软件体系结构

《软件体系结构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《软件体系结构（84页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、软件体系结构 软 件 体 系 结 构 的 基 本 概 念 典 型 的 软 件 体 系 结 构 风 格 基 于 网 络 的 软 件 体 系 结 构 模式分类 低 层 模 式 ： 惯 用 法 (idiom) 中 层 模 式 ： 设 计 模 式 (design pattern) 高 层 模 式 ： 体 系 结 构 模 式 (architecture pattern) 惯用法 惯 用 法 的 特 点 ：是与具体语言密切相关的编程经验的总结描述如何使用给定的语言特征来实现构件的特定方面及其关系代表最底层的模式惯用法更关注设计的实现可能是一种特定设计模式的具体实现 设计模式范围目的创建型模式结构型模式行为

2、型模式类模式工厂方法模式（类）适配器模式解释器模式模板方法模式 对象模式抽象工厂模式建造者模式原型模式单例模式（对象）适配器模式桥接模式组合模式装饰模式外观模式享元模式代理模式职责链模式命令模式迭代器模式中介者模式备忘录模式观察者模式状态模式策略模式访问者模式 基本概念 什 么 是 体 系 结 构目 前 还 没 有 一 个 公 认 的 关 于 软 件 体 系 结 构 的 定 义 ， 许 多 专 家学 者 从 不 同 角 度 对 软 件 体 系 结 构 进 行 了 描 述 。 Bass、Clements和 Kazman给 出 了 如 下 定 义 ： “ 一 个 程 序 或 计 算 机系 统 的

3、软 件 体 系 结 构 是 指 系 统 的 一 个 或 者 多 个 结 构 。 结 构 中包 括 软 件 的 构 件 、 构 件 的 外 部 可 见 属 性 以 及 它 们 之 间 的 相 互关 系 。 外 部 可 见 属 性 则 是 指 软 件 构 件 提 供 的 服 务 、 性 能 、 使用 特 性 、 错 误 处 理 、 共 享 资 源 使 用 等 。 ”这 一 定 义 强 调 在 任 一 体 系 结 构 表 述 中 “ 软 件 构 件 ” 的 角 色 。 Dewayne Perry和 A1exander Wo1f曾 这 样 定 义 ： “ 软 件体 系 结 构 是 具 有 一 定 形

4、式 的 结 构 化 元 素 ， 即 构 件 的 集 合 ， 包括 处 理 构 件 、 数 据 构 件 和 连 接 构 件 。 处 理 构 件 负 责 对 数 据 进行 加 工 ， 数 据 构 件 是 被 加 工 的 信 息 ， 连 接 构 件 把 体 系 结 构 的不 同 部 分 组 合 连 接 起 来 。 ” 基本概念 基本概念框 架 随 着 应 用 的 发 展 和 完 善 ， 某 些 带 有 整 体 性 的 应 用 模 式 被逐 渐 固 定 下 来 ， 形 成 特 定 的 框 架 ， 包 括 基 本 构 成 元 素 和 关系 。 框 架 是 特 定 应 用 领 域 问 题 的 体 系 结

5、构 模 式 ， 框 架 定 义了 基 本 构 成 单 元 和 关 系 后 ， 开 发 者 就 可 以 集 中 精 力 解 决 业务 逻 辑 问 题 。 在 组 织 形 式 上 ， 框 架 是 一 个 待 实 例 化 的 完 整 系 统 ， 定 义了 软 件 系 统 的 元 素 和 关 系 ， 创 建 了 基 本 的 模 块 ， 定 义 了 涉及 功 能 更 改 和 扩 充 的 插 件 位 置 。 典 型 的 框 架 例 子 有 MFC框架 和 Struts框 架 。 体 系 结 构 的 重 要 作 用 体 现 在 以 下 三 个 方 面 ：（ 1） 体 系 结 构 的 表 示 有 助 于 风

6、险 承 担 者 （ 项 目 干 系 人 ） 进 行 交 流 。 （ 2） 体 系 结 构 突 出 了 早 期 设 计 决 策 。 （ 3） 软 件 体 系 结 构 是 可 传 递 和 可 复 用 的 模 型 。 基本概念 体 系 结 构 的 重 要 作 用 体系结构风格 传 统 的 体 系 结 构 数 据 流 风 格 (Dataflow)： 批 处 理 序 列 、 管 道 过 滤 器 风 格 (Pipe-and-Filter) 调 用 /返 回 风 格 ： 主 程 序 /子 程 序 、 面 向 对 象 风 格 (ADT)、 层 次 系 统 (Layered Systems) 事 件 系 统 风

7、 格 ： 进 程 通 信 、 事 件 系 统 仓 库 风 格 ： 数 据 库 系 统 、 超 文 本 系 统 、 黑 板 系 统 MVC软 件 体 系 结 构 体系结构风格 基 于 网 络 的 体 系 结 构 客 户 端 （ 服 务 器 ） /服 务 器 体 系 结 构 ： 一 层 /两 层 /三 层 结 构 、 Java EE P2P软 件 体 系 结 构 网 格 计 算 体 系 结 构 SOA与 Web Services 云 计 算 体 系 结 构 当 输 入 数 据 经 过 一 系 列 的 计 算 和 操 作 构 件 的 变 换 形 成 输出 数 据 时 ， 可 以 应 用 这 种 体

