軟件體系結(jié)構(gòu)與設(shè)計模式演講人：日期:目錄CATALOGUE02.設(shè)計模式基礎(chǔ)04.設(shè)計原則與模式實現(xiàn)05.典型應(yīng)用場景分析01.03.主流架構(gòu)風(fēng)格解析06.綜合案例實踐軟件體系結(jié)構(gòu)概述01軟件體系結(jié)構(gòu)概述PART體系結(jié)構(gòu)定義與作用01定義軟件體系結(jié)構(gòu)是具有一定形式的結(jié)構(gòu)化元素，即構(gòu)件的集合，包括處理構(gòu)件、數(shù)據(jù)構(gòu)件和連接構(gòu)件。02作用為軟件系統(tǒng)提供全面的設(shè)計指導(dǎo)，包括系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、組件之間的關(guān)系、系統(tǒng)的功能和非功能特征等。核心組成要素解析負責(zé)對數(shù)據(jù)進行加工，是系統(tǒng)的主要功能單元。處理構(gòu)件被加工的信息，包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)構(gòu)件把體系結(jié)構(gòu)的不同部分組合連接起來，實現(xiàn)組件之間的交互。連接構(gòu)件典型架構(gòu)發(fā)展歷程20世紀(jì)60年代，G.Amdahl首次提出體系結(jié)構(gòu)概念，奠定了計算機系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)的基礎(chǔ)。初始階段發(fā)展階段現(xiàn)階段隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，體系結(jié)構(gòu)學(xué)科得到了長足的發(fā)展，出現(xiàn)了多種典型架構(gòu)，如分層架構(gòu)、事件驅(qū)動架構(gòu)等。網(wǎng)絡(luò)計算技術(shù)的快速發(fā)展使得網(wǎng)絡(luò)計算體系結(jié)構(gòu)成為當(dāng)今一種主要的計算模式結(jié)構(gòu)，微電子技術(shù)的發(fā)展也推動了芯片設(shè)計架構(gòu)的改進。02設(shè)計模式基礎(chǔ)PART設(shè)計模式基本概念模式的作用提高代碼的重用性、可讀性、可維護性和可擴展性。03每個設(shè)計模式都有其特定的名稱、問題、解決方案和效果。02模式組成要素設(shè)計模式定義設(shè)計模式是軟件工程中，針對特定問題提出的經(jīng)典解決方案，是代碼設(shè)計經(jīng)驗的總結(jié)。01模式分類與層次劃分創(chuàng)建型模式關(guān)注對象的創(chuàng)建過程，如單例模式、工廠方法模式、抽象工廠模式、建造者模式、原型模式等。結(jié)構(gòu)型模式關(guān)注對象的組成和結(jié)構(gòu)，如適配器模式、橋接模式、組合模式、裝飾模式、外觀模式、享元模式、代理模式等。行為型模式關(guān)注對象之間的交互和通信，如責(zé)任鏈模式、命令模式、解釋器模式、迭代器模式、中介者模式、備忘錄模式、觀察者模式、狀態(tài)模式、策略模式、模板方法模式、訪問者模式等。J2EE模式專門用于企業(yè)級應(yīng)用程序開發(fā)，如MVC模式、業(yè)務(wù)代表模式、數(shù)據(jù)訪問對象模式、前端控制器模式、攔截器模式、服務(wù)定位器模式等。模式應(yīng)用核心原則單一職責(zé)原則一個類應(yīng)該只有一個引起它變化的原因，即一個類只負責(zé)一個功能。01開放封閉原則軟件實體（類、模塊、函數(shù)等）應(yīng)該可以擴展，但是不可修改。02里氏替換原則子類應(yīng)當(dāng)可以替換它們的父類，并且保持程序的功能不變。03依賴倒置原則高層模塊不應(yīng)該依賴于低層模塊，二者都應(yīng)該依賴于抽象。04接口隔離原則不應(yīng)該強迫客戶端程序依賴它們不使用的方法。使用多個專門的接口而不是一個總接口。05迪米特法則一個對象應(yīng)該對其他對象有最少的了解，只與直接朋友交流。