下载文档原格式
实验一经典软件体系结构风格（一）实验一经典软件体系结构风格（一）经典软件体系结构风格（一）是指基于客户-服务器模式的软件架构风格。
该架构风格基于分布式的计算机环境，将软件系统划分为两个主要的组件：客户端和服务器端。
客户端负责用户界面和用户交互，服务器端负责处理业务逻辑和数据存储。
在经典软件体系结构风格中，客户端和服务器端可以运行在不同的计算机上，并通过网络进行通信。
客户端一般运行在用户的工作站，提供用户友好的界面和交互方式。
服务器端通常运行在高性能的计算机上，承担大部分的计算和数据处理任务。
该架构风格的主要优点如下：1.分工明确：客户端负责用户界面和用户交互，服务器端负责业务逻辑和数据处理。
通过明确的分工，可以提高系统的可维护性和可扩展性。
2.高可用性：由于客户端和服务器端可以运行在不同的计算机上，可以通过多个服务器实现系统的高可用性。
当一些服务器发生故障时，系统可以自动切换到其他可用的服务器。
3.灵活性：由于客户端和服务器端是独立的组件，可以根据需要灵活地调整部署和扩容。
例如，可以增加或减少服务器的数量，以适应负载的变化。
4.性能优化：通过将业务逻辑和数据处理任务放在服务器端，可以充分利用服务器的计算和存储能力，提高系统的性能和响应速度。
5.安全性：由于客户端和服务器端通过网络进行通信，可以使用加密技术来保护数据的传输和存储安全。
此外，服务器端可以采用防火墙等安全措施来保护系统免受恶意攻击。
然而，经典软件体系结构风格（一）也存在一些缺点：1.带宽限制：由于客户端和服务器端之间通过网络进行通信，网络带宽可能成为瓶颈，限制系统的吞吐量和响应速度。
2.可靠性：由于系统依赖于网络通信，如果网络发生故障或者其他问题，系统的可靠性可能会受到影响。
3.负载均衡：在分布式环境下，服务器端可能会出现负载不均衡的问题，导致一些服务器的负载过重，而其他服务器的负载相对较轻。
综上所述，经典软件体系结构风格（一）适用于需要分布式计算和数据处理的场景，能够提高系统的可维护性、可扩展性和性能。
软件体系结构经典问题——KWIC的分析和解决KWIC作为⼀个早年间在ACM的Paper提出的⼀个问题，被全世界各个⼤学的软件设计课程奉为课堂讲义或者作业的经典。
（FromWiki，FYI，D. L. Parnas uses a KWIC Index as an example on how to perform modular design in his paper "On the Criteria To Be Used in Decomposing Systems into Modules" - Available as ACM Classic Paper）问题陈述：KWIC(Key Word In Context)，Parnas (1972)KWIC索引系统接受⼀些⾏，每⾏有若⼲字，每个字由若⼲字符组成；每⾏都可以循环移位，亦即重复地把第⼀个字删除，然后接到⾏末； KWIC把所有⾏的各种移位情况按照字母表顺序输出•⽬的：考察不同的体系结构对变化的适应能⼒（modifiab ility）•评价准则–处理算法的改变：例如，⾏的移位可在每⾏读⼊后、在所有⾏读⼊后、或当排序要求⼀组移位的⾏时執⾏；–数据表⽰的改变：例如，⾏、字、字符可以不同的⽅式存储；类似地，循环移位后的⾏可以显式或隐式存储（索引和偏移量）；–系统功能的增强：例如，限制以某些“修饰词”(a, an, and等)打头的移位结果；⽀持交互，允许⽤户从原始输⼊表中删除⼀些⾏等；–效率：时间和空间；–复⽤：构件被复⽤的潜⼒。
Solution 1：Main Program/Subroutine with Shared DataElements of Main/Subroutine Architectural style are:Components: FunctionsInteractions: Function callsPattern: Main function controls the calling sequenceThis is the primary organization of many software systems. This style reflects structural/procedural programming language (e.g. C programming language) in which these system are written.•Decompose the overall processing into a sequence of processing steps.–Read lines; Make shifts; Alphabetize; Print results•Each step transforms the data completely.