8、系 结 构 。 管 道 /过 滤 器 、 批 处 理 序 列 都 属 于 数 据 流 风 格 。 管 道 /过 滤 器 结 构 如 下 图 所 示 ：数据流风格 数 据 流 风 格 管 道 /过 滤 器 结 构 Linux系 统 中的 命 令 序 列堆 叠 的 数 据 过 程（ 图 像 处 理 ） 从 上 图 可 看 出 ， 管 道 /过 滤 器 结 构 拥 有 一 组 被 称 为 过 滤器 （ filter） 的 构 件 ， 这 些 构 件 通 过 管 道 （ pipe） 连 接 ， 管道 将 数 据 从 一 个 构 件 传 送 到 下 一 个 构 件 。 每 个 过 滤 器 独 立 于 其

9、 上 游 和 下 游 的 构 件 而 工 作 ， 过 滤 器的 设 计 要 针 对 某 种 形 式 的 数 据 输 入 ， 并 且 产 生 某 种 特 定 形式 的 数 据 输 出 。 如 果 数 据 流 退 化 成 为 单 线 的 变 换 ， 则 称 为 批 处 理 序 列（ batch sequential） 。 这 种 结 构 接 收 一 批 数 据 ， 然 后 应用 一 系 列 连 续 的 构 件 （ 过 滤 器 ） 变 换 它 。数据流风格 管 道 /过 滤 器 风 格 具 有 以 下 优 点 ：（ 1） 使 得 软 构 件 具 有 良 好 的 隐 蔽 性 和 高 内 聚 、 低 耦

10、 合 的 特 点 。（ 2） 允 许 设 计 者 将 整 个 系 统 的 输 入 /输 出 行 为 看 成 是 多 个 过 滤 器 的 行 为 的 简 单 合 成 。 （ 3） 支 持 软 件 复 用 。 只 要 提 供 适 合 在 两 个 过 滤 器 之 间 传 送 的 数 据 ， 任 何 两 个 过 滤 器 都 可 被 连 接 起 来 。（ 4） 系 统 维 护 和 增 强 系 统 性 能 简 单 。 新 的 过 滤 器 可 以 添 加 到 现 有 系 统 中 来 ； 旧 的 可 以 被 改 进 的 过 滤 器 替 换 掉 。（ 5） 允 许 对 一 些 如 吞 吐 量 、 死 锁 等 属

11、 性 的 分 析 。（ 6） 支 持 并 行 执 行 。 每 个 过 滤 器 是 作 为 一 个 单 独 的 任 务 完 成 ， 因 此 可 与 其 他 任 务 并 行 执 行 。数据流风格 管 道 /过 滤 器 风 格 主 要 缺 点 如 下 ：（ 1） 通 常 导 致 进 程 成 为 批 处 理 的 结 构 。 这 是 因 为 虽 然 过 滤器 可 增 量 式 地 处 理 数 据 ， 但 它 们 是 独 立 的 ， 所 以 设 计 者 必 须将 每 个 过 滤 器 看 成 一 个 完 整 的 从 输 入 到 输 出 的 转 换 。（ 2） 不 适 合 处 理 交 互 的 应 用 。 当 需

12、 要 增 量 地 显 示 改 变 时 ，这 个 问 题 尤 为 严 重 。（ 3） 因 为 在 数 据 传 输 上 没 有 通 用 的 标 准 ， 每 个 过 滤 器 都 增加 了 解 析 和 合 成 数 据 的 工 作 ， 这 样 就 导 致 了 系 统 性 能 下 降 ，并 增 加 了 编 写 过 滤 器 的 复 杂 性 。数据流风格 在 此 类 体 系 结 构 中 ， 存 在 以 下 3种 子 风 格 。 主 程 序 /子 程 序 体 系 结 构 （ C语 言 ？ ） 这 种 传 统 的 程 序 结 构 将 功 能 分 解 为 一 个 控 制 层 次 ， 其中 “ 主 ” 程 序 调 用

13、 一 组 程 序 构 件 ， 这 些 程 序 构 件 又 去 调 用 别的 程 序 构 件 ， 如 下 图 所 示 。 这 种 结 构 总 体 上 为 树 状 结构 ， 可 以 在 底 层 存 在 公 共 模 块 。调用返回风格 调 用 返 回 风 格 （ 常 见 ， 发 挥 主 要 作 用 ） 主 程 序 /子 程 序 体 系 结 构 的 优 点 如 下 :（ 1） 可 以 使 用 自 顶 向 下 ， 逐 步 分 解 的 方 法 得 到 体 系 结 构图 ， 典 型 的 拓 扑 结 构 为 树 状 结 构 。 基 于 定 义 使 用 关 系 对 子程 序 进 行 分 解 ， 使 用 过 程

