软件体系结构4

软件体系结构引言软件体系结构是指在软件系统中，对系统整体结构进行组织和设计的过程。

一个合理的软件体系结构能够帮助开发者降低系统的复杂度，提高系统的可维护性和可扩展性。

本文将介绍软件体系结构的基本概念和常用的体系结构模式，以及如何进行软件体系结构设计。

软件体系结构的基本概念软件体系结构是一个抽象的概念，用于描述软件系统中各个组件之间的关系和交互方式。

它主要由以下几个基本概念组成：1.组件（Component）：组件是软件系统中的一个独立的功能单元，可以由一个或多个模块（Module）组成，实现特定的功能。

2.接口（Interface）：接口定义了组件之间的通信方式和消息传递方式。

一个组件可以提供多个接口供其他组件使用。

3.关系（Relationship）：组件之间的关系可以是依赖关系（Dependency）、关联关系（Association）、聚合关系（Aggregation）和组合关系（Composition）等。

这些关系将多个组件链接起来，形成一个组织结构。

4.架构风格（Architectural Style）：架构风格定义了软件系统的整体结构的模式和约束。

常见的架构风格包括层次结构（Layered）、客户端-服务器（Client-Server）、发布-订阅（Publish-Subscribe）等。

常用的软件体系结构模式在进行软件体系结构设计时，可以借鉴一些常用的体系结构模式。

下面介绍几种常见的模式：1.层次结构（Layered）：层次结构将软件系统划分为若干层，每一层负责特定的功能。

上层的组件可以调用下层的组件，反之则不行。

这种模式可以降低系统的复杂度和耦合度，提高系统的可维护性。

2.客户端-服务器（Client-Server）：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。

客户端负责与用户进行交互，而服务器负责处理客户端的请求并返回结果。

这种模式可以实现系统的分布式部署，提高系统的可伸缩性。

软件工程中的软件体系结构在数字化时代，软件应用的范围越来越广泛，软件开发的规模和复杂度也在不断增加。

为了应对这些挑战，软件工程师们不断探索各种技术，其中之一就是软件体系结构。

软件体系结构是一个抽象的框架，描述了一个软件系统的组成部分，它们之间的关系和通信方式，以及系统的行为。

在本文中，我们将深入探讨软件体系结构的概念、类型、优缺点和设计原则等重要内容。

软件体系结构的概念软件体系结构是软件系统的架构，它是一个抽象的、高级别的视角，描述了系统的组成部分、相互关系和行为模式。

一般来说，软件体系结构由以下元素组成：1. 模块：代码的意义单位，通常包含一组相关的操作和数据结构。

2. 组件：带有接口的模块，可以与其他组件进行交互和通讯。

3. 连接器：支持组件之间通讯和合作的构建块。

4. 数据：系统中的各种信息，包括文本、图像、声音等。

5. 环境：软件系统运行所依赖的硬件、操作系统和其他外部条件等。

软件体系结构需要注意的重点包括：1. 模块细分：将系统拆分成若干个小模块，每个模块都有自己的职责和功能。

2. 接口设计：设计良好的接口可以提供高效、可靠的组件通讯。

3. 模块复用：通过复用现有组件和模块，可以降低开发成本和时间。

软件体系结构的类型软件体系结构可以分为多种类型，下面将介绍几种常见的。

1. 分层式结构分层式结构是将系统分为若干层次的结构，每个层次都具有特定的功能和职责。

分层式结构最大的特点是分离了应用程序逻辑和界面，将系统的不同部分独立起来，使得开发更容易和灵活。

2. 客户端/服务器结构客户端/服务器结构是一种典型的分布式系统结构，它将应用逻辑和数据存储划分为服务器端和客户端两个部分。

客户端通过网络连接到服务器获取或存储数据，并在本地计算机上运行应用逻辑。