每⼀步完全转换数据•Intermediate data stored in shared memory.–Arrays of characters with indexes带索引的字符数组–Relies on sequential processing串⾏处理Solution 1：Modularization•Module 1: Input–Reads data lines and stores them in “core”.–Storage format: 4 chars/machine word; array of pointers to start of each line.–•Module 2: Circular Shift–Called after Input is done.–Reads line storage to produce new array of pairs: (index of 1st char of each circular shift, index of original line)–•Module 3: Alphabetize–Called after Circular Shift.–Reads the two arrays and produces new index.•Module 4: Output–Called after alphabetization and prints nicely formatted output of shifts–Reads arrays produced by Modules 1 & 3–•Module 5: Master Control–Handles sequencing of the first 4 modules–Handles errorsProperties of Solution 1•Batch sequential processing.•Uses shared data to get good performance.⽤共享数据获得性能•Processing phases handled by control module.–So has some characteristics of main program – subroutine organization.–Depends critically on single thread of control.•Shared data structures exposed as inter-module knowledge.共享数据的结构是所有模块必须知道的–Design of these structures must be worked out before work can begin on those modules. 数据结构的设计必须在其他模块设计开始之前进⾏⽅案优缺点：+系统⾃然分解，符合⼈的处理习惯+数据共享，处理效率⾼+–难以适应数据存储格式和整体处理算法的变化——爲什麽？–系统构件难以⽀持复⽤——爲什麽？仔细参考：。
软件体系结构是指软件系统中各个组件之间的组织方式和相互关系的抽象表示。
它描述了一个软件系统的整体结构、组成部分及其相互之间的交互关系、通信方式和约束规则。
软件体系结构定义了系统的基本框架，规定了各个模块之间的功能划分、接口设计和数据流动等，是软件系统设计的基础。
软件体系结构通常包括以下几个方面的内容：
组件：软件系统的组成部分，可以是模块、类、对象等。
每个组件负责实现特定的功能，并通过接口与其他组件进行交互。
接口：定义了组件之间的通信规则和交互方式，包括输入和输出的数据格式、方法调用方式等。
结构：描述了组件之间的组织方式和关系，如层次结构、模块化结构、客户端-服务器结构等。
链接：描述了组件之间的连接方式和数据流动路径，如同步或异步通信、数据传输的方式等。
约束：定义了系统中的规范和限制条件，包括性能要求、安全性要求、可扩展性要求等。
通过定义和设计软件体系结构，可以提高软件系统的可维护性、可扩展性和可重用性，同时降低系统开发和维护的复杂性。
软件体系结构还可以帮助开发团队进行模块化的工作分配，提高开发效率和协作能力。
1、构件是核心和基础，重用是必需的手段。
2、软件重用是指在两次或多次不同的软件软件开发过程中重复使用相同或相近软件元素的过程。
3、软件元素包括程序代码、设计文档、设计过程、需求分析文档甚至领域知识。
4、把可重用的元素称作软构件，简称为软构件。
5、可重用软件元素越大，就说重用的粒度越大。
6、构件是指语义完整、语法正确和有可重用价值的单位软件，是软件重用过程中可以明确辨识的系统；结构上，它是语义描述、通信接口和代码实现的复合体。