14、调 用 作 为 程 序 之 间 的 交 互 机 制 。（ 2） 采 用 程 序 设 计 语 言 支 持 的 单 线 程 控 制 。其 主 要 缺 点 如 下 :（ 1） 子 程 序 的 正 确 性 难 于 判 断 。 需 要 运 用 层 次 推 理 来 判 断子 程 序 的 正 确 性 ， 因 为 子 程 序 的 正 确 性 取 决 于 它 调 用 的 子 程序 的 正 确 性 。（ 2） 子 系 统 的 结 构 不 清 晰 。 通 常 可 以 将 多 个 子 程 序 合 成 为模 块 。调用返回风格 面 向 对 象 的 调 用 返 回 风 格 系 统 的 构 件 (类 /对 象 )封 装 了

15、 数 据 和 必 须 应 用 到 该 数 据 上 的 操作 ， 构 件 间 通 过 消 息 传 递 进 行 通 信 与 合 作 。 与 主 程 序 /子 程序 的 体 系 结 构 相 比 ， 面 向 对 象 风 格 中 的 对 象 交 互 会 复 杂 一些 。 面 向 对 象 风 格 与 网 络 应 用 的 需 求 在 分 布 性 、 自 治 性 、协 作 性 、 演 化 性 等 方 面 具 有 内 在 的 一 致 性 。 面 向 对 象 风 格 具 有 以 下 优 点 :（ 1） 因 为 对 象 对 其 他 对 象 隐 藏 它 的 表 示 ， 所 以 可 以 改 变 一 个 对 象 的 表

16、示 ， 而 不 影 响 其 他 对 象 。（ 2） 设 计 者 可 将 一 些 数 据 存 取 操 作 的 问 题 分 解 成 一 些 交 互 的 代 理 程 序 的 集 合 。调用返回风格 其 缺 点 如 下 :（ 1） 为 了 使 一 个 对 象 和 另 一 个 对 象 通 过 过 程 调 用 等 进 行 交 互 ， 必 须 知 道 对 象 的 标 识 。 只 要 一 个 对 象 的 标 识 改 变 了 ， 就 必 须 修 改 所 有 其 他 明 确 调 用 它 的 对 象 。（ 2） 必 须 修 改 所 有 显 式 调 用 它 的 其 他 对 象 ， 并 消 除 由 此 带 来 的 一

17、些 副 作 用 。 例 如 ， 如 果 A使 用 了 对 象 B， C 也 使 用 了 对 象 B， 那 么 ， C对 B的 使 用 所 造 成 的 对 A 的 影 响 可 能 是 料 想 不 到 的 。 调用返回风格 层 次 结 构 层 次 结 构 的 基 本 结 构 如 下 图 所 示 。 在 这 种 体 系 结 构 中 ， 整个 系 统 被 组 织 成 一 个 分 层 结 构 ， 每 一 层 为 上 层 提 供 服 务 ， 并作 为 下 一 层 的 客 户 。调用返回风格 各 种 构 件 过 程 调 用 各 类 网 络 协 议 栈层 级 之 间 的调 用 -返 回避 免 复 杂 性 这

18、种 风 格 支 持 基 于 可 增 加 抽 象 层 的 设 计 。 允 许 将 复 杂 问题 分 解 成 一 个 增 量 步 骤 序 列 的 实 现 。 由 于 每 一 层 最 多 只 影 响两 层 ， 同 时 只 要 给 相 邻 层 提 供 相 同 的 接 口 ， 允 许 每 层 用 不 同的 方 法 实 现 ， 同 样 为 软 件 复 用 提 供 了 强 大 的 支 持 。 调用返回风格 调用返回风格 调用返回风格765 网 络 层321 应 用 层表 示 层会 话 层 报 文 流报 文 流报 文 流 应 用 层表 示 层会 话 层4 传 输 层 段 流 传 输 层转 接 节 点网 络 层

19、网 络 层 网 络 层协 议链 路 层 链 路 层 链 路 层协 议 转 接 节 点 分 组 流子 网 络 层网内 链 路 层 帧 流 链 路 层部物 理 层 物 理 层协 议 协物 理 层 议 物 理 层通 信 子 网 比 特 流 物 理 层分 层 系 统 实 例 ： ISO/OSI网 络 的 分 层 模 型 调用返回风格用 户Shell解 释 运 行语 言 处 理 、 系 统 工 具 、 系 统 应 用 程 序系 统 调 用操 作 系 统 内 核 (System kernel)基 本 输 入 输 出 (BIOS) 计 算 机 硬 件 (CPU、 存 储 器 、 I/O等 )分 层 系 统

20、实 例 ： 计 算 机 操 作 系 统 (OS)的 层 次 结 构 层 次 结 构 具 有 以 下 优 点 :（ 1） 支 持 基 于 抽 象 程 度 递 增 的 系 统 设 计 ， 使 设 计 者 可 以 把 一 个 复 杂 系 统 按 递 增 的 步 骤 进 行 分 解 。 （ 2） 支 持 功 能 增 强 ， 因 为 每 一 层 至 多 和 相 邻 的 上 下 层 交 互 ， 因 此 ， 功 能 的 改 变 最 多 影 响 相 邻 的 内 外 层 。（ 3） 支 持 复 用 。 只 要 提 供 的 服 务 接 口 定 义 不 变 ， 同 一 层 的 不 同 实 现 可 以 交 换 使 用

