软件开发体系结构
软件体系结构与软件架构
软件体系结构与软件架构作为一名软件工程师，无论是在学术界还是工业界，软件体系结构和软件架构都是我们必须要熟悉并掌握的重要知识点。
不仅如此，软件体系结构和软件架构还被视为软件开发生命周期中最关键的决策点。
本文将从什么是软件体系结构和软件架构、软件体系结构和软件架构之间的关系、软件架构对软件开发生命周期的影响以及当前流行的软件架构模式等多方面对软件体系结构和软件架构进行详细探讨。
一、什么是软件体系结构和软件架构软件体系结构和软件架构是软件开发过程中最重要的两个概念，它们建立了软件设计的基础，可以理解为软件的设计蓝图。
软件体系结构是指软件系统中组件、模块、接口和它们之间的关系，而软件架构则是指软件系统的高层结构和组成方式，即系统在结构上的解决方案。
可以看出，软件体系结构和软件架构是密不可分的概念，一个好的软件架构必须基于一个合理的软件体系结构，二者相互影响、相互依存。
二、软件体系结构和软件架构之间的关系软件体系结构和软件架构之间的关系是紧密相连的。
软件架构是由软件体系结构派生而来的，软件架构决定了软件体系结构的多个方面，例如组件、模块、接口和应用程序的架构模式等。
在软件开发过程中，软件架构起到了至关重要的作用。
它决定了软件系统的性能、可维护性、可重用性、可扩展性等方面，因此，软件架构的设计应该尽早开始，这也是我们说软件架构是软件开发过程中的决策点的原因。
三、软件架构对软件开发生命周期的影响软件架构不仅仅是为软件系统提供了一个高层次的结构，它还影响到了整个软件开发生命周期，从需求分析和设计到实现和维护都有重要的作用。
首先，软件架构有助于对需求进行分析和界定。
在软件开发过程中，软件架构定义了软件系统的范围和需求。
因此，软件架构可以帮助我们定义功能需求，以及在交付的软件系统中哪些功能将被包括。
其次，软件架构为系统设计提供了一个框架。
设计应当被视为软件架构上的一个节点，它是在软件开发的初期阶段最重要的部分。
软件架构指定了系统的大部分建设策略和规则，因此，它对系统的设计产生了深远的影响。
软件开发架构模式
软件开发BS、CS和SaaS架构区别首先，SaaS 模式和B/S、C/S是不一样的模式分类。
B/S、C/S是指IT架构模式，B/S（Browser/Server）结构即浏览器和服务器结构。
它是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。
在这种结构下，用户工作界面是通过WWW浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端（Browser）实现，但是主要事务逻辑在服务器端（Server）实现，形成所谓三层3-tier结构。
这样就大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本（TCO）。
以目前的技术看，局域网建立B/S结构的网络应用，并通过Internet/Intranet模式下数据库应用，相对易于把握、成本也是较低的。
它是一次性到位的开发，能实现不同的人员，从不同的地点，以不同的接入方式（比如LAN, WAN, Internet/Intranet等）访问和操作共同的数据库；它能有效地保护数据平台和管理访问权限，服务器数据库也很安全。
特别是在JAVA 这样的跨平台语言出现之后，B/S架构管理软件更是方便、快捷、高效。
C/S （Client/Server）结构，即大家熟知的客户和服务器结构。
它是软件系统体系结构，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，降低了系统的通讯开销。
目前大多数应用软件系统都是Client/Server形式的两层结构，由于现在的软件应用系统正在向分布式的Web应用发展，Web和Client/Server 应用都可以进行同样的业务处理，应用不同的模块共享逻辑组件；因此，内部的和外部的用户都可以访问新的和现有的应用系统，通过现有应用系统中的逻辑可以扩展出新的应用系统。
这也就是目前应用系统的发展方向。
SaaS是Software-as-a-Service（软件即服务）的简称，它是一种通过Internet提供软件的模式，一般基于B/S架构模式提供服务给用户。
软件工程中的软件体系结构
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。
软件体系结构的研究与发展
软件体系结构的研究与发展
软件体系结构是在现代软件开发中越来越重要的一个话题，它是一个跨越软件开发、测试、部署和运行的重要跨学科技术。