7、面向对象技术达到类级重用，以类为封装的单位。
8、构件模型是对构件本质特征的抽象描述。
三个主要流派，分别是OMG(对象管理组织)的CORBA（通用对象请求代理结构)、Sun的EJB和Microsoft的DOM（分布式构件对象模型）。
9、获取构件的四个途径：（1）从现有构件中获得符合要求的构件，直接使用或作适应性修改，得到可重用构件。
（2）通过遗留工程，将具有潜在重用价值的构件提取出来，得到可重用构件。
（3）从市场上购买现成的商业构件，即COTS构件。
（4）开发符合要求的构件。
10、构件分类方法三大类：关键字分类、刻面分类法、超文本组织方法11、构件检索方法：基于关键字的检索、刻面检索法、超文本检索法和其他检索方法。
12、减少构件修改的工作量，要求工作人员尽量使构件的功能、行为和接口设计更为抽象画、通用化和参数化。
13、构件组装技术：基于功能的组装技术、基于数据的组装技术和面向对象的组装技术。
14、软件体系结构的定义：软件体系结构为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象，由构成系统的元素的描述、这些元素的相互作用、指导元素集成的模式以及这些模式的约束组成。
软件体系结构不仅指定了系统的组织结构和拓扑结构，并且显示了系统需求和构成系统的元素之间的对应关系，提供了一些设计决策的基本原理。
软件体系结构的意义：（1）体系结构是风险承担者进行交流的手段；（2）体系结构是早期设计决策的体现--①软件体系结构明确了对系统实现的约束条件②软件体系结构决定了开发和维护组织的组织结构③软件体系结构制约着系统的质量属性④通过研究软件体系结构可能预测软件的质量⑤软件体系结构使推理和控制更改更简单⑥软件体系结构有助于循序渐进的原型设计⑦软件体系结构可以作为培训的基础；（3）软件体系结构是可传递和可重用的模型。
软件体系结构随着计算机科学和技术的不断发展，软件开发也越来越重要。
软件体系结构是软件开发中非常关键的一环。
它是指软件系统中各组件之间的关系和交互方式的一种描述方式。
软件体系结构不仅仅是软件系统的设计，还涉及到软件系统的架构、组件、模式等多方面的内容。
软件体系结构的定义软件体系结构是指软件设计时所考虑到的系统结构和组件之间的关系，以及它们之间的交互方式和通信方式。
它是软件系统设计的基础，可以帮助程序员们更好地规划和管理整个项目。
在实际开发过程中，软件体系结构可以将软件系统划分为若干个独立的部分，每个部分可以独立开发，最终组合成一个完整的软件系统。
软件体系结构的重要性软件体系结构在软件开发生命周期的各个阶段都会发挥重要作用。
它可以帮助软件开发者们更清楚地定义系统范围、确定模块之间的关系、减少冲突和风险等。
此外，软件体系结构还可以帮助软件开发者预测系统的变化，让系统更加易维护和扩展。
软件体系结构的种类软件体系结构可以根据不同的标准进行分类。
下面介绍几种常见的分类方式。
1. 根据结构组织按照软件系统的结构组织方式来分类，可以分为：层次体系结构、客户/服务器体系结构、面向对象体系结构等。
层次体系结构将软件系统划分为若干个层次，每个层次尽量保持独立，每个层次只依赖于下一层次，不依赖于上一层次。
这种体系结构的好处是简单易懂，可维护性高。
客户/服务器体系结构是指将软件系统分为服务器端和客户端两部分。
服务器提供各种服务，客户端通过调用服务器端提供的服务来实现自己的功能。
这种体系结构的好处是扩展性好，因为只要增加一台服务器就可以为更多的客户端提供服务。
面向对象体系结构是指将软件系统看成是若干个对象的集合。
每个对象有一些属性和方法，它们之间可以相互调用来完成一些功能。
这种体系结构的好处是维护性好，因为不同对象之间的关系比较简单清晰。
2. 根据数据流方向按照数据流的方向来分类，可以分为：单向体系结构、双向体系结构。
单向体系结构是指软件系统在数据流的传递方向上是单向的，只有一个方向。
软件工程体系结构软件工程体系结构是指对于软件系统的整体结构进行设计和组织的过程。
它是软件工程中非常重要的一部分，用于定义软件系统的组织结构、模块划分和软件组件之间的关系。
本文将探讨软件工程体系结构的定义、设计原则以及一些常见的体系结构模式。
一、定义软件工程体系结构是指在软件系统设计过程中，对系统的整体结构、组成部分以及各个部分之间的关系进行描述、设计和组织的过程。
它能够帮助开发人员在开发过程中更好地理解系统的结构，将系统分解为更小的、可管理的模块，并且定义了这些模块之间的接口和交互方式。
设计一个好的软件工程体系结构可以提高系统的可维护性、可扩展性和可重用性。
它能够降低系统的复杂性，使得不同的部分可以独立开发和测试，从而提高开发的效率和质量。
