第六章 软件体系结构与设计模式
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第六章软件体系结构与设计模式软件体系结构是指通过一组组件和它们之间的关系来描述一个软件系统的结构。
它是软件开发过程中的关键环节,可帮助开发人员更好地理解系统的组织方式以及各组件之间的通信和互动方式。
设计模式则是对常见问题的解决方案的抽象和总结,是一些经过验证的最佳实践。
本章主要介绍软件体系结构和设计模式的基本概念、原则以及常见的几种设计模式。
软件体系结构主要包括四个层次:结构模式、构件和连接模式、框架和架构模式、全局属性。
结构模式主要描述系统中各组件的静态结构,如类图、对象图等。
构件和连接模式关注系统中各组件的互动方式和通信方式。
框架和架构模式描述一些场景或领域中的通用的、可复用的体系结构模式。
全局属性则是描述整个系统的重要属性,如性能、可扩展性等。
设计模式是对常见问题的解决方案的抽象和总结,是一些经过验证的最佳实践。
常见的设计模式包括:创建型模式(工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式)、结构型模式(适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰者模式、外观模式、享元模式、代理模式)、行为型模式(模板方法模式、命令模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式、状态模式、策略模式、职责链模式、访问者模式)。
在实际的软件开发过程中,使用软件体系结构和设计模式可以带来一系列的好处。
首先,软件体系结构可以帮助开发人员更好地理解系统的组织方式,减少开发过程中的沟通成本。
其次,设计模式提供了一种经过验证的最佳实践,可以避免重复造轮子,提高开发效率。
再次,软件体系结构和设计模式可以提高系统的可维护性和可扩展性,降低系统的复杂度。
最后,软件体系结构和设计模式可以提高系统的重用性,减少代码的冗余。
总之,软件体系结构和设计模式是软件开发过程中非常重要的两个环节。
通过使用软件体系结构和设计模式可以提高系统的可维护性、可扩展性和重用性,降低系统的复杂度,提高开发效率。
因此,在实际的软件开发过程中,开发人员应该充分认识到软件体系结构和设计模式的重要性,并灵活应用于实际项目中。
软件体系结构软件体系结构是指软件系统中各个组件之间的关系和结构的抽象描述。
它是构建软件系统的基础,对软件系统的设计和开发起着重要的指导作用。
本文将从软件体系结构的定义、目标和应用领域等方面对其进行详细的介绍。
一、软件体系结构的定义软件体系结构是指软件系统中各个组件之间的关系和结构的抽象描述,它包括软件系统的静态结构和动态行为。
静态结构是指软件系统中组件的组织方式和相互之间的关系,动态行为是指软件系统中组件的交互方式和相互之间的通信方式。
二、软件体系结构的目标软件体系结构的目标是实现软件系统的可重用性、可维护性、可扩展性和可伸缩性。
可重用性是指软件系统中的组件能够被多次使用,可维护性是指软件系统中的组件能够被轻松地修改和维护,可扩展性是指软件系统能够根据需求进行功能的扩展,可伸缩性是指软件系统能够根据需求进行性能的扩展。
三、软件体系结构的应用领域软件体系结构广泛应用于各个领域的软件系统开发,特别是大型跨平台和分布式系统的开发。
在金融领域,软件体系结构被应用于交易系统和风险管理系统的开发;在电子商务领域,软件体系结构被应用于在线购物系统和支付系统的开发;在物流领域,软件体系结构被应用于供应链管理系统和运输管理系统的开发。
四、软件体系结构的基本原则软件体系结构的设计应遵循以下基本原则:1. 模块化:将软件系统分为独立的模块,每个模块只负责特定的功能,通过接口进行通信和交互。
2. 松耦合:各个模块之间的依赖应尽量降低,避免模块之间的紧密耦合,以提高系统的灵活性和可维护性。
3. 高内聚:模块内部的各个元素之间应紧密关联,功能相关的元素应放在同一个模块中,以提高系统的内聚性。
4. 分层:将软件系统分为多个层次,每个层次负责不同的功能,上层层次通过接口调用下层层次的功能。
5. 可伸缩性:系统的设计应考虑未来的扩展需求,能够根据需求进行功能和性能的扩展。
六、软件体系结构的设计方法软件体系结构的设计方法有很多种,常用的有面向对象的体系结构设计方法、服务导向的体系结构设计方法和领域驱动设计方法。
软件工程中的软件体系结构与设计模式软件工程是一门涉及软件开发、维护、测试和管理的学科。
在软件工程的实践中,软件体系结构和设计模式是两个重要的概念。
本文将探讨软件体系结构与设计模式在软件工程中的应用和重要性。
一、软件体系结构软件体系结构是指软件系统的整体结构和组成部分之间的关系。
它描述了软件系统的组织方式、模块划分和模块之间的通信方式。
软件体系结构的设计对于软件系统的可维护性、可扩展性和可重用性具有重要影响。
在软件体系结构的设计中,常用的模式包括层次结构、客户端-服务器模式和发布-订阅模式等。
