軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格

軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格軟件框架設(shè)計(jì)的核心問題是：能否復(fù)用已經(jīng)成型的體系結(jié)構(gòu)方案不同系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案存在著許多共性問題，把這些共性部分抽取出來，就形成了具有代表性的和可廣泛接受的體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格什么是軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格？軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格是描述某一特定應(yīng)用領(lǐng)域中系統(tǒng)組織方式的慣用模式。軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格的作用是什么？1.指導(dǎo)如何將各個(gè)模塊和子系統(tǒng)有效地組織成一個(gè)完整的系統(tǒng)。2.有關(guān)風(fēng)格的使用帶來了設(shè)計(jì)者的交流形式。關(guān)于設(shè)計(jì)元素的詞匯促進(jìn)了設(shè)計(jì)者理解和交流。3.使用風(fēng)格能夠使代碼的重用性得到提高。當(dāng)用不同的系統(tǒng)時(shí)，基本的架構(gòu)代碼風(fēng)格不需要修改，它能夠用于不同的系統(tǒng)中。體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格對(duì)于高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品而言，首先要為其選擇合適的體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，這樣就能夠更好地重用已有的設(shè)計(jì)方案和實(shí)現(xiàn)方案體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格最關(guān)鍵的四要素◎提供一個(gè)詞匯表◎定義一套配置規(guī)則◎定義一套語(yǔ)義解釋原則◎定義對(duì)基于這種風(fēng)格的系統(tǒng)所進(jìn)行的分析體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)格有哪些？管道-過濾器風(fēng)格面向?qū)ο箫L(fēng)格事件驅(qū)動(dòng)風(fēng)格分層風(fēng)格數(shù)據(jù)共享風(fēng)格解釋器風(fēng)格反饋控制環(huán)風(fēng)格特點(diǎn)：1.每個(gè)構(gòu)件都有輸入輸出，構(gòu)件完成對(duì)輸入數(shù)據(jù)的處理產(chǎn)生輸出。2.構(gòu)件之間相對(duì)獨(dú)立，相互之間無交互狀態(tài),非鄰近過濾器不共享任何信息。3.整個(gè)體系結(jié)構(gòu)的最終輸出與格構(gòu)件執(zhí)行的順序無關(guān)。詞匯：過濾器：構(gòu)件管道：連接管道-過濾器風(fēng)格優(yōu)點(diǎn)◎使得軟構(gòu)件具有良好的隱蔽性和高內(nèi)聚、低耦合的特點(diǎn)；◎允許設(shè)計(jì)者將整個(gè)系統(tǒng)的輸入/輸出行為看成是多個(gè)過濾器的行為的簡(jiǎn)單合成；◎支持軟件重用。只要提供適合在兩個(gè)過濾器之間傳送的數(shù)據(jù)，任何兩個(gè)過濾器都可被連接起來；◎系統(tǒng)維護(hù)和增強(qiáng)系統(tǒng)性能簡(jiǎn)單。新的過濾器可以添加到現(xiàn)有系統(tǒng)中來；舊的可以被改進(jìn)的過濾器替換掉；◎允許對(duì)一些如吞吐量、死鎖等屬性的分析；◎支持并行執(zhí)行。每個(gè)過濾器是作為一個(gè)單獨(dú)的任務(wù)完成，因此可與其它任務(wù)并行執(zhí)行。缺點(diǎn)◎通常導(dǎo)致進(jìn)程成為批處理的結(jié)構(gòu)。這是因?yàn)殡m然過濾器可增量式地處理數(shù)據(jù)，但它們是獨(dú)立的，所以設(shè)計(jì)者必須將每個(gè)過濾器看成一個(gè)完整的從輸入到輸出的轉(zhuǎn)換?！虿贿m合處理交互的應(yīng)用。當(dāng)需要增量地顯示改變時(shí)，這個(gè)問題尤為嚴(yán)重?！蛞?yàn)樵跀?shù)據(jù)傳輸上沒有通用的標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)過濾器都增加了解析和合成數(shù)據(jù)的工作，這樣就導(dǎo)致了系統(tǒng)性能下降，并增加了編寫過濾器的復(fù)雜性。◎難以進(jìn)行錯(cuò)誤處理，管道/過濾器結(jié)構(gòu)的固有特性，決定了很難制定錯(cuò)誤處理的一般性策略實(shí)例：傳統(tǒng)的編譯器是管道/過濾器體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格的一個(gè)實(shí)例這種風(fēng)格建立在數(shù)據(jù)抽象和面向?qū)ο蟮幕A(chǔ)上，數(shù)據(jù)的表示方法和它們的相應(yīng)操作封裝在一個(gè)抽象數(shù)據(jù)類型或?qū)ο笾?。特點(diǎn)：1.對(duì)象是構(gòu)件。2.在對(duì)象和對(duì)象之間，通過函數(shù)調(diào)用和過程調(diào)用來進(jìn)行交互。面向?qū)ο箫L(fēng)格優(yōu)點(diǎn)◎一個(gè)對(duì)象對(duì)外界隱藏了自己的詳細(xì)信息，改變一個(gè)對(duì)象的表示，不會(huì)影響系統(tǒng)的其它部分◎繼承和封裝方法為對(duì)象復(fù)用提供了技術(shù)支持?！?qū)ο髮?shù)據(jù)和操作封裝在一起，提高了系統(tǒng)內(nèi)聚性，減小了模塊之間的耦合程度，使系統(tǒng)更容易分解為既相互作用又相互獨(dú)立的對(duì)象集合缺點(diǎn)：◎如果一個(gè)對(duì)象要調(diào)用另一個(gè)對(duì)象，則必須知道它的標(biāo)識(shí)和名稱◎會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，如果一個(gè)對(duì)象的標(biāo)識(shí)發(fā)生改變，那么必須修改所有顯式調(diào)用它的其它對(duì)象，并消除由此引發(fā)的副作用

