架構(gòu)設(shè)計(jì)及應(yīng)用全解課件

架構(gòu)設(shè)計(jì)作者:毛國紅議程?

架構(gòu)的定義架構(gòu)風(fēng)格?

架構(gòu)視圖?

架構(gòu)開發(fā)模式?

構(gòu)架設(shè)計(jì)方法什么是軟件架構(gòu)自從軟件系統(tǒng)首次被分成許多模塊，模塊之間有相互作用，組合起來有整體的屬性，就具有了體系結(jié)構(gòu)解決復(fù)雜問題的對策核心思想任何作為復(fù)合整體的系統(tǒng)都有架構(gòu)分而治之關(guān)注大局、把握整體架構(gòu)的定義架構(gòu)的定義從系統(tǒng)的構(gòu)造或?qū)ο到y(tǒng)設(shè)計(jì)的決策方面進(jìn)行定義學(xué)院派定義

IEEE610.12-1990軟件工程標(biāo)準(zhǔn)詞匯中是這樣定義架構(gòu)的：架構(gòu)是以組件、組件之間的關(guān)系、組件與環(huán)境之間的關(guān)系為內(nèi)容的某一系統(tǒng)的基本組織結(jié)構(gòu)，以及指導(dǎo)上述內(nèi)容設(shè)計(jì)與演化的原理（Principle）。SEI（美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)軟件研究所）的定義某個(gè)軟件或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件架構(gòu)是該系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)構(gòu)均由軟件元素、這些元素的外部可見屬性、這些元素之間的關(guān)大師對架構(gòu)的定義構(gòu)造派Garlan和Shaw的定義Shaw

的定義軟件系統(tǒng)的架構(gòu)將系統(tǒng)描述為計(jì)算組件及組件之間的交互（The

architectureofa

software

system

defines

that

system

interms

of

computational

componentsandinteractions

among

those

components.）。這里的計(jì)算組件包括我們所說的模塊、子系統(tǒng)、類等不同粒度的承擔(dān)計(jì)算任務(wù)的軟件單元。架構(gòu)包括組件（Component）、連接件（Connector）和約束（Constrain）三大要素。組件可以是一組代碼（例如程序模塊），也可以是獨(dú)立的程序（例如數(shù)據(jù)庫服務(wù)器）。連接件可以是過程調(diào)用、管道和消息等，用于表示組件之間的相互關(guān)系?！凹s束”一般為組件連接時(shí)的條件。Perry和Wolf的定義Perry和Wolf提出：軟件架構(gòu)是一組具有特定形式的架構(gòu)元素，這些元素分為三類：負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)加工的處理元素（ProcessingElements）、作為被加工信息的數(shù)據(jù)元素（DataElements）及用于把架構(gòu)的不同部分組合在一起的連接元素（Connecting

Elements）。Boehm的定義BarryBoehm和他的學(xué)生提出：軟件架構(gòu)包括系統(tǒng)組件、連接件和約束的集合，反應(yīng)不同涉眾需求的集合，以及原理（Rationale）的集合。其中的原理，用于說明由組件、連接件和約束所定義的系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)時(shí)，是如何滿足不同涉眾需求的。決策派Woods的觀點(diǎn)Eoin

Woods是這樣認(rèn)為的：軟件架構(gòu)是一系列設(shè)計(jì)決策，如果作了不正確的決策，你的項(xiàng)目可能最終會被取消（Software

architectureis

the

set

of

design

decisions

which,ifmade

incorrectly,may

cause

your

projectto

be

cancelled.）Booch、Rumbaugh和Jacobson的定義（RUP）架構(gòu)是一系列重要決策的集合，這些決策與以下內(nèi)容有關(guān)：軟件的組織，構(gòu)成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)元素及其接口的選擇，這些元素在相互協(xié)作中明確表現(xiàn)出的行為，這些結(jié)構(gòu)元素和行為元素進(jìn)一步組合所構(gòu)成的更大規(guī)模的子系統(tǒng)，以及指導(dǎo)這一組織——包括這些元素及其接口、它們的協(xié)作和它們的組合——架構(gòu)風(fēng)格?？偨Y(jié)?

