据库系统；超文本系统；黑板系统。

仓库风格：

数据库系统；超文本系统；黑板系统。

管道和过滤器管道和过滤器第第33章章软件体系结构风格软件体系结构风格3.23.2经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格每每个个构构件件都都有有一一组组输输入入和和输输出出，构构件件读读输输入入的的数数据据流流，经经过过内内部部处处理理，然然后后产产生生输输出出数数据据流流。

这这个个过过程程通通常常通通过过对对输输入入流流的的变变换换及及增增量量计计算算来来完完成成，所所以以在在输输入入被被完完全消费之前，输出便产生了。

全消费之前，输出便产生了。

这这里里的的构构件件被被称称为为过过滤滤器器，这这种种风风格格的的连连接接件件就就象象是是数数据据流流传传输输的的管管道道，将将一一个个过过滤滤器器的的输输出出传传到到另另一一过过滤滤器的输入。

器的输入。

管道和过滤器管道和过滤器第第33章章软件体系结构风格软件体系结构风格3.23.2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优点管道和过滤器风格的优点第第33章章软件体系结构风格软件体系结构风格3.23.2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隐蔽性和高内聚、低耦合的特点；使得软构件具有良好的隐蔽性和高内聚、低耦合的特点；允允许许设设计计者者将将整整个个系系统统的的输输入入/输输出出行行为为看看成成是是多多个个过过滤滤器器的的行为的简单合成；行为的简单合成；支支持持软软件件重重用用。

只只要要提提供供适适合合在在两两个个过过滤滤器器之之间间传传送送的的数数据据，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；系系统统维维护护和和增增强强系系统统性性能能简简单单。

新新的的过过滤滤器器可可以以添添加加到到现现有有系系统中来；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；支支持持并并行行执执行行。

每每个个过过滤滤器器是是作作为为一一个个单单独独的的任任务务完完成成，因因此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33章章软件体系结构风格软件体系结构风格3.23.2经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格通通常常导导致致进进程程成成为为批批处处理理的的结结构构。

这这是是因因为为虽虽然然过过滤滤器器可可增增量量式式地地处处理理数数据据，但但它它们们是是独独立立的的，所所以以设设计计者者必必须须将将每每个个过过滤滤器看成一个完整的从输入到输出的转换；器看成一个完整的从输入到输出的转换；不不适适合合处处理理交交互互的的应应用用。

当当需需要要增增量量地地显显示示改改变变时时，这这个个问问题尤为严重；题尤为严重；因因为为在在数数据据传传输输上上没没有有通通用用的的标标准准，每每个个过过滤滤器器都都增增加加了了解解析析和和合合成成数数据据的的工工作作，这这样样就就导导致致了了系系统统性性能能下下降降，并并增增加加了了编编写过滤器的复杂性。

写过滤器的复杂性。

数据抽象和面向对象组织数据抽象和面向对象组织第第33章章软件体系结构风格软件体系结构风格3.23.2经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格这这种种风风格格建建立立在在数数据据抽抽象象和和面面向向对对象象的的基基础础上上，数数据据的的表表示示方方法法和和它它们们的的相相应应操操作作封封装装在在一一个个抽抽象象数数据据类型或对象中。

类型或对象中。

这这种种风风格格的的构构件件是是对对象象，或或者者说说是是抽抽象象数数据据类类型型的的实实例例。

对对象象是是一一种种被被称称作作管管理理者者的的构构件件，因因为为它它负负责责保保持持资资源源的的完完整整性性。

对对象象是是通通过过函函数数和和过过程程的的调调用用来来交互的。

交互的。

数据抽象和面向对象组织数据抽象和面向对象组织第第33章章软件体系结构风格软件体系结构风格3.23.2经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格面向对象系统的优点面向对象系统的优点第第33章章软件体系结构风格软件体系结构风格3.23.2经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格因因为为对对象象对对其其它它对对象象隐隐藏藏它它的的表表示示，所所以以可可以以改改变一个对象的表示，而不影响其它的对象；变一个对象的表示，而不影响其它的对象；设设计计者者可可将将一一些些数数据据存存取取操操作作的的问问题题分分解解成成一一些些交互的代理程序的集合。

交互的代理程序的集合。

面向对象系统的缺点面向对象系统的缺点第第33章章软件体系结构风格软件体系结构风格3.23.2经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格为为了了使使一一个个对对象象和和另另一一个个对对象象通通过过过过程程调调用用等等进进行行交交互互，必必须须知知道道对对象象的的标标识识。

