1、第七章軟件體系結(jié)構(gòu)樣式和設(shè)計(jì)模式、1、前言、1、軟件體系結(jié)構(gòu)是軟件工程的重要研究?jī)?nèi)容2、軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軟件開(kāi)發(fā)的核心部分，是軟件質(zhì)量的重要保證。3.軟件體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究方向和獨(dú)立的科系分支。4、軟件體系結(jié)構(gòu)明確說(shuō)明和分析軟件的整體結(jié)構(gòu)，并用于指導(dǎo)軟件的后續(xù)開(kāi)發(fā)。5.模式的本質(zhì)：可解決和重復(fù)使用的解決方案、內(nèi)容、7.1基本概念7.2軟件體系結(jié)構(gòu)說(shuō)明語(yǔ)言7.3軟件體系結(jié)構(gòu)樣式7.4設(shè)計(jì)模式、基本概念、軟件設(shè)計(jì)模式：廣義定義：可解決和重復(fù)使用軟件問(wèn)題的軟件設(shè)計(jì)方案的狹義定義：設(shè)計(jì)模式是在特定方案中用于解決一般設(shè)計(jì)問(wèn)題的類(lèi)和對(duì)象級(jí)別說(shuō)明的可重復(fù)使用的軟件設(shè)計(jì)問(wèn)題解決方案?；靖拍?，軟

2、件體系結(jié)構(gòu)樣式：組件和連接器層中介紹的可重復(fù)使用的軟件設(shè)計(jì)問(wèn)題解決方案。基本概念，共性和差異：差異：1，設(shè)計(jì)模式在類(lèi)和對(duì)象級(jí)別說(shuō)明問(wèn)題，粒度較小。2、體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格是在組件和連接器級(jí)別說(shuō)明問(wèn)題，粒度大。建筑風(fēng)格是廣泛的設(shè)計(jì)模式。通用性：全部可重復(fù)使用的軟件設(shè)計(jì)問(wèn)題解決、內(nèi)容、1.1基本概念1.2軟件體系結(jié)構(gòu)說(shuō)明語(yǔ)言1.3軟件體系結(jié)構(gòu)樣式1.4設(shè)計(jì)模式、軟件體系結(jié)構(gòu)說(shuō)明語(yǔ)言、軟件體系結(jié)構(gòu)說(shuō)明語(yǔ)言體系結(jié)構(gòu)說(shuō)明語(yǔ)言architectural description language，ADL是描述軟件密集型系統(tǒng)的完整體系結(jié)構(gòu)說(shuō)明語(yǔ)言、寫(xiě)意圖Wright ADL“組件”(Component)“連接器”(c

3、onnector)“通信端口”(Ports)“組件規(guī)范”(Component-spec)“計(jì)算”(Computation)“配置”(Connector) 圖形體系結(jié)構(gòu)說(shuō)明語(yǔ)言GADL調(diào)用實(shí)例的GADL體系結(jié)構(gòu)說(shuō)明協(xié)議類(lèi)圖和序列圖表GADL語(yǔ)言使用組件、類(lèi)圖表、序列圖表等說(shuō)明系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)，行為的說(shuō)明GADL使用順序圖，而Wright使用代數(shù)CSP。內(nèi)容，1.1基本概念1.2軟件體系結(jié)構(gòu)說(shuō)明語(yǔ)言1.3軟件體系結(jié)構(gòu)樣式1.4設(shè)計(jì)模式、軟件體系結(jié)構(gòu)樣式、組件和連接器層中介紹的可重用軟件設(shè)計(jì)問(wèn)題解決管道/過(guò)濾器樣式層次結(jié)構(gòu)樣式客戶(hù)/服務(wù)器樣式、核心特征、應(yīng)用的場(chǎng)景、需要注意的問(wèn)題、(1)管道/過(guò)濾

4、器樣式、案例分析：計(jì)算a.txt中的字?jǐn)?shù)，打?。簊hell命令：“cat a.txt |計(jì)算輸入流中的字?jǐn)?shù)，輸出3配置圖表命令用于組件，管道用于連接器，(1)管道/過(guò)濾器樣式，實(shí)例解析：shell命令：“CAT a.txt | WC-實(shí)例解析：shell命令：”cat a.txt | WC-w | lpr”其他常見(jiàn)應(yīng)用節(jié)目：編譯器、信號(hào)處理等其他說(shuō)明：牙齒模型在實(shí)施中可能會(huì)有很多其他變化，如主動(dòng)和被動(dòng)、多出口管道等。、(2)層次結(jié)構(gòu)樣式；實(shí)例解析：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)；(2)層次結(jié)構(gòu)樣式；實(shí)例解析：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)通信端口db；(2)層次結(jié)構(gòu)樣式；特征：從外部提供服務(wù)的組件開(kāi)始；牙齒設(shè)計(jì)風(fēng)格容易分