21、 。 这 样 ， 就 可 以 定 义 一 组 标 准 的 接 口 ， 从 而 允 许 各 种 不 同 的 实 现 方 法 。调用返回风格 其 缺 点 如 下 :（ 1） 并 不 是 每 个 系 统 都 可 以 很 容 易 地 划 分 为 分 层 的 模 式 ， 甚 至 即 使 一 个 系 统 的 逻 辑 结 构 是 层 次 化 的 ， 出 于 对 系 统 性 能 的 考 虑 ， 系 统 设 计 师 不 得 不 把 一 些 低 级 或 高 级 的 功 能 综 合 起 来 。（ 2） 很 难 找 到 一 个 合 适 的 、 正 确 的 层 次 抽 象 方 法 。调用返回风格 数据流与调用-返回 事

22、件系统风格 事 件 系 统 风 格 （ 独 立 构 件 ） GUI编 程 Windows操 作 系 统 中 Hook机 制 Jquery中 的 回 调 事件系统风格 事件系统风格 事 件 系 统 风 格 典型的体系结构风格 事件系统风格 事件系统风格为 何 称 为 “ 独 立 构 件 ” 风 格 ？ 这 种 风 格 的 主 要 特 点 是 ： 事 件 的 触 发 者 并 不 知 道 哪些 构 件 会 被 这 些 事 件 影 响 ， 相 互 保 持 独 立 。这 样 不 能 假 定 构 件 的 处 理 顺 序 ， 甚 至 不 知 道 哪 些过 程 会 被 调 用 ；各 个 构 件 之 间 彼 此

23、 之 间 无 连 接 关 系 ， 各 自 独 立 存在 ， 通 过 对 事 件 的 发 布 和 注 册 实 现 关 联 ； 事件系统风格 遇 到 断 点 ， 编 辑 器 将 源 代 码 滚 动 到 断 点 处 ， 变 量 监 测 器 则 更 新 当 前 变 量 值并 显 示 出 来 。 如 何 完 成 ? 事件系统风格事 件 系 统 的 基 本 构 成 与 工 作 原 理 事件系统风格 EventSource: debugger (调 试 器 ) EventHandler: editor and variable monitor (编 辑 器 与 变 量 监 视 器 ) EventManage

24、r: IDE (集 成 开 发 环 境 ) 编 辑 器 与 变 量 监 视 器 向 调 试 器 注 册 ， 接 收 “ 断 点 事 件 ” ； 一 旦 遇 到 断 点 ， 调 试 器 发 布 事 件 ， 从 而 触 发 “ 编 辑 器 ” 与 “ 变 量 监 测器 ” ； 编 辑 器 将 源 代 码 滚 动 到 断 点 处 ， 变 量 监 测 器 则 更 新 当 前 变 量 值 并 显 示出 来 。 其 他 的 例 子 ？Windows本 身 就是 事 件 驱 动 的 事件系统风格事 件 分 发 的 策 略 事件系统风格无 独 立 的 事 件 派 遣 模 块 通 过 “ 观 察 者 模 式 ”

25、 实 现 模 块 向 事 件 发 送 模 块 注 册 某 些 消 息 当 某 一 模 块 发 出 某 一 事 件 时 ， 它 自 动 将 这 些 事 件 发 布 给 那 些 曾 经向 自 己 注 册 过 此 事 件 的 模 块有 独 立 的 事 件 派 遣 模 块 广 播 式 (All broadcasting) ： 派 遣 模 块 将 事 件 广 播 到 所 有 的 模 块 ，但 只 有 感 兴 趣 的 模 块 才 去 取 事 件 并 触 发 自 身 的 行 为 ； 选 择 广 播 式 (Selected broadcasting) ： 派 遣 模 块 将 事 件 送 到 那 些已 经 注

26、册 了 的 模 块 中 。 事件系统风格我对此事件感兴趣， 触发我的行为我对此事件不感兴趣，不触发我的行为我们都得到了事件广 播 式 事 件 派 遣 事件系统风格选 择 广 播 式 事 件 派 遣 WIN32 Event Handling Applications call the OS API(应 用 程序 调 用 操 作 系 统 的 API 注 册 自 身 及 事 件处 理 方 法 ) OS creates events to notify the applications (操 作 系 统 根 据 应 用 系 统 的行 为 ， 创 建 事 件 并 通 知 其 他 已 注 册 的 应用 程

27、 序 ) user input occurred (mouse, keyboard) messages from the network arrived, . time-out happened, . application opened, system will be shut down, . WIN32 Event Handling应 用 程 序 1 的 消 息 循 环 : 循 环 接 收 属 于 应 用 程 序 1的 消 息Windows系 统 的 消 息 循 环 : 循 环 接 收 属 于 操 作 系 统 的 消 息消 息 1消 息 2消 息 m 应 用 程 序 2 的 消 息 循 环

28、 : 循 环 接 收 属 于 应 用 程 序 2的 消 息消 息 1消 息 2消 息 m 应 用 程 序 n 的 消 息 循 环 : 循 环 接 收 属 于 应 用 程 序 n的 消 息消 息 1消 息 2消 息 m用 户 产 生 的 事 件 或 其 他应 用 程 序 发 出 的 消 息依 据 应 用 程 序 队 列 和 消 息确 定 向 哪 个 应 用 程 序 发 送 消 息 1消 息 2消 息 m 依 据 消息 和 对象 控 制序 列 找到 对 应该 消 息的 对 象程 序 执行 之对 象 2对 象 n 对 象 1对 象 2对 象 n 对 象 1对 象 2对 象 n 对 象 113 42