层次结构将软件系统划分为多个层次,每个层次都有特定的功能。
客户端-服务器模式将软件系统划分为客户端和服务器两个部分,客户端发送请求,服务器处理请求并返回结果。
发布-订阅模式中,发布者发布消息,订阅者接收消息。
软件体系结构的设计需要考虑多个因素,如系统的可靠性、性能、安全性和可维护性等。
一个好的软件体系结构应该能够满足系统的需求,并且易于理解和维护。
二、设计模式设计模式是在软件设计中常见问题的解决方案。
它们是经过验证的、可重用的设计思想,可以提高软件的可维护性和可扩展性。
设计模式可以分为三类:创建型模式、结构型模式和行为型模式。
创建型模式用于对象的创建,包括工厂模式、单例模式和原型模式等。
结构型模式用于对象之间的组合,包括适配器模式、装饰器模式和代理模式等。
行为型模式用于对象之间的通信,包括观察者模式、策略模式和命令模式等。
设计模式的应用可以提高软件系统的灵活性和可维护性。
通过使用设计模式,开发人员可以将系统的不同部分解耦,使其更易于修改和扩展。
此外,设计模式还可以提高代码的可读性,减少重复代码的编写。
三、软件体系结构与设计模式的关系软件体系结构和设计模式是紧密相关的概念。
软件体系结构提供了软件系统的整体框架,而设计模式提供了解决具体问题的方法。
在软件体系结构的设计中,设计模式可以用于解决不同层次和模块之间的通信问题。
《软件设计与体系结构》教学大纲一、课程基本信息二、课程目的和任务软件体系结构是根植于软件工程发展起来的一门新兴学科,目前已经成为软件工程研究和实践的主要领域。
专门和广泛地研究软件体系结构是从20世纪90年代才开始的,1993-1995年之间,卡耐基梅隆大学的Mary Shaw与David Garlan,贝尔实验室的Perry,南加州大学的Barry Boehm,斯坦福大学的David Luckham等人开始将注意力投向软件体系结构的研究和学科建设。
三、本课程与其它课程的关系。
体系结构在软件开发中为不同的人员提供了共同交流的语言,体现并尝试了系统早期的设计决策,并作为系统设计的抽象,为实现框架和构件的共享和重用、基于体系结构的软件开发提供了有力的支持。
鉴于体系结构的重要性,Dewayne Perry将软件体系结构视为软件开发中第一类重要的设计对象,Barry Boehm也明确指出:“在没有设计出体系结构及其规则时,整个项目不能继续下去,而且体系结构应该看做是软件开发中可交付的中间产品”。
四、教学内容、重点、教学进度、学时分配第一章软件体系结构概论1.1 从软件危机谈起1.1.1 软件危机的表现1.1.2 软件危机的原因1.1.3 如何克服软件危机1.2 构件与软件重用1.2.1 构件模型及实现1.2.2构件获取1.2.3 构件管理1.2.4构件重用1.2.5 软件重用实例1.3 软件体系结构的兴起和发展1.3.1 软件体系结构的定义1.3.2 软件体系结构的意义1.3.3 软件体系结构的发展史1.4 软件体系结构的应用现状第二章软件体系结构建模2.1 软件体系结构建模概述2.2 "4+1"视图模型2.2.1 逻辑视图2.2.2 开发视图2.2.3 进程视图2.2.4 物理视图2.2.5 场景2.3 软件体系结构的核心模型2.4 软件体系结构的生命周期模型2.5 软件体系结构抽象模型2.5.1 构件2.5.2 连接件2.5.3 软件体系结构2.5.4 软件体系结构关系2.5.5 软件体系结构范式第三章软件体系结构风格3.1 软件体系结构风格概述3.2 经典软件体系结构风格3.2.1 管道和过滤器3.2.2 数据抽象和面向对象组织3.2.3 基于事件的隐式调用3.2.4 分层系统3.2.5 仓库系统及知识库3.2.6 C2风格3.3 客户朋艮务器风格3.4 三层C/S结构风格3.4.1 三层C/S结构的概念3.4.2 三层C/S结构应用实例3.4.3 三层C/S结构的优点3.5 浏览器朋艮务器风格3.6 公共对象请求代理体系结构3.7 正交软件体系结构3.7.1 正交软件体系结构的概念3.7.2 正交软件体系结构的实例3.7.3 正交软件体系结构的优点3.8 基于层次消息总线的体系结构风格3.8.1 构件模型3.8.2 构件接口3.8.3 消息总线3.8.4 构件静态结构3.8.5 构件动态行为3.8.6 运行时刻的系统演化3.9 异构结构风格3.9.1 为什么要使用异构结构3.9.2 异构结构的实例3.9.3 异构组合匹配问题3.10 连系统构成的系统及其体系结构3.10.1 连系统构成的系统3.10.2 基于SASIS的软件过程3.10.3 应用范围3.11 特定领域软件体系结构。
软件体系结构与设计模式软件体系结构是指软件系统各个组件之间的关系和相互作用方式的规范。
设计模式则是一套解决软件设计问题的经验总结和最佳实践。
本文将介绍软件体系结构和设计模式的概念、特点以及在软件开发中的应用。
一、软件体系结构的概念与特点软件体系结构是软件系统的基本框架,规定了系统各个组件之间的关系和相互作用方式。
它包括系统的整体结构、组件的划分和接口的定义等。