5、解復(fù)雜的系統(tǒng)。此外，更換零部件也很容易。只要界面保持一致，就可以更換一個(gè)級(jí)別的軟件，而不會(huì)影響系統(tǒng)的其他部分。、(2)分層樣式，其他常見(jiàn)應(yīng)用程序：開(kāi)放系統(tǒng)互連(OSI) 7層網(wǎng)絡(luò)模型，Windows NT操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)。、(2)分層樣式，其他說(shuō)明：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)明確、可替換性好、易于控制復(fù)雜性。但是也有缺點(diǎn)，例如效率低下。換句話(huà)說(shuō)，分層中較高層的數(shù)據(jù)將分層傳遞和傳遞，從而降低系統(tǒng)效率。、(3)客戶(hù)/服務(wù)器樣式，案例分析：FTP系統(tǒng)、(3)客戶(hù)/服務(wù)器樣式，特征這些樣式被廣泛使用，因?yàn)樗鼈兗辛朔?wù)功能的實(shí)現(xiàn)并促進(jìn)了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。(3)客戶(hù)/服務(wù)器樣式和其他常見(jiàn)應(yīng)用程序：電子郵件系統(tǒng)、WWW系統(tǒng)、

6、telnet系統(tǒng)、CVS版本控制系統(tǒng)等；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器可以為多個(gè)瀏覽器實(shí)例提供服務(wù)，并為CVS系統(tǒng)提供服務(wù)。(3)客戶(hù)/服務(wù)器風(fēng)格，其他說(shuō)明：在客戶(hù)/服務(wù)器風(fēng)格系統(tǒng)中，服務(wù)器通過(guò)集中資源和計(jì)算，很容易成為存儲(chǔ)和計(jì)算瓶頸，實(shí)際應(yīng)用程序可以采用群集處理，以提高服務(wù)器性能。與此同時(shí)，這些系統(tǒng)容易受到拒絕服務(wù)攻擊，因此必須針對(duì)設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序的用途進(jìn)行考慮。(David assell、Northern Exposure(美國(guó)電視電視劇)、Northern Exposure(美國(guó)電視電視劇)、Northern Exposure(電視)，牙齒風(fēng)格的系統(tǒng)經(jīng)常需要在服務(wù)器中存儲(chǔ)更多客戶(hù)的狀態(tài)信息，因此大量使用并行

7、執(zhí)行技術(shù)，如多進(jìn)程、多線(xiàn)程等。)。這還包括進(jìn)程、線(xiàn)程的動(dòng)態(tài)生成、調(diào)度、刪除等問(wèn)題。這些問(wèn)題的好壞直接影響服務(wù)器的性能。內(nèi)容、1.1基本概念1.2軟件體系結(jié)構(gòu)說(shuō)明語(yǔ)言1.3軟件體系結(jié)構(gòu)樣式1.4設(shè)計(jì)模式、設(shè)計(jì)模式、文檔7-2中的23種設(shè)計(jì)模式，并將它們分為三種茄子類(lèi)型：生成設(shè)計(jì)模式、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式和行為設(shè)計(jì)模式。，設(shè)計(jì)模式，工廠(chǎng)方法Abstract Factory Singleton Composite Proxy Iterator(1)Factory Method，動(dòng)機(jī)和示例：“龍珠”游戲，魔術(shù)管道：彈球(，(1) Factory Method，動(dòng)機(jī)和案例：“龍珠”游戲-設(shè)計(jì)2，newball動(dòng)

8、作包虛擬函數(shù)MakeBallFactoryMethod子類(lèi)(描述各種馬力管道)此時(shí)，如果每種類(lèi)型的小實(shí)體的說(shuō)明構(gòu)成了類(lèi)層次結(jié)構(gòu)，則可以使用工廠(chǎng)方法模式將每種類(lèi)型的大實(shí)體也描述為類(lèi)層次結(jié)構(gòu)。(1)工廠(chǎng)方法；結(jié)構(gòu)：(1)工廠(chǎng)方法；核心思想摘要：將父類(lèi)中的對(duì)象創(chuàng)建任務(wù)打包為虛擬函數(shù)。通過(guò)在子類(lèi)中復(fù)蓋虛擬函數(shù)創(chuàng)建的對(duì)象，間接自定義公共行為。虛擬函數(shù)的多態(tài)機(jī)制允許父類(lèi)集中描述公共行為，并從子類(lèi)中提取特殊行為(其他對(duì)象的創(chuàng)建)。(2) Abstract Factory、動(dòng)機(jī)和示例：魔法管線(xiàn)。在前面的設(shè)計(jì)中，三個(gè)MakeBallFactoryMethod工廠(chǎng)方法分布在三個(gè)MagicPipe類(lèi)中。為了降低復(fù)雜

9、性，可以單獨(dú)考慮所有生成行為。換句話(huà)說(shuō)，創(chuàng)建球的行為是通過(guò)形成單獨(dú)的工廠(chǎng)類(lèi)來(lái)創(chuàng)建對(duì)象。(2) Abstract Factory、動(dòng)機(jī)和實(shí)例：設(shè)計(jì)3、(2) Abstract Factory、動(dòng)機(jī)和實(shí)例：設(shè)計(jì)4、球、長(zhǎng)方體和其他小實(shí)體，抽象工廠(chǎng)類(lèi)專(zhuān)門(mén)創(chuàng)建各種小實(shí)體(2) Abstract Factory，如果適用：如果需要?jiǎng)?chuàng)建多種樣式的小實(shí)體集，并且可以靈活地調(diào)整特定的創(chuàng)建方法，則可以使用Abstract Factory方案將公共創(chuàng)建行為描述為抽象類(lèi)，并將特定創(chuàng)建方法描述為該抽象類(lèi)的子類(lèi)。(2) Abstract Factory，結(jié)構(gòu)：(2) Abstract Factory，核心思想摘要：提取