只只要要一一个个对对象象的的标标识识改变了，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；必必须须修修改改所所有有显显式式调调用用它它的的其其它它对对象象，并并消消除除由由此此带带来来的的一一些些副副作作用用。

例例如如，如如果果AA使使用用了了对对象象BB，CC也也使使用用了了对对象象BB，那那么么，CC对对BB的的使使用用所所造造成成的的对对AA的的影影响可能是料想不到的。

响可能是料想不到的。

基于事件的隐式调用基于事件的隐式调用第第33章章软件体系结构风格软件体系结构风格3.23.2经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格构构件件不不直直接接调调用用一一个个过过程程，而而是是触触发发或或广广播播一一个个或或多多个个事事件件。

系系统统中中的的其其它它构构件件中中的的过过程程在在一一个个或或多多个个事事件件中中注注册册，当当一一个个事事件件被被触触发发，系系统统自自动动调调用用在在这这个个事事件件中中注注册册的的所所有有过过程程，这这样样，一个事件的触发就导致了另一模块中的过程的调用。

一个事件的触发就导致了另一模块中的过程的调用。

这这种种风风格格的的构构件件是是一一些些模模块块，模模块块既既可可以以是是一一些些过过程程，又又可可以以是是一一些些事事件件的的集集合合。

过过程程可可以以用用通通用用的的方方式式调调用用，也也可可以以在在系系统统事件中注册一些过程，当发生这些事件时，过程被调用。

事件中注册一些过程，当发生这些事件时，过程被调用。

这这种种风风格格的的主主要要特特点点是是事事件件的的触触发发者者并并不不知知道道哪哪些些构构件件会会被被这这些些事事件件影影响响。

这这样样不不能能假假定定构构件件的的处处理理顺顺序序，甚甚至至不不知知道道哪哪些些过过程程会会被被调调用用，因因此此，许许多多隐隐式式调调用用的的系系统统也也包包含含显显式式调调用用作作为为构构件交互的补充形式。

件交互的补充形式。

基于事件的隐式调用的优点基于事件的隐式调用的优点第第33章章软件体系结构风格软件体系结构风格3.23.2经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格为为软软件件重重用用提提供供了了强强大大的的支支持持。

当当需需要要将将一一个个构构件加入现存系统中时，只需将它注册到系统的事件中。

件加入现存系统中时，只需将它注册到系统的事件中。

为为改改进进系系统统带带来来了了方方便便。

当当用用一一个个构构件件代代替替另另一一个构件时，不会影响到其它构件的接口。

个构件时，不会影响到其它构件的接口。

基于事件的隐式调用的缺点基于事件的隐式调用的缺点第第33章章软件体系结构风格软件体系结构风格3.23.2经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格构构件件放放弃弃了了对对系系统统计计算算的的控控制制。

一一个个构构件件触触发发一一个个事事件件时时，不不能能确确定定其其它它构构件件是是否否会会响响应应它它。

而而且且即即使使它它知知道道事事件件注注册册了了哪哪些构件的构成，它也不能保证这些过程被些构件的构成，它也不能保证这些过程被调用的顺序。

调用的顺序。

数数据据交交换换的的问问题题。

有有时时数数据据可可被被一一个个事事件件传传递递，但但另另一一些些情情况况下下，基基于于事事件件的的系系统统必必须须依依靠靠一一个个共共享享的的仓仓库库进进行行交交互互。

在这些情况下，全局性能和资源管理便成了问题。

在这些情况下，全局性能和资源管理便成了问题。

既既然然过过程程的的语语义义必必须须依依赖赖于于被被触触发发事事件件的的上上下下文文约约束束，关关于于正确性的推理存在问题。

正确性的推理存在问题。

分层系统分层系统第第33章章软件体系结构风格软件体系结构风格3.23.2经典软件体系结构风格经典软件体系结构风格层层次次系系统统组组织织成成一一个个层层次次结结构构，每每一一层层为为上上层层服服务务，并并作作为为下下层层客客户户。

在在一一些些层层次次系系统统中中，除除了了一一些些精精心心挑挑选选的的输输出出函函数数外外，内内部部的的层层只只对对相相邻邻的的层层可可见见。

这这样样的的系系统统中中构构件件在在一一些些层层实实现现了了虚虚拟拟机机（在在另另一一些些层层次次系系统统中中层层是是部部分