本文将从历史、基础知识、软件体系结构的特点、软件体系结构技术等几个方面对软件体系结构进行深入探讨，以便对软件体系结构的研究和发展做出更好的贡献。
软件体系结构开始于上世纪60年代，当时科学家为了更好地理解计算机系统中的架构而开始采用系统结构的概念。
从那时起，软件体系结构一直是软件开发的核心，也是软件工程的基础。
在过去的几十年里，随着软件开发的发展，软件体系结构也发展得越来越复杂，形成了现代软件体系结构。
软件体系结构被称为软件的结构框架，是一种把软件开发过程中的各个环节（如需求分析、软件架构设计、程序编码、测试和部署）组织起来的方法，其目的是使软件在开发过程中获得最优效果，并能够运行在不同的平台上。
软件体系结构的主要特征是，它将现有的软件系统拆解成不同的模块，以便更加有效地实施、监控和维护，并能够实现灵活的应用。
软件体系结构设计模式
软件体系结构设计模式软件体系结构设计模式是为了解决在软件开发中遇到的常见问题而提出的一种设计思想和方法。
它们是一些被广泛接受和验证的指导原则，可以帮助开发人员设计出易于维护、可扩展、可重用和灵活的软件系统。
本文将介绍几种常见的软件体系结构设计模式。
一、分层模式（Layered Pattern）：分层模式是将软件系统划分为若干个层次，每个层次对应不同的功能和责任。
这种模式可以提高系统的可维护性，减少耦合度，使系统更易于扩展和修改。
分层模式一般分为三个层次：表示层、业务逻辑层和数据访问层。
表示层负责与用户交互，展示数据；业务逻辑层负责处理业务逻辑，实现系统功能；数据访问层负责与数据库进行交互，进行数据的读写操作。
二、管道过滤器模式（Pipes and Filters Pattern）：管道过滤器模式是一种将数据流按照一定的顺序传递和处理的模式。
数据通过一系列的过滤器，最终产生期望的结果。
管道过滤器模式将任务分解为一系列独立的步骤，每个步骤通过一个单独的过滤器来完成。
每个过滤器只处理特定类型的数据，将结果传递给下一个过滤器。
这种模式可以提高系统的可复用性和可扩展性，便于构建复杂的数据处理流程。
三、客户端-服务器模式（Client-Server Pattern）：客户端-服务器模式是一种将软件系统划分为客户端和服务器两个部分的模式。
客户端负责向服务器发送请求，服务器负责处理请求并返回结果。
客户端-服务器模式可以用于实现分布式系统，将系统的负载分散到多台服务器上，提高系统的可扩展性和性能。
同时，通过将客户端和服务器解耦，可以使系统更易于维护和修改。
四、发布-订阅模式（Publish-Subscribe Pattern）：发布-订阅模式是一种将消息发送方（发布者）和消息接收方（订阅者）解耦的模式。
发布者将消息发送到消息队列或消息总线，订阅者从中获取感兴趣的消息进行处理。
发布-订阅模式可以实现系统的解耦和异步通信。
软件体系结构在软件开发过程中的作用
软件体系结构在软件开发过程中的作用在软件开发的过程中，软件体系结构是非常重要的一个概念。
它可以理解为对软件系统整体的一个架构设计，包括软件系统各个模块之间的关系、各模块功能的划分和组合、数据流向等等。
软件体系结构是一个高层次的设计，可以帮助开发者降低系统的复杂度，提高软件质量，减少维护成本。
为什么需要软件体系结构？软件开发是一项复杂的工程，其中涉及到很多不同的模块和子系统，设计每一个模块需要考虑很多方面，包括需求、功能、性能、可维护性、可扩展性等等，需要为这些不同的需求进行权衡和取舍。
软件体系结构作为一个高层次的设计，可以帮助开发者在整体上对系统进行规划和设计，帮助开发人员确定各个模块的职责和功能，从而能够更加高效地协同工作，保证系统的质量和可维护性。
另外，软件的生命周期是很长的，不断的迭代、维护和升级。
如果系统的体系结构不够清晰和合理，将会对未来的维护和升级带来很大的困难和成本。
合理的软件体系结构可以避免系统架构上的限制，使得新的功能和模块的修改能够更加容易地加入到系统中。
软件体系结构的作用软件体系结构的主要作用有以下几个方面：1. 原型设计在软件开发的早期阶段，软件体系结构可以作为原型设计的基础。
设计好的软件体系结构可以为后续的需求分析和软件开发提供一个很好的初始状态。
在一些敏捷开发中，软件体系结构也能够作为工作范围和进度的描述，从而可以更好地规划开发流程和时间。
2. 规划开发流程软件体系结构可以帮助开发人员把软件系统划分为一些相对独立的模块。
为每一个模块制定明确的职责和功能，以及相应的接口和交互关系。
从而能够更好的协同开发，使得不同的模块开发、测试、代码集成等工作可以相对独立，减少协同开发的问题和风险。
3. 可维护性和可扩展性软件体系结构可以确保软件系统具有良好的可维护性和可扩展性。
首先，系统的模块化设计可以让不同的模块进行独立的修改和维护，避免了系统的整体修改。