架構(gòu)首先是對系統(tǒng)的抽象?它是一個(gè)軟件系統(tǒng)從整體到部分的最高層次的劃分。核心即軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、行為、屬性的高級抽象，基本要素包括組件、連接件及其約束（連接語義）等各種粒度的計(jì)算單元及其交互、任務(wù)流，同時(shí)還要關(guān)注與外界的交互。建造一個(gè)系統(tǒng)所作出的最高層次的、以后難以更改的，商業(yè)的和技術(shù)的決定。不同的視角、不同的側(cè)重點(diǎn)。軟件架構(gòu)風(fēng)格什么是軟件架構(gòu)風(fēng)格軟件架構(gòu)風(fēng)格就是指軟件架構(gòu)的模式。什么是模式模式是特定環(huán)境（上下文）出現(xiàn)的重復(fù)問題的解決方案。因此軟件架構(gòu)風(fēng)格是描述某一特定應(yīng)用領(lǐng)域中系統(tǒng)架構(gòu)的慣用模式。軟件架構(gòu)定義了特定領(lǐng)域的計(jì)算模式，反映了領(lǐng)域中眾多系統(tǒng)所共有的結(jié)構(gòu)和語義特性，定義了一組指導(dǎo)構(gòu)建系統(tǒng)的規(guī)則。軟件架構(gòu)風(fēng)格分層系統(tǒng)(OSI模型、TCP協(xié)議棧）C2風(fēng)格客戶/服務(wù)器風(fēng)格（C/S風(fēng)格）瀏覽器/服務(wù)器（B/S風(fēng)格）公共對象請求代理構(gòu)架（CORBA)WEB

SERVICE風(fēng)格SOA

面向服務(wù)架構(gòu)其它風(fēng)格MVS、虛擬機(jī)、管道過濾器、數(shù)據(jù)流、倉庫等其它風(fēng)格。分層系統(tǒng)?

分層設(shè)計(jì)的要點(diǎn)每一層為上層服務(wù)，并作為下一層的客戶。內(nèi)部層只對相鄰層可見。層與層之間的接口通過決定層間如何交互的協(xié)議來定義拓?fù)浼s束。?

分層設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)支持基于抽象程度遞增的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。支持功能增強(qiáng)，每次功能改變最多影響上下兩層。支持重用，只要提供的服務(wù)接口不變，同一層不同實(shí)現(xiàn)可方便的替換。?

分層設(shè)計(jì)的不足效率和系統(tǒng)性能很難找到一個(gè)合適的、正確的層次抽象方法。層之間需要定義標(biāo)準(zhǔn)的接口，不同的功能實(shí)現(xiàn)依賴與不同的層，不能做到構(gòu)件獨(dú)立。分層系統(tǒng)舉例

應(yīng)用層VOD點(diǎn)

STOCK播

股票BROWSER界面業(yè)務(wù)層SI解析

搜索節(jié)目管理數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)抽象層os封裝

平臺驅(qū)動封

啟動及初始裝

化驅(qū)動及OS層STOS20\OS21平臺st

LINUX

平臺bbroadcom平臺客戶/服務(wù)器風(fēng)格兩層C/S構(gòu)架特點(diǎn)應(yīng)用功能分為客戶端應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理），兩者之間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互。優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)管理的分離?？梢蚤_發(fā)多樣的應(yīng)用程序，不必對每一個(gè)新的應(yīng)用程序開發(fā)獨(dú)立的數(shù)據(jù)管理程序。實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算，系統(tǒng)擴(kuò)展方便。缺點(diǎn)客戶端程序風(fēng)格不一，不利于推廣和維護(hù)、移植性差。開發(fā)復(fù)雜、成本高?？蛻魴C(jī)負(fù)荷太重，性能變壞。3安全性差?？蛻?服務(wù)器風(fēng)格三層C/S架構(gòu)風(fēng)格特點(diǎn)三層C/S架構(gòu)把整個(gè)應(yīng)用邏輯獨(dú)立出來，放在應(yīng)用服務(wù)器上，整個(gè)應(yīng)用程序分為客戶端的表示層、應(yīng)用功能層、數(shù)據(jù)層（3