0603主流架構(gòu)風(fēng)格解析PART分層架構(gòu)模式邏輯分層模塊化設(shè)計易于維護和擴展靈活性將系統(tǒng)劃分為若干邏輯層，如表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層，各層之間相對獨立。每一層可以由不同的模塊組成，模塊之間通過接口進行通信。分層架構(gòu)使得系統(tǒng)更具可維護性和擴展性，當(dāng)某一層需要修改或替換時，不會影響其他層?？梢愿鶕?jù)需求調(diào)整層次結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)不同的功能需求。MVC架構(gòu)模式MVC分離降低耦合度職責(zé)明確支持多種視圖將應(yīng)用程序劃分為模型、視圖和控制器三個核心部分，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)邏輯與界面展示的分離。模型負責(zé)數(shù)據(jù)處理，視圖負責(zé)界面展示，控制器負責(zé)處理用戶輸入，提高了系統(tǒng)的可維護性。各部分之間通過接口進行通信，降低了系統(tǒng)的耦合度，提高了系統(tǒng)的可擴展性。由于視圖與業(yè)務(wù)邏輯分離，可以方便地更換視圖，支持多種界面風(fēng)格。服務(wù)獨立每個微服務(wù)都是一個獨立的實體，可以獨立開發(fā)、部署和擴展。技術(shù)選型靈活每個微服務(wù)可以選擇最適合的技術(shù)棧，無需拘泥于統(tǒng)一的技術(shù)體系。易于擴展通過增加微服務(wù)實例的數(shù)量，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的快速擴展，滿足不斷增長的業(yè)務(wù)需求。高可用性和容錯性一個微服務(wù)的故障不會影響其他服務(wù)的正常運行，提高了系統(tǒng)的可用性和容錯性。微服務(wù)架構(gòu)模式04設(shè)計原則與模式實現(xiàn)PART單一職責(zé)原則（SRP）接口隔離原則（ISP）依賴倒置原則（DIP）里氏替換原則（LSP）開放封閉原則（OCP）SOLID設(shè)計原則一個類只負責(zé)一個功能或一個模塊，降低類的復(fù)雜性，提高可讀性和可維護性。軟件實體應(yīng)當(dāng)對擴展開放，對修改關(guān)閉，增加新功能時應(yīng)盡量不修改已有代碼，通過擴展來實現(xiàn)。子類應(yīng)當(dāng)可以替換其父類，并且保持程序的功能不受影響，確保子類與父類之間的替換性?？蛻舳瞬粦?yīng)被強迫依賴于它們不使用的方法，接口應(yīng)當(dāng)小而專一，減少接口之間的依賴。高層模塊不應(yīng)該依賴于低層模塊，二者都應(yīng)該依賴于抽象，實現(xiàn)模塊之間的解耦。組合復(fù)用原則組合優(yōu)于繼承在軟件設(shè)計中，盡量使用組合和聚合來實現(xiàn)類之間的復(fù)用，而不是繼承，以提高系統(tǒng)的靈活性和可擴展性。最小粒度復(fù)用抽象與實現(xiàn)分離復(fù)用時應(yīng)盡量使用小粒度、松耦合的組件，以便更好地組合和復(fù)用，同時減少組件之間的依賴。在復(fù)用組件時，應(yīng)將抽象和實現(xiàn)分離開來，以便在修改實現(xiàn)時不影響使用該組件的其他部分。123抽象與封裝策略在軟件設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)問題的復(fù)雜性和需求，合理劃分抽象層次，以便更好地理解和處理問題。抽象層次劃分數(shù)據(jù)封裝信息隱藏將數(shù)據(jù)和相關(guān)操作封裝在一起，形成一個獨立的單元，以減少數(shù)據(jù)被外部直接訪問和修改的可能性，提高數(shù)據(jù)的安全性和穩(wěn)定性。通過封裝和接口設(shè)計，將模塊的內(nèi)部實現(xiàn)細節(jié)隱藏起來，只暴露必要的接口，以減少模塊之間的耦合，提高系統(tǒng)的可維護性。