構(gòu)件不直接調(diào)用一個(gè)過程，而是觸發(fā)或廣播一個(gè)或多個(gè)事件。系統(tǒng)中的其它構(gòu)件中的過程在一個(gè)或多個(gè)事件中注冊(cè)，當(dāng)一個(gè)事件被觸發(fā)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用在這個(gè)事件中注冊(cè)的所有過程，這樣，一個(gè)事件的觸發(fā)就導(dǎo)致了另一模塊中的過程的調(diào)用。特點(diǎn)：1.構(gòu)件是模塊，模塊可以是過程也可以是事件的集合。2.連接件：往往是以過程之間的隱式調(diào)用(ImplicitInvocation)來實(shí)現(xiàn)的事件驅(qū)動(dòng)風(fēng)格例：觀察者模式

publicinterfaceSubject

{

publicvoidattach(Observerobserver);

publicvoiddetach(Observerobserver);

voidnotifyObservers();

}

publicclassConcreteSubjectimplementsSubject

{

publicvoidattach(Observerobserver)

{

observersVector.addElement(observer);

}

publicvoiddetach(Observerobserver)

{

observersVector.removeElement(observer);

}

publicvoidnotifyObservers()

{

Enumerationenumeration=observers();

while(enumeration.hasMoreElements())

{

((Observer)enumeration.nextElement()).update();

}

}

publicEnumerationobservers()

{

return(（Vector)observersVector.clone()).elements();

}

privateVectorobserversVector=newjava.util.Vector();

}

publicinterfaceObserver

{

voidupdate();