tier)。中間件的提出一類構(gòu)件，位于基于客戶/服務(wù)器的操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序之間，管理計(jì)算資源以及負(fù)責(zé)客戶機(jī)和服務(wù)器或者服務(wù)器之間的通信，屏蔽多樣的硬件和網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序各個(gè)部分的互聯(lián)和無操作。三層C/S優(yōu)點(diǎn)邏輯結(jié)構(gòu)清晰?？删S護(hù)、可擴(kuò)展性強(qiáng)、具有良好的可升級性和開放性。安全性強(qiáng)。缺點(diǎn)通信效率要求高。三層C/SB/S

風(fēng)格一種特殊的C/S風(fēng)格，表示層有瀏覽器實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了表示層開發(fā)的通用性，客戶端的零維護(hù)。具體結(jié)構(gòu)為：瀏覽器/WEB

服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。是未來的趨勢B/S架構(gòu)提供了異種機(jī)、異種網(wǎng)、異種應(yīng)用服務(wù)的聯(lián)機(jī)、聯(lián)網(wǎng)、統(tǒng)一服務(wù)的最現(xiàn)實(shí)的開放性基礎(chǔ)。B/S

模型C/S、B/S架構(gòu)的使用機(jī)頂盒軟件可以把應(yīng)用程序分為獨(dú)立的表示層、應(yīng)用邏輯層、數(shù)據(jù)接收層，每一層各司其職，

提高軟件架構(gòu)的邏輯清晰度。C/S

、B/S應(yīng)用三層邏輯界面應(yīng)用邏輯數(shù)據(jù)接收和保存C2風(fēng)格特點(diǎn)通過構(gòu)件構(gòu)建軟件，形成構(gòu)件軟件開發(fā)模型。構(gòu)件之間只能通過連接件進(jìn)行異步消息進(jìn)行通信。連接件可以連接任意數(shù)目的構(gòu)件和其它連接件。構(gòu)件相對獨(dú)立，每個(gè)構(gòu)件完成一定的應(yīng)用功能。容易重用、靈活擴(kuò)展性強(qiáng)缺點(diǎn)調(diào)試復(fù)雜C2風(fēng)格構(gòu)件構(gòu)件構(gòu)件連接件連接件連接件C2風(fēng)格的使用GUI的設(shè)計(jì)把每一個(gè)控件獨(dú)立化，之間不存在相互調(diào)用關(guān)系控件之間通過消息進(jìn)行通信。公共對象請求代理構(gòu)架（CORBA)目的建立一種機(jī)制，使分布式對象可以透明的通信，建立一個(gè)異質(zhì)的分布式計(jì)算環(huán)境。特點(diǎn)提供了基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的軟件構(gòu)件構(gòu)造技術(shù)。分布式對象的通信都通過一個(gè)公共的對象請求代理中心（中間件）實(shí)現(xiàn)同步通信，語言無關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)的接口調(diào)用，ORB還通過服務(wù)管理對象、創(chuàng)建對象，實(shí)現(xiàn)對象的互操作。提供軟總線機(jī)制，任何語言開發(fā)的符合接口規(guī)范的對象均能夠集成到系統(tǒng)中。公共對象請求代理構(gòu)架（CORBA)優(yōu)點(diǎn)平臺、語言無關(guān)性，通過提供的語言無關(guān)的對象對外的接口對對象進(jìn)行調(diào)用。分布、異構(gòu)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)對象的可重用、可移植和互操作。實(shí)現(xiàn)客戶與服務(wù)對象的完全分開，實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和位置透明。缺點(diǎn)規(guī)范復(fù)雜SOA