05典型應(yīng)用場景分析PART企業(yè)級系統(tǒng)架構(gòu)分布式系統(tǒng)架構(gòu)數(shù)據(jù)總線架構(gòu)服務(wù)導(dǎo)向架構(gòu)（SOA）企業(yè)級應(yīng)用集成（EAI）將系統(tǒng)拆分成多個子系統(tǒng)或服務(wù)，通過網(wǎng)絡(luò)進行通信和協(xié)作，提高系統(tǒng)的可擴展性和可維護性。將應(yīng)用程序功能拆分成獨立的服務(wù)，通過標(biāo)準(zhǔn)接口進行調(diào)用，實現(xiàn)服務(wù)的復(fù)用和集成。通過數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)各個子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和通信，降低系統(tǒng)之間的耦合度。通過消息中間件、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等技術(shù)實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的集成和協(xié)同工作。高并發(fā)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)負載均衡技術(shù)通過負載均衡器將請求分發(fā)到多個服務(wù)器上，實現(xiàn)高并發(fā)訪問和負載分擔(dān)。02040301分布式緩存將數(shù)據(jù)緩存到多個節(jié)點上，提高數(shù)據(jù)的可用性和訪問速度。緩存技術(shù)通過緩存機制減少對數(shù)據(jù)庫和磁盤的訪問，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度和性能。集群技術(shù)將多個服務(wù)器組成一個集群，通過集群管理和負載均衡技術(shù)實現(xiàn)高可用性和高可擴展性。嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)實時性設(shè)計保證嵌入式系統(tǒng)的實時性能，滿足對時間和延遲的嚴(yán)格要求。低功耗設(shè)計針對嵌入式設(shè)備的資源有限特點，通過優(yōu)化算法和硬件設(shè)計降低功耗?？煽啃栽O(shè)計保證嵌入式系統(tǒng)在高干擾、高噪聲等惡劣環(huán)境下穩(wěn)定運行，采取抗干擾措施和容錯技術(shù)。模塊化設(shè)計將嵌入式系統(tǒng)拆分成多個獨立的模塊，便于開發(fā)和維護，提高系統(tǒng)的可擴展性和可重用性。06綜合案例實踐PART電商系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計分布式系統(tǒng)架構(gòu)微服務(wù)架構(gòu)數(shù)據(jù)一致性處理安全性設(shè)計將電商系統(tǒng)拆分為多個獨立的子系統(tǒng)，如商品、訂單、支付等，實現(xiàn)系統(tǒng)的解耦和擴展。采用微服務(wù)架構(gòu)，每個服務(wù)獨立部署、獨立運行，提高系統(tǒng)的可用性和靈活性。通過分布式事務(wù)、數(shù)據(jù)同步等機制，保證各個子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)一致性。加強系統(tǒng)的安全防護，包括數(shù)據(jù)加密、訪問控制、安全審計等，保護用戶信息和交易安全。即時通訊框架實現(xiàn)消息協(xié)議設(shè)計并發(fā)處理消息傳輸機制數(shù)據(jù)持久化設(shè)計高效的消息協(xié)議，包括消息格式、加密方式、壓縮算法等，確保消息的實時性和安全性。采用長連接或短連接等方式，實現(xiàn)消息的實時傳輸和低延遲。通過多線程、異步I/O等技術(shù)，實現(xiàn)高并發(fā)處理，支持大量用戶同時在線。將聊天記錄、好友關(guān)系等重要數(shù)據(jù)持久化存儲，確保數(shù)據(jù)的可靠性和可恢復(fù)性。設(shè)備接入與通信實現(xiàn)智能設(shè)備