在软件升级时，可以只对需要升级的模块进行修改，降低了维护的成本。
软件开发知识体系
软件开发知识体系
1、软件工程：软件工程是一门多领域交叉学科，涉及软件系
统的设计、开发、维护与管理，主要包括需求分析、软件设计、编码、测试、运维等多个过程和技术。
2、软件体系结构：软件体系结构是指软件系统的结构，它是
软件系统的最基本模型，由软件系统的组件、它们之间的关系、它们的外部接口以及它们的结构组成。
3、软件设计：软件设计是一种软件开发过程，它涉及到软件
系统的架构设计，模块划分，模块内部结构设计，模块之间的接口设计，以及软件系统的数据结构设计等。
4、软件编程：软件编程是软件开发的重要组成部分，它涉及
到程序的编写，程序的调试，程序的测试，程序的优化等。
5、软件测试：软件测试是指通过实施特定的测试活动来验证
软件系统是否满足规定的需求，它涉及到功能测试、性能测试、安全测试、可靠性测试等多种测试技术。
6、软件运维：软件运维是指软件系统的运行维护，它包括软
件系统的日常维护、系统升级、故障诊断和修复等工作，以确保软件系统的可靠性和稳定性。
浅谈软件开发过程中的体系结构设计
第２ ２卷第 １ 期
夏 光 明 浅谈 软 件 开 发 过 程 中 的体 系结 构 设 计
７ ７
尽 量多 的使用 原有 的构 件 ， 并且 决不 能 改变原 有 的
整 体结 构 ， 否则 扩 展就 有 可能 变 成 推倒 重 建 ． 一个
四 、 体 系结 构 设 计 的 具 体 实 施
为 了描述 的方 便 ， 处引 入 “ 此 模式 （ ａ ｅｎ ” Ｐ ｔ ｒ ） 的 ｔ
个 问题 。
结构 设 计 之 上 （ ａｙ Ｓ ａ Ｍ ｒ ｈ ｗ和 Ｄ ｖｄ Ｇ ｒ ｎ ： 系 ａｉ ａｌ ） 体 ａ
结构 是一 个抽 象 的系统 规 范 （ ａｅ ｏ ） ， 些 Ｈ ｙ ｓＲ ｔ 等 这 ｈ
３ 协 作开发—— 现在早 就过 了软件 天才们 “ ． 单
打 独斗 ” 的时 代 ， 稍有 规模 的软 件 系统 ， 必定是 多人
件设计 过程 中的一个 层 次 ， 超越 算法设 计 和数 据 它
式． 就象用 建设 摩天 大楼 的方 法设计 建造 一栋 简单
的平 房一 样 ， 必然会 造成设 计 和施 工过程 的极 大浪 费。 另外 ， 软件 系统 的运行 是要 消耗系统 资源 的 ， 因
此． 节约 系统 资源也 是体 系结 构设计 需 要考虑 的一
都 是体系结构设计 需要优 先考虑 的问题 。
５ ．易于扩展—— 软 件技 术是不 断进 步的 ， 户 用 的功能需 求 也可能 随 时变化 ． 一个 软件 系统 必须 具
很 多的重要 决定需 要在 体 系结构 设计 阶段 作 出 ， 而
一
有 较强 的扩 展性能 ． 能使 它具有 较 长的使 用生命 才 周期。 一个好 的体 系结 构 ， 在进 行功 能扩展 时 ， 能 应
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– 不必为构建基本结构花费过多精力 – 有利于集中精力挖掘软件独特的商业价值 – 缩短软件投放市场的时间 – 编程效率明显提高，软件质量得到了相应的保证。
中的任何一台计算机上
• 组件技术是构造多层体系结构的基础 • 组件不同于传统的模块或类，它具有依照COM、CORBA
或Javabean特征所规定的接口。
– 独立于语言，在组建应用程序时仅通过接口访问组件，不 涉及组件的内部细节，是保障软件安全和升级的最好手段
暴露出它的弊端
• 由于客户端包含业务逻辑且应用程序必须安装在客户端 • 一旦业务逻辑发生变化必须更改所有客户端程序，给系
统维护带来很大的困难。
5
9.1 软件开发体系结构概述
• Client/Server结构其特点是将用户的界面操作、业 务逻辑放在客户端操作，而将数据操作放在服务器 端处理。在这种体系结构中：
– 无法确保数据访问的安全（从客户程序中可以得到数 据库密码）
– 网络资源消耗较大（因为要保持数据库联接、数据频 繁在网络中传递）
– 服务器负担过重（因为它要处理所有客户机的请求） – 升级不够方便（一旦用户的业务逻辑发生变化，必须
更改所有客户机的软件）。
• Internet的发展给传统应用软件的开发带来了深刻的 影响。一种新的、更具生命力的体系结构被广泛采 用，这就是“三层/多层计算”框架
资源, 如 Oracle、Sybase、Sql-Server数据库和数据文件 等
9
9.1.1 三层/多层结构
在三层体系结构中
客户（请求信息）、程序（处理请求）和数据（被操作）被物理地隔离。 把显示逻辑从业务逻辑中分离出来，业务逻辑层处于中间层，不需关心由哪