}publicstaticvoidmain(Stringargs[]){ Subjects=newConcreteSubject(); s.attach(newObserver(){publicvoidupdate(){ System.out.println("ok"); } }); s.notifyer(); }優(yōu)點(diǎn)：◎事件聲明者不需要知道哪些構(gòu)件會(huì)響應(yīng)事件，因此，不能確定構(gòu)件處理的先后順序，甚至不能確定事件會(huì)引發(fā)哪些過程調(diào)用◎提高了軟件復(fù)用能力，只要在系統(tǒng)事件中注冊(cè)構(gòu)件的過程，就可以將該構(gòu)件集成到系統(tǒng)中◎便于系統(tǒng)升級(jí)，只要構(gòu)件名和事件中所注冊(cè)的過程名保持不變，原有構(gòu)件就可以被新構(gòu)件所替代缺點(diǎn)：◎構(gòu)件放棄了對(duì)系統(tǒng)計(jì)算的控制。一個(gè)構(gòu)件觸發(fā)一個(gè)事件時(shí)，不能確定其它構(gòu)件是否會(huì)響應(yīng)它。而且即使它知道事件注冊(cè)了哪些構(gòu)件的構(gòu)成，它也不能保證這些過程被調(diào)用的順序?！驍?shù)據(jù)交換的問題。有時(shí)數(shù)據(jù)可被一個(gè)事件傳遞，但另一些情況下，基于事件的系統(tǒng)必須依靠一個(gè)共享的倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行交互。在這些情況下，全局性能和資源管理便成了問題實(shí)例：1.Debugger2.在用戶界面中分離數(shù)據(jù)和表示特點(diǎn)：分層系統(tǒng)采用多個(gè)層次組織，每一層必須起兩個(gè)作用：（1）使用下層提供的功能。（2）為上層提供服務(wù)。分層風(fēng)格publicinterfaceStudentDAO(){ListselectAll(){}StudentSelect(intid){}voidupdate(Students){}voiddelete(intid){}voidadd(Students){}}publicclassStudentDAOImpl(){}publicclassStudentBusiness{ StudentDaodao; publicStudent(StudentDaodao){ this.dao=dao } publicliststudentChoice(Listids){ Listlist=newArrayList(); for(inti=0;i<ids.size();i++){ intid=list.get(i);Students=dao.select(id); list.add(s); } returnlist;}優(yōu)點(diǎn)◎支持基于抽象程度遞增的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)者可以把一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)按遞增的步驟進(jìn)行分解；◎支持功能增強(qiáng)，因?yàn)槊恳粚又炼嗪拖噜彽纳舷聦咏换ィ虼斯δ艿母淖冏疃嘤绊懴噜彽纳舷聦?；◎支持重用。只要提供的服?wù)接口定義不變，同一層的不同實(shí)現(xiàn)可以交換使用。這樣，就可以定義一組標(biāo)準(zhǔn)的接口，而允許各種不同的實(shí)現(xiàn)方法。缺點(diǎn)：◎并不是每個(gè)系統(tǒng)都可以很容易地劃分為分層的模式，甚至即使一個(gè)系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)是層次化的，出于對(duì)系統(tǒng)性能的考慮，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師不得不把一些低級(jí)或高級(jí)的功能綜合起來；◎很難找到一個(gè)合適的、正確的層次抽象方法。實(shí)例：操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組數(shù)據(jù)共享風(fēng)格也稱為倉(cāng)庫(kù)風(fēng)格，有兩種不同類型的軟件元素：一種是中央數(shù)據(jù)單元，也稱為資源庫(kù)，用于表示系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)，另一種是相互依賴的構(gòu)件組,中央數(shù)據(jù)單元和構(gòu)件之間可以進(jìn)行信息交換，這是數(shù)據(jù)共享體系結(jié)構(gòu)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格根據(jù)所使用的控制策略不同，數(shù)據(jù)共享體系結(jié)構(gòu)可以分為兩種類型：一種是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，另一種是黑板如果由輸入流中的事件來驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行信息處理，把執(zhí)行結(jié)果存儲(chǔ)到中央數(shù)據(jù)單元中，則這個(gè)系統(tǒng)就是數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)如果由中央數(shù)據(jù)單元的當(dāng)前狀態(tài)來驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行，則這個(gè)系統(tǒng)就是黑板應(yīng)用系統(tǒng)一個(gè)典型的黑板型數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)包括以下三個(gè)部分：知識(shí)源：知識(shí)源中包含獨(dú)立的、與應(yīng)用程序相關(guān)的知識(shí)，知識(shí)源之間不直接進(jìn)行通訊，它們之間的交互只通過黑板來完成。黑板數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：黑板數(shù)據(jù)是按照與應(yīng)用程序相關(guān)的層次來組織的解決問題的數(shù)據(jù)，知識(shí)源通過不斷地改變黑板數(shù)據(jù)來解決問題?？刂疲嚎刂仆耆珊诎宓臓顟B(tài)驅(qū)動(dòng)，黑板狀態(tài)的改變決定使用的特定知識(shí)。黑板模式對(duì)于無確定性求解策略的問題比較有用，在專家系統(tǒng)中，這種模式應(yīng)用的比較廣泛。例：?jiǎn)栴}：設(shè)字符轉(zhuǎn)換規(guī)則