二、设计原则在进行软件工程体系结构设计时，有一些设计原则是需要遵循的，下面是几条常见的原则：1. 模块化原则：将系统划分为若干个相互关联的模块，每个模块具有独立的功能，并且能够通过定义的接口与其他模块进行通信。
模块化可以提高系统的可维护性和可重用性。
2. 松耦合原则：模块之间应该尽量减少彼此之间的依赖关系，即模块之间的耦合度应该尽量低。
松耦合可以提高系统的灵活性和可扩展性。
3. 高内聚原则：每个模块内部的元素应该高度相关，即模块内部的元素之间的耦合度应该尽量高。
高内聚可以提高模块的独立性和可维护性。
4. 分层原则：将系统分解为多个层次，每个层次具有不同的功能和职责。
分层可以提高系统的可扩展性和可维护性。
5. 单一职责原则：每个模块应该具有独立的职责，即每个模块只负责一项功能或任务。
单一职责可以提高模块的可重用性和可测试性。
三、常见的体系结构模式除了上述的设计原则外，软件工程体系结构还可以采用一些常见的模式来进行设计，下面介绍几种常见的模式：1. 分层体系结构：将系统分解为多个层次，每个层次具有不同的功能和职责。
常见的层次有表示层、业务逻辑层和数据访问层。
分层体系结构可以提高系统的可扩展性和可维护性。
实验一经典软件体系结构风格(一)实验目的（1）理解管道-过滤器软件体系结构、面向对象软件体系结构的原理（2）掌握管道-过滤器软件体系结构、面向对象软件体系结构的实例（3）管道-过滤器软件体系结构、面向对象软件体系结构的编程实现实验内容1．管道-过滤器软件体系结构（1）在dos提示符下输入下面的命令：dir | more使得当前目录列表在屏幕上逐屏显示。
dir的输出的是整个目录列表，它不出现在屏幕上而是由于符号“|”的规定，成为下一个命令more的输入，more命令则将其输入一屏一屏地显示，成为命令行的输出。
（2）Java I/O流中的管道流类PipedInputStream和PipedOutputStream可以方便地实现管道-过滤器体系结构，这两个类的实例对象要通过connect方法连接。
下面程序的功能是sender发送“Hello,receiver! I`m sender”给receiver，然后receiver 接受后显示出来并且在前面加上“the following is from sender”的信息。
管道流内部在实现时还有大量的对同步数据的处理，管道输出流和管道输入流执行时不能互相阻塞，所以一般要开启独立线程分别执行，顺便复习了多线程操作。
import java.io.*;import java.util.*;public class TestPiped{public static void main(String [] args){sender s = new sender();receiver r = new receiver();PipedOutputStream out = s.getOut();PipedInputStream in = r.getIn();try{in.connect(out);s.start();r.start();}catch(Exception e){e.printStackTrace();}}}class sender extends Thread {PipedOutputStream out = new PipedOutputStream();public PipedOutputStreamgetOut(){return out;}public void run() {String str = "Hello,receiver ! I`m sender\n";try {out.write(str.getBytes());out.close();} catch(Exception e) {e.printStackTrace();}}class receiver extends Thread {PipedInputStream in = new PipedInputStream();public PipedInputStreamgetIn() {return in;}public void run(){byte [] buf = new byte[1024];try {intlen = in.read(buf);System.out.println("the following is from sender:\n"+new String(buf,0,len));in.close();}catch(Exception e) {e.printStackTrace();}}}程序的执行结果：the following is from sender:Hello,receiver ! I`m sender2．数据抽象和面向对象软件体系结构有一个已知的二维坐标系，在坐标系中定义了若干种规则的图形：圆、正方形、矩形和椭圆。