种类型的客户来显示数据，也与后端系统保持相对独立性，有利于系统扩展。 具有更好的移植性，可以跨平台工作。安全性更易于实现。
6
9.1 软件开发体系结构概述
• 9.1.1 三层/多层结构 • 9.1.2 组件技术 • 9.1.3 数据库技术
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9.1.1 三层/多层结构
• 表现层
– 信息浏览，服务定位 – 主要实现用户界面，保证用户界面的友好
性、统一性，也叫GUI层 – 总是与业务处理层打交道，不直接与数据
服务层打交道，为客户提供输入\输出数据 的界面 – 典型应用是网络浏览器和胖客户（如Java程 序、Delphi程序）
数据库系统及应用
第九章 软件开发体系结构
• 9.1 软件开发体系结构概述 • 9.2 C/S体系结构 • 9.3 B/S体系结构 • 9.4 常用开发体系结构 • 本小结
2
9.1 软件开发体系结构概述
• 九十年代之前，开发人员通过集成本地系统服务来构建 应用程序。在这种模式下：
– 通过嵌入式或自含式语言访问后台数据库。 – 如嵌入式C或COBOL开发访问ORACLE数据库的应用程序系统； – 使用Foxpro开发访问Foxpro数据库的应用程序系统。
多层应用程序的体系结构的优点：
业务规则集中、瘦客户体系结构 自动错误调和、负载平衡 可重用性、灵活性 可管理性、易维护性一系列优良的特性
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9.1.2 组件技术
• 组件是指在采用组件技术开发的软件中，为实现一定的 功能而独立编译的模块或类。
• 基于组件化的程序设计思想
– 将复杂的应用程序分解为一些小的、功能单一的组件模块 – 这些模块可运行在同一台计算机上，也可分散运行在网络
– 该体系结构要求主机具有很高的性能 – 随着PC机的广泛应用，该结构逐渐被淘汰
4
9.1 软件开发体系结构概述
• 在80年代中期出现了Client/Server分布式计算 结构，客户机发出SQL请求，被数据库服务器 响应并进行处理，客户机在接收到被处理的数 据后实现显示和业务逻辑。
– Client/Server结构因其灵活性得到广泛的应用 – 当越来越多的用户访问数据库中的数据时，该模式
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9.1.1 三层/多层结构
三层体系结构是多层体系结构的基础
层是一个逻辑的概念，将“客户/服务器”的关系用“请求/服务于该 请求”的关系来描述
将网络上发出请求的机器认为是客户机，将响应该请求的机器认为是 服务器，网络上有的机器既是客户机又是服务器。
使用多层体系构架模型，可将系统需求划分成可以明确定义的服务
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9.1.1 三层/多层结构
• 业务逻辑层
– 负责从数据层获取适当格式的数据并执行最后的合法 性检查(也叫执行业务规则)
– 实现客户的全部业务逻辑 – 典型应用是Web服务器和运行业务代码的应用程序服务
器。
• 数据层
– 实现数据定义、存储、备份、检索等功能 – 主要由数据库系统实现 – 典型应用是关系型数据库和其他后端（back-end）数据
三层体系结构将组件作为中间层，其作用相当于分担了C/S结构中C（客 户）和S（服务器）的部分工作，跟C/S结构相比
在安全性、并发度方面有了明显的改善，软件的升级也容易实现 实现组件的方法有COM（只用于Window平台）、Corba（用于跨平台，主要
用于Unix平台）和Internet网络中基于Java环境的Enterprise Java Bean
例如事务服务、名字服务等，将这些服务以组件的形式实现 一个组件可以实现系统中的一种或者多种服务，是这些服务的物理封
装。 根据系统的功能、性能等各方面的需求，系统管理员可以在网络上灵
活的部署这些组件，并且根据业务的改动灵活地对这些服务组件进行 修改，而不影响其它的组件，从而降低维护的费用
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9.1.1 三层/多层结构
3
9.1 软件开发体系结构概述
• 随着软件系统的规模和复杂程度的增加，软件体系 结构的选择比数据结构和算法的选择更为重要。
• 软件体系结构是构件的集合，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
• 最初的软件体系结构是客户表示、数据和程序集中 放在主机上，主机负责处理所有的业务，客户通过 终端完成对远程数据库的访问