A∧B→C A∧C→D B∧C→G B∧E→F D→E

已知：A，B

求：F一、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)

{x}，其中x為字符二、規(guī)則集

1，IFA∧BTHENC 2，IFA∧CTHEND 3，IFB∧CTHENG 4，IFB∧ETHENF 5，IFDTHENE三、控制策略 順序排隊(duì)四、初始條件

{A，B}五、結(jié)束條件

F∈{x}綜合數(shù)據(jù)庫(kù)可觸發(fā)規(guī)則被觸發(fā)規(guī)則A，B（1）（1）A，B，C（2）（3）（2）A，B，C，D（3）（5）（3）A，B，C，D，G（5）（5）A，B，C，D，G，E（4）（4）A，B，C，D，G，E，F(xiàn)1，IFA∧BTHENC 2，IFA∧CTHEND3，IFB∧CTHENG 4，IFB∧ETHENF5，IFDTHENE求解過程例：傳教士與野人問題（M-C問題）

問題：

N個(gè)傳教士，N個(gè)野人，一條船，可同時(shí)乘坐k個(gè)人，要求在任何時(shí)刻，在河的兩岸及船上，傳教士人數(shù)不能少于野人的人數(shù)。

問：如何過河。 以N=3，k=2為例求解。1.解決問題的多方法性：對(duì)于一個(gè)專家系統(tǒng)，針對(duì)于要解決的問題，如果在其領(lǐng)域中沒有獨(dú)立的方法存在，而且對(duì)解空間的完全搜索也是不可行的，在黑板模式中可以用多種不同的算法來進(jìn)行試驗(yàn)，并且也允許用不同的控制方法。2.具有可更改性和可維護(hù)性：因?yàn)樵诤诎迥Ｊ街忻總€(gè)知識(shí)源是獨(dú)立的，彼此之間的通信通過黑板來完成，所以這使整個(gè)系統(tǒng)更具有可更改性和可維護(hù)性。優(yōu)點(diǎn)：3.有可重用的知識(shí)源：由于每個(gè)知識(shí)源在黑板系統(tǒng)中都是獨(dú)立的，如果知識(shí)源和所基于的黑板系統(tǒng)有理解相同的協(xié)議和數(shù)據(jù)，我們就可以重用知識(shí)源。4.支持容錯(cuò)性和健壯性：在黑板模式中所有的結(jié)果都是假設(shè)的，并且只有那些被數(shù)據(jù)和其它假設(shè)強(qiáng)烈支持的才能夠生存。這對(duì)于噪聲數(shù)據(jù)和不確定的結(jié)論有很強(qiáng)的容錯(cuò)性。1.測(cè)試?yán)щy：由于黑板模式的系統(tǒng)有中央數(shù)據(jù)構(gòu)件來描述系統(tǒng)的體現(xiàn)系統(tǒng)的狀態(tài)，所以系統(tǒng)的執(zhí)行沒有確定的順序，其結(jié)果的可再現(xiàn)性比較差，難于測(cè)試。2.不能保證有好的求解方案：一個(gè)黑板模式的系統(tǒng)所提供給我們的往往是所解決問題的一個(gè)百分比，而不是最佳的解決方案。3.效率低：黑板模式的系統(tǒng)在拒絕錯(cuò)誤假設(shè)的時(shí)候要承受多余的計(jì)算開銷，所以導(dǎo)致效率比較低。缺點(diǎn)4.開發(fā)成本高：絕大部分黑板模式的系統(tǒng)需要用幾年的時(shí)間來進(jìn)化，所以開發(fā)成本較高。5.缺少對(duì)并行機(jī)的支持：黑板模式要求黑板上的中心數(shù)據(jù)同步并發(fā)訪問，所以缺少對(duì)不并行機(jī)的支持。數(shù)據(jù)共享風(fēng)格實(shí)例：專家系統(tǒng)、語(yǔ)音識(shí)別等在開發(fā)具有人機(jī)界面的軟件系統(tǒng)時(shí)，比較適合使用模型-視圖-控制器體系結(jié)構(gòu)在MVC結(jié)構(gòu)中，主要包括模型、視圖和控制器：模型，是應(yīng)用程序的核心，封裝了問題的核心數(shù)據(jù)、邏輯關(guān)系和計(jì)算功能，提供了處理問題的操作過程視圖，是模型的表示，提供了交互界面，為用戶顯示模型信息控制器，負(fù)責(zé)處理用戶與系統(tǒng)之間的交互，為用戶提供操作接口MVC體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格MVC體系結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：多個(gè)視圖與一個(gè)模型相對(duì)應(yīng)，變化-傳播