面向服務(wù)架構(gòu)面向服務(wù)的架構(gòu)是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元----服務(wù)(service)，通過服務(wù)間定義良好的接口和契約(contract)聯(lián)系起來。它可以根據(jù)需求通過網(wǎng)絡(luò)對松散耦合的粗粒度應(yīng)用組件進(jìn)行分布式部署、組合和使用。包含三種角色：服務(wù)提供者、服務(wù)請求者、服務(wù)代理者。特點(diǎn)1一種粗粒度、松耦合、位置透明的服務(wù)架構(gòu)。服務(wù)之間通過簡單、精確定義的接口（服務(wù)契約）進(jìn)行通訊，不涉及底層編程接口和通訊模型。服務(wù)是自治的(Autonomous)、無狀態(tài)(stateless)功能實(shí)體。SOA

面向服務(wù)架構(gòu)優(yōu)點(diǎn)編碼靈活性、系統(tǒng)集成方便。容易維護(hù)，得益于采用開放標(biāo)準(zhǔn)及服務(wù)之間的松耦合特性。服務(wù)訪問方便，方便支持多種客戶類型。開發(fā)和部署上的更高的伸縮性、靈活性和更高的可用性。WEB

SERVICE

架構(gòu)風(fēng)格即internet

上部署的應(yīng)用服務(wù)和模塊化應(yīng)用，webservice使通過internet完成軟件、服務(wù)、客戶、供應(yīng)商、商業(yè)流程的互操作、交換和協(xié)作成為可能，

web

service

架構(gòu)是SOA架構(gòu)的一種具體實(shí)現(xiàn)方式。特點(diǎn)模塊的大粒度封裝，應(yīng)用軟件或模塊都以一種web服務(wù)的形式進(jìn)行封裝并對外發(fā)布，每一個(gè)webservice

都實(shí)現(xiàn)了一定的計(jì)算功能，實(shí)現(xiàn)了信息、行為、數(shù)據(jù)表現(xiàn)和業(yè)務(wù)流程的封裝，軟件成為一種服務(wù)。松耦合，通過internet進(jìn)行相互調(diào)用和互操作。以xml、soap、WSDL、UDDI等技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的動態(tài)描述、發(fā)現(xiàn)、動態(tài)綁定和調(diào)用，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的靈活修改和動態(tài)裝配。WEB

SERVICE

模型服務(wù)請求者服務(wù)提供者綁定服務(wù)注冊中心查找如何使用SOA及WEB

SERVICE在我們的機(jī)頂盒軟件設(shè)計(jì)中，建立軟件即服務(wù)的思想，把軟件實(shí)現(xiàn)成提供一定服務(wù)功能的黑盒子，并且服務(wù)功能的接口以標(biāo)準(zhǔn)開放的形式發(fā)布或提供，使用者只要讀取到該接口就可以知道服務(wù)的功能和位置，并與之交互或調(diào)用。MVC

架構(gòu)

視圖（GUI,頁面）控制器（事件處理）模型（業(yè)務(wù)邏輯）三 軟件架構(gòu)視圖軟件架構(gòu)視圖就是對軟件架構(gòu)的表示和建模。?

對架構(gòu)的不同角度的建模。l

結(jié)構(gòu)模型、動態(tài)模型、過程模型、功能模型。l

4+1

視圖4+1

視圖經(jīng)典的4+1視圖邏輯視圖開發(fā)視圖進(jìn)程視圖物理視圖場景其它多視圖邏輯視圖功能模型，描述系統(tǒng)的功能需求，即系統(tǒng)提供提供給最終用戶的服務(wù)。在面向?qū)ο蠹夹g(shù)中，可以使用對象模型、類圖