软件体系结构的概念有以下几个特点:1. 模块化:将系统划分为相互独立的模块,每个模块都有明确定义的功能和接口。
2. 层次化:将系统划分为不同的层次,每个层次负责不同的功能和任务。
3. 分布式:将系统组件部署在不同的计算节点上,实现分布式计算和资源共享。
4. 可扩展性:能够方便地添加、修改和删除系统组件,以适应不同的需求和变化。
5. 可重用性:通过模块化和规范化的设计,实现组件的复用和共享。
二、常见的软件体系结构模式在软件体系结构中,常见的模式有分层模式、客户-服务器模式、主从模式、发布-订阅模式等。
1. 分层模式:将系统划分为多个层次,每个层次负责不同的功能和任务。
上层接口只与下一层接口进行交互,实现了模块之间的解耦和复用。
2. 客户-服务器模式:将系统划分为客户端和服务器端,客户端发送请求,服务器端提供服务并返回结果。
实现了任务的分布和协作。
3. 主从模式:主节点负责协调和管理各个从节点的工作,从节点负责执行具体的任务并向主节点汇报。
实现了任务的分配和并行处理。
4. 发布-订阅模式:发布者发布消息,订阅者接收并处理消息。
实现了组件之间的松耦合和消息的异步处理。
三、设计模式的概念与分类设计模式是针对特定问题的解决方案,是一种在软件设计中常用的思维方式和方法。
常见的设计模式有创建型模式、结构型模式和行为型模式。
1. 创建型模式:用于创建对象的模式,包括工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式和原型模式等。
2. 结构型模式:用于组织类和对象的模式,包括适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式和桥接模式等。
软件体系结构与设计模式---------策略模式策略模式(别名:政策)策略模式是一个很简单的模式,也是一个很常用的模式。
它定义了一系列的算法,并将每一个算法封装起来,而且使它们还可以相互替换。
策略模式让算法独立于使用它的客户而独立变化。
策略模式应用的原则就是:找到系统中变化的部分,将变化的部分同其它稳定的部分隔开。
面向接口编程,而不要面向实现编程优先考虑使用对象组合,而不是类继承。
一、概述策略模式是处理算法的不同变体的一种成熟模式,策略模式通过接口或抽象类封装算法的标识,即在接口中定义一个抽象方法,实现该接口的类将实现接口中的抽象方法。
策略模式定义了一系列的算法,并将每一个算法封装起来,而且使它们还可以相互替换。
策略模式让算法独立于使用它的客户而独立变化。
减少了各种算法类与使用算法类之间的耦合。
在策略模式中,封装算法标识的接口称作策略,实现该接口的类称作具体策略。
二、策略模式的结构与使用(一)策略模式的结构中包括三种角色:1、抽象策略角色(Strategy)2、具体策略角色(Concrete Strategy)3、环境角色(Context)下图2-1为策略模式的UML类图表示图2-1策略模式的UML类图(二)策略模式的结构的描述与使用下面的例子利用策略模式在排序对象中封装了不同的排序算法,这样以便允许客户端动态的替换排序策略(包括Quick sort、Shell sort和Merge sort)。
1.抽象策略(Strategy) :// "Strategy"abstract class Sort Strategy{// Methodsabstract public void Sort( ArrayList list );}2.具体策略(Concrete Strategy):(1)// "ConcreteStrategy"class QuickSort : SortStrategy{// Methodspublic override void Sort(ArrayList list ){list.Sort();Console.WriteLine("QuickSorted list ");}}(2)// "ConcreteStrategy"class ShellSort : SortStrategy{// Methodspublic override void Sort(ArrayList list ){list.ShellSort();Console.WriteLine("ShellSorted list ");}}3.环境策略:public class GymnasticsGame{ComputableStrategy strategy;public void setStrategy(ComputableStrategy strategy){this.strategy=strategy;}public double getPersonScore(double [] a){if(strategy!=null)return puteScore(a);elsereturn 0;}}三、策略模式的优点提供了一种替代继承的方法,而且既保持了继承的优点(代码重用)还比继承更灵活(算法独立,可以任意扩展)。