29、56 7 数 据 库 系 统 、 超 文 本 系 统和 黑 板 系 统 都 属 于 仓 库 风格 。 在 这 种 风 格 中 ， 数 据仓 库 （ 如 文 件 或 数 据 库 ）位 于 这 种 体 系 结 构 的 中 心 ，其 他 构 件 会 经 常 访 问 该 数据 仓 库 ， 并 对 仓 库 中 的 数据 进 行 增 加 、 修 改 或 删 除操 作 。 右 图 为 一 个 典 型 的仓 库 风 格 的 体 系 结 构 。仓库风格 仓 库 风 格 仓库风格 仓 库 风 格 实 例 注 册 表 仓库风格 仓 库 风 格 实 例 注 册 表 仓库风格 仓 库 风 格 实 例 剪 贴 板 仓库风

30、格 仓 库 风 格 实 例 剪 贴 板 仓库风格 仓 库 风 格 的 连 接 件 黑 板 构 件 负 责 协 调 信 息 在 客 户 间 的 传 递 ， 当 用 户 感 兴 趣 的数 据 发 生 变 化 时 ， 它 将 通 知 客 户 软 件 。 黑 板 系 统 的 组 成 如 下 图 所 示 ：仓库风格 黑 板 结 构 模 型 ： 包 含 核 心 功 能 和 数 据 （ 核 心 业 务 逻 辑 ） 视 图 ： 向 用 户 显 示 信 息 控 制 器 ： 处 理 用 户 输 入MVC风格 MVC（ Model-View-Controller） 的 组 成 MVC风格 将 人 机 交 互 从 核

31、 心 功 能 中 分 离 出 来 (M) 模 型 对 用 户 来 说 是 透 明 的 ， 用 户 只 需 要 观 察 视 图 (V) 用 户 与 模 型 的 交 互 通 过 控 制 器 提 供 的 安 全 方 法 来 实 现 (C) MVC的 目 的 具 有 灵 活 人 -机 界 面 的 交 互 式 应 用 程 序 可 以 灵 活 选 择 不 同 的 信 息 显 示 方 式 可 以 灵 活 选 择 用 户 的 输 入 方 式 针 对 不 同 的 用 户 角 色 ， 提 供 不 同 的 用 户 界 面 不 同 用 户 具 有 不 同 权 限 ， 操 作 的 方 式 也 有 所 不 同 MVC的

32、应 用 领 域 封 装 了 内 核 功 能 和 数 据业务逻辑（软件的核心）数据以及访问它们的函数（视图组件使用）执行特定应用程序处理的过程（控制器代表用户调用） 模 型 对 于 用 户 来 说 是 不 可 见 的 (M与 V独 立 ) 模 型 独 立 于 特 定 输 出 表 示 或 者 输 入 方 式 (M与 C独 立 ) 用 户 只 能 通 过 控 制 器 操 作 模 型 (C是 M与 V之 间 的 桥 梁 )MVC风格 模 型 （ Model） 向 用 户 显 示 信 息不同的视图使用不同的方法呈现信息每个视图组件都有一个更新函数，这个函数被模型变更通知激活这个函数被激活（此时模型已经改

33、变）后，将使得视图重新和模型一致在初始化阶段，视图向模型登记请求变更通知（表） 从 模 型 获 得 数 据通过状态查询函数实现例如：定时刷新MVC风格 视 图 （ View） 每 个 视 图 有 一 个 相 关 的 控 制 器 组 件 (一 一 对 应 ) 控 制 器 组 件 接 受 事 件 ， 并 翻 译 成 输 入事件如何发送到控制器由用户界面平台决定事件被翻译成为对模型或者视图的请求如果控制器的行为依赖于模型的状态，那么控制器也需要向模型登记请求变更通知例如：用户点击按钮，按钮的事件响应函数将采取相应的措施处理用户要求 用 户 仅 仅 通 过 控 制 器 与 系 统 交 互MVC风格 控

34、 制 器 （ Controller） 一 个 模 型 可 对 应 多 个 视 图如果用户通过一个视图的控制器改变了模型中的数据，那么依赖于该数据的其他视图也应该反映出这样的变化一旦模型的数据发生了变化，模型需要通知所有相关的视图做出相应的变化 工 作 原 理 ：模型维护了一个表所有视图还有一些控制器在这个表中登记了对变更通知的需求模型状态的改变将触发变更-传播机制，每个在表中登记的视图和控制器都会收到变更通知MVC风格 变 更 -传 播 机 制 观 察 者 模 式 ？事 件 架 构 ？ MVC是 一 种 体 系 结 构 通 过 各 类 技 术 的 组 合 来 实 现 通 过 各 类 框 架 实