10、需要?jiǎng)?chuàng)建以提供靈活性的同一樣式的小型實(shí)體組的一般特征，并將其描述為一組抽象產(chǎn)品類(lèi)，從而使BigEntity和特定產(chǎn)品特性具有特定的生成行為和特定的產(chǎn)品特性、(3) Singleton、動(dòng)機(jī)和實(shí)例：日志記錄功能，通常應(yīng)用程序節(jié)目中只需要一個(gè)日志實(shí)例。實(shí)施方案1，(3) Singleton，實(shí)施方案1，(3) Singleton，實(shí)施方案1，(3) Singleton，實(shí)施方案1:通常只需要兩個(gè)茄子缺陷(如果只有一個(gè)日志文件)，這樣做g，(3) Singleton，實(shí)施方案2:使用Singleton模式，(3) Singleton，實(shí)施方案2:使用Singleton模式，(3) Singleton

11、，實(shí)施方案2:，(3) Singleton，結(jié)構(gòu)：如果需要確定只有一個(gè)實(shí)例的類(lèi)是否為Singleton，則類(lèi)Singleton將設(shè)置靜態(tài)成員函數(shù)，以創(chuàng)建自己的實(shí)例，并提供外部訪(fǎng)問(wèn)接口。(4) Composite、動(dòng)機(jī)和案例：幻燈片制作軟件。一張幻燈片可以有多種元對(duì)象，如文本框、圖形、圖像、影片和聲音。圖元具有重復(fù)組合性質(zhì)。(4) Composite，如果適用：如果需要說(shuō)明的對(duì)象具有“重復(fù)組合”要素，并且您希望用戶(hù)忽略主對(duì)象和合并對(duì)象之間的差異，則適用此選項(xiàng)。結(jié)構(gòu)：(4) Composite，核心思想摘要：提供表示基礎(chǔ)對(duì)象和組合對(duì)象中所有對(duì)象的公共抽象超類(lèi)，并通過(guò)建立從該抽象超類(lèi)到組合對(duì)象類(lèi)的聚

12、集關(guān)聯(lián)間接設(shè)置“遞歸組合”特性。(5)代理、動(dòng)機(jī)和實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)中間件。在這些程序中，實(shí)際工作的對(duì)象可以在與客戶(hù)端應(yīng)用程序不同的地址空間中在遠(yuǎn)程主機(jī)上運(yùn)行。為了方便編程，使用了很多代理模式。設(shè)定代理主機(jī)物件：與Server物件相同的介面，與Client物件位于相同的系統(tǒng)、相同的位址空間，而且所有傳送的工作要求最終都會(huì)傳送Server物件。使客戶(hù)端對(duì)象的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)變得容易。與本地編程一樣，網(wǎng)絡(luò)交互的許多細(xì)節(jié)集中在代理對(duì)象實(shí)現(xiàn)上。(5)代理，如果適用：在上例中，代理模式屬于“遠(yuǎn)程代理”，因?yàn)樵撃Ｊ接糜谧柚咕W(wǎng)絡(luò)交互細(xì)節(jié)和使遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)透明。為了提高性能和減少開(kāi)銷(xiāo)，有時(shí)會(huì)設(shè)置“虛擬代理”，例如文檔文件的圖像代理

13、。牙齒代理僅說(shuō)明有關(guān)映像位置、大小等的基本信息。特定圖像檔案詳細(xì)信息僅在需要時(shí)創(chuàng)建和描述實(shí)際圖像對(duì)象。此外，如果訪(fǎng)問(wèn)的目標(biāo)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要智能分析、決策和協(xié)調(diào)，則可以使用“智能代理”來(lái)阻止智能醫(yī)生決策(如“調(diào)度”代理)的細(xì)節(jié)。也就是說(shuō)，根據(jù)多家航空公司的預(yù)訂服務(wù)，可以智能地選擇符合用戶(hù)要求的預(yù)訂體系。(5)代理、結(jié)構(gòu)、(5)代理、核心思想摘要：創(chuàng)建具有相同接口的代理對(duì)象，然后將操作請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給實(shí)際對(duì)象，以便向客戶(hù)隱藏“轉(zhuǎn)發(fā)流程”詳細(xì)信息(如遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)交互、智能)，設(shè)計(jì)方案1，(6) Iterator、動(dòng)機(jī)和實(shí)例：橫向支持列表設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)情景1問(wèn)題：首先，牙齒設(shè)計(jì)只能說(shuō)明一種茄子橫移方法，例如向前或向后橫移，但不能同時(shí)說(shuō)明多種橫移方法。也許你認(rèn)為列