機(jī)制確保了所有相關(guān)視圖都能夠及時(shí)地獲取模型變化信息，從而使所有視圖和控制器同步，便于維護(hù)具有良好的移植性，由于模型獨(dú)立于視圖，因此，可以方便地實(shí)現(xiàn)不同部分的移植系統(tǒng)被分割為三個(gè)獨(dú)立的部分，當(dāng)功能發(fā)生變化時(shí)，改變其中的一個(gè)部分就能夠滿足要求MVC體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格也存在著一些問題：增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行復(fù)雜性視圖與控制器連接過于緊密，妨礙了二者的獨(dú)立重用視圖訪問模型的效率比較低packagemypack;importcom.opensymphony.xwork2.ActionSupport;publicclassUserActionextendsActionSupport{ privateStringusername; privateStringuserpass;

publicStringgetUsername(){ returnusername; } publicvoidsetUsername(Stringusername){ this.username=username; } publicStringgetUserpass(){ returnuserpass; } publicvoidsetUserpass(Stringuserpass){ this.userpass=userpass; } @Override publicStringexecute()throwsException{ if("Mike".equals(username)&&"123".equals(userpass) ||"張三".equals(username)&&"abc".equals(userpass)) return"success"; else return"error"; }}<?xmlversion="1.0"encoding="UTF-8"?><!DOCTYPEstrutsPUBLIC"-//ApacheSoftwareFoundation//DTDStrutsConfiguration2.0//EN""/dtds/struts-2.0.dtd"><struts><!--定義包管理配置的action繼承struts-default.xml中的配置

--> <packagename="actions"extends="struts-default"><!--定義Action(login.action)--> <actionname="login"class="mypack.UserAction"><!--定義轉(zhuǎn)發(fā)路徑對(duì)應(yīng)的字符串名

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--><filter><filter-name>struts2</filter-name><filter-class>org.apache.struts2.dispatcher.FilterDispatcher</filter-class></filter><!--過濾所有的url請(qǐng)求

--><filter-mapping><filter-name>struts2</filter-name><url-pattern>/*</url-pattern></filter-mapping><%@pagelanguage="java"import="java.util.*"pageEncoding="utf-8"%><html>

<body><!--提交到action--> <formaction="login.action"method="post">

用戶名:<!--參數(shù)名和action中的屬性名一樣

--> <inputtype=textname=username> <br>

密

碼: <inputtype=passwordname=userpass> <br> <inputtype=submitname=submvalue="提交"> <inputtype=resetname=resetvalue="取消"> </form> </body></html>特征基于解釋器風(fēng)格的系統(tǒng)核心在于虛擬機(jī)。一個(gè)基于解釋器風(fēng)