35、 现 （ struts等 ） 最 终 实 现 ： 前 台 页 面 设 计 与 核 心 业 务 逻 辑 分 离 。MVC风格 MVC的 实 现 体系结构风格 基 于 网 络 的 体 系 结 构 客 户 端 （ 浏 览 器 ） /服 务 器 体 系 结 构 ： 一 层 /两 层 /三 层 结 构 、 Java EE SOA与 Web Services 云 计 算 体 系 结 构 1965-1985：以大型机为核心的集 中 式 处 理 模 式； 1986-1990：以PC/文 件 服 务 器为核心的文 件 共 享 计 算 模 式； 1990-1996：以C/S结 构为主流的分 布 式 计 算 模 式

36、； 1996- ：以Web为核心、B/S结 构为主流的分 布 式 计 算 模 式； 2000- ：以各类移动设备为核心的普 适 计 算 模 式 ； 2005- ：以G rid、P2P、Web2.0等为核心的分 布 式 计 算 模 式；客户端/服务器体系结构 计 算 模 式 经 历 了 以 下 六 代 ： 一 个 应 用 系 统 被 分 为 两 个 逻 辑 上 分 离 的 部 分 ， 每 一 部分 充 当 不 同 的 角 色 、 完 成 不 同 的 功 能 ， 多 台 计 算 机 共同 完 成 统 一 的 任 务 。 客 户 机 (前 端 ， front-end)：业 务 逻 辑 、 与 服 务

37、 器 通 讯 的 接 口 ； 服 务 器 (后 端 ： back-end)：与 客 户 机 通 讯 的 接 口 、 业 务 逻 辑 、 数 据 管 理 。 一 般 的 ： 客 户 机 为 完 成 特 定 的 工 作 向 服 务 器 发 出 请 求 ； 服 务 器 处 理 客 户 机 的 请 求 并 返 回 结 果 。客户端/服务器体系结构 客 户 机 /服 务 器 (Client-Server Architecture) 两 层 C/S 三 层 C/S 多 层 C/S客户端/服务器体系结构 C/S结 构 发 展 历 程 客 户 界 面 数 据 库服 务 器客 户 界 面 数 据 库服 务 器业

38、 务 逻 辑服 务 器客 户 界 面 数 据 库服 务 器业 务 逻 辑服 务 器Web服 务 器 客户端/服务器体系结构 两 层 C/S 用 户 1 用 户 2 用 户 3 用 户 4 用 户 5 Print ServerLink/Rx LPT1 LPT2 COMPower/TX PWROK WIC0ACT/CH0ACT/CH1 WIC0ACT/CH0ACT/CH1 ETHACTCOL 其 他 公 用 设 备 打 印 机调 制 解 调 器 InternetIntranet数 据 库 服 务 器 客户端/服务器体系结构 两 层 C/SClientServer 客户端/服务器体系结构 两 层 C

39、/S 基 本 构 件 ： 数 据 库 服 务 器 ： 存 放 数 据 的 数 据 库 、 负 责 数 据 处 理 的 业 务 逻 辑 ； 客 户 机 应 用 程 序 ： GUI： 用 户 界 面 业 务 逻 辑 ： 利 用 客 户 机 上 的 应 用 程 序 对 数 据 进 行 处 理 ； 连 接 件 ： 经 由 网 络 的 调 用 -返 回 机 制 或 隐 式 调 用 机 制 。 客 户 机 服 务 器 ： 客 户 机 向 服 务 器 发 送 请 求 ， 并 接 收 返 回 结 果 。 客户端/服务器体系结构 两 层 C/S 业 务 逻 辑 的 划 分 比 重 ： 在 客 户 端 多 一 些

40、 还 是 在 服 务 器 端 多 一 些 ？ (胖 客 户 端 ： 客 户 端 执 行 大 部 分 的 数 据 处 理 操 作 ) (瘦 客 户 端 ： 客 户 端 具 有 很 少 或 没 有 业 务 逻 辑 ) 客户端/服务器体系结构 两 层 C/S应 用 两 层 C/S架 构 通 常 被 用 在 那 些 管 理 与 操 作 不 太 复 杂 的 非 实 时 的 信 息处 理 系 统 适 合 于 轻 量 级 事 务 客 户 机 对 服 务 器 的 请 求 少 ， 数 据 传 输 量 少 当 业 务 逻 辑 较 少 变 化 以 及 用 户 数 少 于 100时 ， 两 层 C/S架 构 的 性

41、能较 好 客户端/服务器体系结构 三 层 C/S 在 客 户 端 与 数 据 库 服 务 器 之 间 增 加 了 一 个 中 间 层 中 间 层 可 能 为 ： 事 务 处 理 监 控 服 务 器 、 消 息 服 务 器 、 应 用 服 务 器 中 间 层 负 责 消 息 排 队 、 业 务 逻 辑 执 行 、 数 据 传 输 等 功 能 客户端/服务器体系结构 三 层 C/S应 用 输 入 数 据输 出 数 据 请 求 按 钮 表 示 层 业 务 处 理 开 始 SQL 请 求 结 束 SQL 请 求 开 始 业 务 处 理 结 束 数 据 存 取 请 求业 务 处 理 程 序业 务 处 理