來描述邏輯視圖，標(biāo)識類與類之間的相互關(guān)系。機(jī)頂盒軟件可以按功能模塊來描述邏輯視圖。邏輯視圖

NVODEPG節(jié)目搜索SI解析結(jié)果CACHE管理SI接收開發(fā)視圖軟件模塊的組織和管理。開發(fā)視圖側(cè)重軟件開發(fā)需求，如軟件的重用、擴(kuò)展性、通用性、可移植性、模塊的獨(dú)立性等需求。開發(fā)視圖風(fēng)格通常采用層次結(jié)構(gòu)風(fēng)格。機(jī)頂盒開發(fā)視圖機(jī)頂盒開發(fā)視圖應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯平臺抽象層驅(qū)動VOD瀏覽器股票CAEPGSI解析節(jié)目搜索FLASHDEMUXE2PDEMODSMARTFLASHPTIVIDAVAUDav播放進(jìn)程視圖系統(tǒng)的運(yùn)行特性關(guān)注非功能性需求，如性能和可用性等質(zhì)量屬性、容錯(cuò)性。機(jī)頂盒軟件可以用進(jìn)程視圖描述關(guān)鍵進(jìn)程或線程的執(zhí)行情況以及之間的通信。進(jìn)程視圖

搜索任務(wù)SI

接收切換換臺PIPE接收EIT事件解析BOOK任務(wù)股票LOADER檢測物理視圖軟件到硬件的映射考慮系統(tǒng)性能、規(guī)模以及可靠性。小的獨(dú)立的嵌入式系統(tǒng)可以沒有物理視圖，或者只有FLASH規(guī)劃。物理視圖場景系統(tǒng)活動的抽象通過場景把四個(gè)視圖有機(jī)聯(lián)系。通過構(gòu)建場景可以幫助分析構(gòu)架的構(gòu)件之間的相互關(guān)系（內(nèi)外場景），也可以通過場景來驗(yàn)證特定視圖是否滿足需求。場景視圖數(shù)據(jù)視圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)需要E/R

實(shí)體關(guān)系圖數(shù)據(jù)分布的七種策略大集中分區(qū)獨(dú)立模式子集復(fù)制重組不相容四架構(gòu)開發(fā)過程模型議程兩種開發(fā)流程概念架構(gòu)開發(fā)過程細(xì)化架構(gòu)開發(fā)過程架構(gòu)開發(fā)范式基于架構(gòu)的軟件開發(fā)模型需求分析概念架構(gòu)細(xì)化架構(gòu)構(gòu)架文檔化構(gòu)架復(fù)審構(gòu)架實(shí)現(xiàn)構(gòu)架演化統(tǒng)一開發(fā)過程（RUP)用例驅(qū)動用例驅(qū)動系統(tǒng)架構(gòu)，系統(tǒng)架構(gòu)反過來影響用例的選擇。以基本架構(gòu)為中心基于關(guān)鍵功能和高風(fēng)險(xiǎn)的用例進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)迭代式和增量迭代與一組用例相關(guān)，迭代涉及最為重要的風(fēng)險(xiǎn)。概念架構(gòu)概念架構(gòu)是大型系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵重大需求塑造概念架構(gòu)，概念架構(gòu)針對重大需求、特色需求、高風(fēng)險(xiǎn)需求給出高層次的解決方案和決策概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程過程需求結(jié)構(gòu)化。分析約束影響，約束構(gòu)成系統(tǒng)的上下文。確定關(guān)鍵質(zhì)量，質(zhì)量是系統(tǒng)完善的動力。確定關(guān)鍵功能，功能是發(fā)現(xiàn)職責(zé)的依據(jù)?；陉P(guān)鍵功能進(jìn)行用例開發(fā)。系統(tǒng)切分、高層分割。利用目標(biāo)場景決策表考慮非功能需求。得到概念架構(gòu)模式。需求結(jié)構(gòu)化約束影響確定關(guān)鍵質(zhì)量確定關(guān)鍵功能核心功能業(yè)務(wù)層的接口要反映這些功能，如NVOD、EPG等。必須實(shí)現(xiàn)的功能來自客戶方的要求。如排序方式。覆蓋了系統(tǒng)架構(gòu)的一些方面。數(shù)據(jù)格式的改變，造成數(shù)據(jù)的不兼容，必須實(shí)現(xiàn)數(shù)