3. MVC结构MVC（模型-视图-控制器）是一种用于用户界面设计的软件体系结构。

在MVC结构中，模型是应用程序的核心组成部分，处理数据和业务逻辑，视图负责渲染用户界面，控制器负责协调视图和模型之间的通讯。

软件架构之四种类型简介如果一个软件开发人员，不了解软件架构的演进，会制约技术的选型和开发人员的生存、晋升空间。

这里我列举了目前主要的四种软件架构以及他们的优缺点，希望能够帮助软件开发人员拓展知识面。

一、单体架构单体架构比较初级，典型的三级架构，前端(Web/手机端)+中间业务逻辑层+数据库层。

这是一种典型的Java Spring mvc或者Python Django框架的应用。

其架构图如下所示：单体架构单体架构的应用比较容易部署、测试，在项目的初期，单体应用可以很好地运行。

然而，随着需求的不断增加，越来越多的人加入开发团队，代码库也在飞速地膨胀。

慢慢地，单体应用变得越来越臃肿，可维护性、灵活性逐渐降低，维护成本越来越高。

下面是单体架构应用的一些缺点：复杂性高：以一个百万行级别的单体应用为例，整个项目包含的模块非常多、模块的边界模糊、依赖关系不清晰、代码质量参差不齐、混乱地堆砌在一起。

可想而知整个项目非常复杂。

每次修改代码都心惊胆战，甚至添加一个简单的功能，或者修改一个Bug都会带来隐含的缺陷。

技术债务：随着时间推移、需求变更和人员更迭，会逐渐形成应用程序的技术债务，并且越积越多。

“不坏不修”，这在软件开发中非常常见，在单体应用中这种思想更甚。

已使用的系统设计或代码难以被修改，因为应用程序中的其他模块可能会以意料之外的方式使用它。

部署频率低：随着代码的增多，构建和部署的时间也会增加。

而在单体应用中，每次功能的变更或缺陷的修复都会导致需要重新部署整个应用。

全量部署的方式耗时长、影响范围大、风险高，这使得单体应用项目上线部署的频率较低。

而部署频率低又导致两次发布之间会有大量的功能变更和缺陷修复，出错率比较高。

可靠性差：某个应用Bug，例如死循环、内存溢出等，可能会导致整个应用的崩溃。

扩展能力受限：单体应用只能作为一个整体进行扩展，无法根据业务模块的需要进行伸缩。

例如，应用中有的模块是计算密集型的，它需要强劲的CPU；有的模块则是IO密集型的，需要更大的内存。

第七部分设备管理1.功能描述：设备管理功能主要包括设备信息的编辑（增加、删除、修改）。

1.1.设备信息包括设备的位置信息、名称、状态。

1.2.设备信息的编辑：支持对设备信息的编辑（增加、删除、修改）。

2.内容概述：运用4+1视图模型，从5种视图角度，进行分析设计。

2.1场景视图（Use case）使用user case图设计系统的各个场景。

2.2逻辑（功能）视图（Logical View），设计的对象模型（使用面向对象的设计方法时）。

2.3开发（模块）视图（Development View），描述了在开发环境中软件的静态组织结构。

2.4物理视图（Physical View），描述了软件到硬件的映射，反映了分布式特性。

2.5过程视图（Process View），捕捉设计的并发和同步特征。

4+1视图综述：3.设计详情：3.1场景视图(Scenarios)：参与者与用例构成场景视图，对设备的设置从修改，删除，增加三方面驱动。

如图1：图1在设计场景视图时，对包含（include）和扩展(extend)的应用需要仔细琢磨，刚开始并不知道每种的应用范围，看了网上的例子，和以前软件工程的书，大概了解包含的概念是一些必然发生的用例，然而扩展是在特殊情况的时候才可能发生的非正常情况。

我觉得一个小小的箭头也许在现在的项目作业中并不重要，但是在今后的学习工作中它会从某种程度上决定项目的成败，并体现出个人对工作和生活的认真态度，所以，大学课程的好处就是允许我们在实践和失败中汲取教训，总结经验。