42、 请 求 和业 务 处 理 所 需 的全 部 输 入 数 据全 部 处 理 结 束 DBMS 执 行 SQL数 据 层 业 务 处 理 开 始数 据 存 取 请 求业 务 处 理 结 束数 据 存 取 程 序数 据 登 录 /更 新/读 取 的 请 求数 据 登 录 /更 新/读 取 的 结 果 功 能 层 客户端/服务器体系结构 三 层 C/S 表 示 层 : 用 户 接 口 部 分 ， 担 负 着 用 户 与 应 用 之 间 的 对 话 功 能 ； 检 查 用 户 的 输 入 ， 显 示 应 用 的 输 出 ； 通 常 使 用 GUI； 在 变 更 时 ， 只 需 要 改 写 显 示 控

43、制 和 数 据 检 查 程 序 ， 而 不 影 响其 他 层 ； 不 包 含 或 包 含 一 部 分 业 务 逻 辑 。 客户端/服务器体系结构 三 层 C/S 表 示 层 : 用 户 接 口 部 分 ， 担 负 着 用 户 与 应 用 之 间 的 对 话 功 能 ； 检 查 用 户 的 输 入 ， 显 示 应 用 的 输 出 ； 通 常 使 用 GUI； 在 变 更 时 ， 只 需 要 改 写 显 示 控 制 和 数 据 检 查 程 序 ， 而 不 影 响其 他 层 ； 不 包 含 或 包 含 一 部 分 业 务 逻 辑 。 客户端/服务器体系结构 三 层 C/S 功 能 层 : 应 用 系

44、 统 的 主 体 ， 包 括 大 部 分 业 务 处 理 逻 辑 (通 常 以 业 务 构 件的 形 式 存 在 ， 如 JavaBean/EJB/COM等 )； 从 表 示 层 获 取 用 户 的 输 入 数 据 并 加 以 处 理 ； 处 理 过 程 中 需 要 从 数 据 层 获 取 数 据 或 向 数 据 层 更 新 数 据 ； 处 理 结 果 返 回 给 表 示 层 。 客户端/服务器体系结构 三 层 C/S 数 据 层 : DMBS； 接 受 功 能 层 的 数 据 查 询 请 求 ， 执 行 请 求 ， 并 将 查 询 结 果 返 回给 功 能 层 ； 从 功 能 层 接 受 数

45、 据 存 取 请 求 ， 并 将 数 据 写 入 数 据 库 ； 请 求 的 执 行 结 果 也 要 返 回 给 功 能 层 。 客户端/服务器体系结构 三 层 C/S结 构 的 物 理 结 构 两 层 C/S已 经 将 数 据 层 分 离 出 来 三 层 C/S则 要 将 表 示 层 与 功 能 层 分 离 开 来 ， 形 成 独 立 的 程 序 ， 并使 二 者 之 间 的 接 口 简 洁 明 了 。 问 题 ： 这 三 个 层 次 在 物 理 上 是 如 何 分 布 的 ？ 客户端/服务器体系结构 基 于 集 群 (Cluster)的 C/S物 理 分 布 事 实 上 ， 功 能 层 通

46、 常 不 是 只 驻 留 在 同 一 台 服 务 器 上 ， 数 据 层 也 是如 此 ； 如 果 功 能 层 (或 数 据 层 )分 布 在 多 台 服 务 器 上 ， 那 么 就 形 成 了 基 于集 群 (Cluster)的 C/S物 理 分 布 模 式 。 客户端/服务器体系结构 三 层 C/S结 构 的 优 点 在 用 户 数 目 较 多 的 情 况 下 ， 三 层 C/S结 构 将 极 大 改 善 性 能 与 灵 活性 (通 常 可 支 持 数 百 并 发 用 户 ， 通 过 集 群 可 达 数 万 并 发 用 户 )； 允 许 合 理 地 划 分 三 层 结 构 的 功 能 ，

47、使 之 在 逻 辑 上 保 持 相 对 独 立 性 ，能 提 高 系 统 和 软 件 的 可 维 护 性 和 可 扩 展 性 允 许 更 灵 活 有 效 地 选 用 相 应 的 平 台 和 硬 件 系 统 ， 并 且 这 些 平 台 和各 个 组 成 部 分 可 以 具 有 良 好 的 可 升 级 性 和 开 放 性 。 客户端/服务器体系结构 浏 览 器 /服 务 器 (Browser/Server Architecture) 浏 览 器 /服 务 器 (B/S)是 三 层 C/S风 格 的 一 种 实 现 方 式 。 表 现 层 ： 浏 览 器 逻 辑 层 ： Web服 务 器 应 用 服

48、 务 器 数 据 层 ： 数 据 库 服 务 器 客户端/服务器体系结构 浏 览 器 /服 务 器 (Browser/Server Architecture) J2EE平 台 典 型 B/S结 构 的 实 现 方 式 客户端/服务器体系结构 B/S架 构 的 优 点 基 于 B/S体 系 结 构 的 软 件 ， 系 统 安 装 、 修 改 和 维 护 全 在 服 务 器 端解 决 ， 系 统 维 护 成 本 低 ： 客 户 端 无 任 何 业 务 逻 辑 ， 用 户 在 使 用 系 统 时 ， 仅 仅 需 要 一 个 浏 览 器 就可 运 行 全 部 的 模 块 ， 真 正 达 到 了 “ 零

49、 客 户 端 ” 的 功 能 ， 很 容 易 在 运 行时 自 动 升 级 。 良 好 的 灵 活 性 和 可 扩 展 性 ： 对 于 环 境 和 应 用 条 件 经 常 变 动 的 情 况 ， 只要 对 业 务 逻 辑 层 实 施 相 应 的 改 变 ， 就 能 够 达 到 目 的 。 三 层 模 式 成 为 真 正 意 义 上 的 “ 瘦 客 户 端 ” ， 从 而 具 备 了 很 高 的 稳 定 性 、 延 展 性 和 执 行 效 率 。 三 层 模 式 可 以 将 服 务 集 中 在 一 起 管 理 ， 统 一 服 务 于 客 户 端 ， 从 而具 备 了 良 好 的 容 错 能 力

50、和 负 载 平 衡 能 力 。 客户端/服务器体系结构 B/S架 构 的 优 点 基 于 B/S体 系 结 构 的 软 件 ， 系 统 安 装 、 修 改 和 维 护 全 在 服 务 器 端解 决 ， 系 统 维 护 成 本 低 ： 客 户 端 无 任 何 业 务 逻 辑 ， 用 户 在 使 用 系 统 时 ， 仅 仅 需 要 一 个 浏 览 器 就可 运 行 全 部 的 模 块 ， 真 正 达 到 了 “ 零 客 户 端 ” 的 功 能 ， 很 容 易 在 运 行时 自 动 升 级 。 良 好 的 灵 活 性 和 可 扩 展 性 ： 对 于 环 境 和 应 用 条 件 经 常 变 动 的 情

51、 况 ， 只要 对 业 务 逻 辑 层 实 施 相 应 的 改 变 ， 就 能 够 达 到 目 的 。 三 层 模 式 成 为 真 正 意 义 上 的 “ 瘦 客 户 端 ” ， 从 而 具 备 了 很 高 的 稳 定 性 、 延 展 性 和 执 行 效 率 。 三 层 模 式 可 以 将 服 务 集 中 在 一 起 管 理 ， 统 一 服 务 于 客 户 端 ， 从 而具 备 了 良 好 的 容 错 能 力 和 负 载 平 衡 能 力 。 客户端/服务器体系结构 B/S架 构 的 缺 点 客 户 端 浏 览 器 以 同 步 的 请 求 /响 应 模 式 交 换 数 据 ， 每 请 求 一 次

52、 服 务器 就 要 刷 新 一 次 页 面 ； （ AJAX ?） 受 HTTP协 议 “ 基 于 文 本 的 数 据 交 换 ” 的 限 制 ， 在 数 据 查 询 等 响应 速 度 上 ， 要 远 远 低 于 C/S体 系 结 构 ； 数 据 提 交 一 般 以 页 面 为 单 位 ， 数 据 的 动 态 交 互 性 不 强 ， 不 利 于 在线 事 务 处 理 (OLTP)应 用 ； 受 限 于 HTML的 表 达 能 力 ， 难 以 支 持 复 杂 G UI (如 报 表 等 )。 客户端/服务器体系结构 C/S+B/S混 合 体 系 结 构 为 了 克 服 C/S与 B/S各 自 的

53、 缺 点 ， 发 挥 各 自 的 优 点 ， 在 实 际 应 用 中 ，通 常 将 二 者 结 合 起 来 ； 混 合 原 则 一 ： “ 内 外 有 别 ” 的 原 则 ： 企 业 内 部 用 户 通 过 局 域 网 直 接 访 问 数 据 库 服 务 器 C/S结 构 ； 交 互 性 增 强 ； 数 据 查 询 与 修 改 的 响 应 速 度 高 ； 企 业 外 部 用 户 通 过 Internet访 问 Web服 务 器 /应 用 服 务 器 B/S结 构 ； 用 户 不 直 接 访 问 数 据 ， 数 据 安 全 ； 客户端/服务器体系结构 C/S+B/S混 合 体 系 结 构 客户端

54、/服务器体系结构 C/S+B/S混 合 体 系 结 构 混 合 原 则 二 ： “ 查 改 有 别 ” 的 原 则 ： 不 管 用 户 处 于 企 业 内 外 什 么 位 置 (局 域 网 或 Internet)， 凡 是 需 要 对 数 据进 行 更 新 操 作 的 (Add, Delete, Update)， 都 需 要 使 用 C/S结 构 ； 如 果 只 是 执 行 一 般 的 查 询 与 浏 览 操 作 (Read/Query)， 则 使 用 B/S结 构 。 客户端/服务器体系结构 C/S+B/S混 合 体 系 结 构 客户端/服务器体系结构 C/S+B/S混 合 体 系 结 构 混 合 原 则 二 ： “ 查 改 有 别 ” 的 原 则 ： 不 管 用 户 处 于 企 业 内 外 什 么 位 置 (局 域 网 或 Internet)， 凡 是 需 要 对 数 据进 行 更 新 操 作 的 (Add, Delete, Update)， 都 需 要 使 用 C/S结 构 ； 如 果 只 是 执 行 一 般 的 查 询 与 浏 览 操 作 (Read/Query)， 则 使 用 B/S结 构 。