在这部分，有同学提出了质疑，认为需要具体细分一下，如图2：图2在这里，也是得到其他同学的启发，场景视图必须要具体细分，它注重功能的概念，细分的过程可以放在逻辑视图中，通过函数来具体实现。

在这部分，我还需要更深入的了解，在实际应用过程中不断摸索。

3.2逻辑视图（Logic View）：逻辑试图主要是用来描述系统的功能需求，即系统提供给最终用户的服务。

设计模式-软件体系结构-实验4-中南大学-软件学院编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（设计模式-软件体系结构-实验4-中南大学-软件学院）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为设计模式-软件体系结构-实验4-中南大学-软件学院的全部内容。

《软件体系结构》实验报告项目名称结构型设计模式实验专业班级学号姓名实验成绩:批阅教师:年月日实验4 结构型设计模式实验实验学时： 2每组人数： 1实验类型： 3 （1:基础性 2：综合性 3：设计性 4：研究性）实验要求: 1 （1：必修 2：选修 3：其它）实验类别： 3 (1:基础 2:专业基础 3：专业 4：其它）一、实验目的熟练使用PowerDesigner和任意一种面向对象编程语言实现几种常见的结构型设计模式,包括适配器模式、组合模式和外观模式，理解每一种设计模式的模式动机,掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式。

二、实验内容1。

现有一个接口DataOperation定义了排序方法sort（int[］）和查找方法search（int[], int），已知类QuickSort的quickSort(int[])方法实现了快速排序算法,类BinarySearch 的binarySearch(int[］, int）方法实现了二分查找算法。

试使用适配器模式设计一个系统，在不修改源代码的情况下将类QuickSort和类BinarySearch的方法适配到DataOperation接口中。

绘制类图并编程实现。

（要求实现快速排序和二分查找，使用对象适配器实现）2. Windows Media Player和RealPlayer是两种常用的媒体播放器,它们的API结构和调用方法存在区别。

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。

案例教学1：4+1视图方法进行软件体系结构设计要开发出用户满意的软件并不是件容易的事，软件体系结构师必须全面把握各种各样的需求、权衡需求之间有可能的矛盾之处，分门别类地将不同需求一一满足。

本文从理解需求种类的复杂性谈起，通过具体案例的分析，展示了如何通过RUP的4+1视图方法，针对不同需求进行体系结构设计，从而确保重要的需求一一被满足。

1、呼唤体系结构设计的多重视图方法灵感一闪，就想出了把大象放进冰箱的办法，这自然好。

但希望每个体系结构设计策略都依靠灵感是不现实的--我们需要系统方法的指导。

需要体系结构设计的多重视图方法，从根本上来说是因为需求种类的复杂性所致。

以工程领域的例子开道吧。

比如设计一座跨江大桥：我们会考虑"连接南北的公路交通"这个"功能需求"，从而初步设计出理想化的桥墩支撑的公路桥方案；然后还要考虑造桥要面临的"约束条件"，这个约束条件可能是"不能影响万吨轮从桥下通过"，于是细化设计方案，规定桥墩的高度和桥墩之间的间距；另外还要顾及"大桥的使用期质量属性"，比如为了"能在湍急的江流中保持稳固"，可以把大桥桥墩深深地建在岩石层之上，和大地浑然一体；其实，"建造期间的质量属性"也很值得考虑，比如在大桥的设计过程中考虑"施工方便性"的一些措施。

和工程领域的功能需求、约束条件、使用期质量属性、建造期间的质量属性等类似，软件系统的需求种类也相当复杂，具体分类如图1所示。

图1 软件需求分类的复杂性2、超市系统案例：理解需求种类的复杂性例子是最好的老师。

为了更好地理解软件需求种类的复杂性，我们来分析一个实际的例子。

在表1中，我们列举了一个典型的超市系统的需求子集，从这个例子中可以清晰地看到需求可以分为两大类：功能需求和非功能需求。

表1 超市系统案例：理解需求种类的复杂性简单而言，功能需求就是"软件有什么用，软件需要做什么"。