应用软件集成体系结构
体系结构设计方法的发展及应用
体系结构设计方法的发展及应用一、引言体系结构设计是软件工程领域中的重要环节，它决定了软件系统的整体结构和组织方式。
随着软件规模的不断扩大和复杂性的增加，体系结构设计方法也在不断发展和演进。
本文将从体系结构设计方法的发展历程和应用领域两个方面进行探讨。
二、体系结构设计方法的发展1. 结构化方法结构化方法是早期的体系结构设计方法，它将软件系统分解为各个模块，并定义模块之间的接口和关系。
该方法适用于简单的软件系统，但在处理复杂系统时存在一些局限性，如模块之间的耦合度较高，难以进行灵活的修改和扩展。
2. 面向对象方法随着面向对象编程的兴起，面向对象方法开始在体系结构设计中得到广泛应用。
面向对象方法通过将系统抽象为对象和类的集合，强调系统的模块化、可重用性和可扩展性。
它提供了更好的封装性和继承性，使得系统更易于维护和演化。
3. 基于组件的方法基于组件的方法是体系结构设计方法的一种新趋势。
它将软件系统分解为独立的、可重用的组件，并通过定义组件之间的接口和协议来实现系统的功能。
基于组件的方法可以提高软件系统的可维护性和可扩展性，同时也有利于系统的复用和集成。
4. 服务导向架构（SOA）服务导向架构是一种面向服务的体系结构设计方法。
它将系统抽象为一组相互协作的服务，并通过定义服务之间的接口和通信协议来实现系统的功能。
SOA强调松耦合和可插拔性，使得系统更易于扩展和集成。
三、体系结构设计方法的应用1. 企业级应用体系结构设计方法在企业级应用中得到了广泛应用。
企业级应用通常具有复杂的业务逻辑和大量的数据处理需求，体系结构设计的合理与否直接影响系统的性能和可维护性。
通过采用适当的体系结构设计方法，可以提高系统的稳定性和可扩展性，降低系统的维护成本。
2. 分布式系统随着互联网的迅速发展，分布式系统成为了越来越多的应用需求。
分布式系统面临着网络延迟、节点失效等问题，体系结构设计需要考虑到这些因素。
通过采用分布式的体系结构设计方法，可以实现系统的高可用性和可伸缩性，提高系统的性能和容错能力。
集成体系结构及类型
帧中继 帧中继是分组交换的同时时，其目的是提高分组交换的速度。帧中继
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软件体系结构
一、什么是C/S和B/S第一、什么是C/S结构。
C/S （Client/Server）结构，即大家熟知的客户机和服务器结构。
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。
传统的C／S体系结构虽然采用的是开放模式，但这只是系统开发一级的开放性，在特定的应用中无论是Client端还是Server端都还需要特定的软件支持。
由于没能提供用户真正期望的开放环境，C/S结构的软件需要针对不同的操作系统系统开发不同版本的软件，加之产品的更新换代十分快，已经很难适应百台电脑以上局域网用户同时使用。
而且代价高，效率低。
如我院使用的上海超兰公司“案件统计”管理软件就是典型的C／S体系结构管理软件。
第二、什么是B/S结构。
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。
软件体系结构
软件体系结构◇软件体系结构概论◇软件体系结构建模◇软件体系结构风格◇软件体系结构描述◇动态软件体系结构◇Web服务体系结构◇基于体系结构的软件开发◇软件体系结构的分析与测试◇软件体系结构评估◇软件产品线体系结构软件危机的表现◎软件成本日益增长◎开发进度难以控制◎软件质量差◎软件维护困难软件危机的原因◎用户需求不明确◎缺乏正确的理论指导◎软件规模越来越大◎软件复杂度越来越高◎构件的定义构件是指语义完整、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、通讯接口和实现代码的复合体。
构件模型的三个主要流派OMG（Object Management Group，对象管理集团）的CORBA（Common Object Request Broker Architecture，通用对象请求代理结构）Sun的EJB（Enterprise Java Bean）Microsoft的DCOM（Distributed Component Object Model，分布式构件对象模型）。
构件获取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，得到可重用的构件；2. 通过遗留工程，将具有潜在重用价值的构件提取出来，得到可重用的构件；3. 从市场上购买现成的商业构件，即COTS（Commercial Off-The-Shell）构件；4. 开发新的符合要求的构件。
构件管理◎构件描述◎构件分类与组织◎人员及权限管理构件描述构件模型是对构件本质的抽象描述，主要是为构件的制作与构件的重用提供依据；构件分类与组织◇关键字分类法◇刻面分类法◇超文本组织方法人员及权限管理一般来讲，构件库系统可包括五类用户，即注册用户、公共用户、构件提交者、一般系统管理员和超级系统管理员。
构件重用◎检索与提取构件◎理解与评价构件◎修改构件◎构件组装构件重用理解与评价构件◇构件的功能与行为◇相关的领域知识◇可适应性约束条件与例外情形◇可以预见的修改部分及修改方法构件组装◇基于功能的组装技术◇基于数据的组装技术◇面向对象的组装技术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—概述
软件体系结构目录第一章软件体系结构概述 (3)1.软件体系结构定义 (3)2.软件体系结构内容 (3)3.UML (4)4.抽象、接口、高内聚、低耦合常用概念 (4)第一章软件体系结构概述1.软件体系结构定义Architecture Styles，定义为根据结构组织模式构成的软件系统族，表达了部件和他们之间的关系。
例如客户/服务器（Client /Server）结构、浏览器/服务器（Browser/Server）结构等。
2.软件体系结构内容1.体系结构风格（Architecture Styles）体系结构风格是描述特定系统组织方式的惯用范例，强调组织模式和惯用范例。
组织模式即静态表述的样例，惯用范例则是反映众多系统共有的结构和语义。
通常，体系结构风格独立于实际问题，强调了软件系统中通用的组织结构，比如管道线，分层系统，客户机-服务器等等。
体系结构风格以这些组织结构定义了一类系统族。
2. 设计模式（Design Pattern）设计模式是软件问题高效和成熟的设计模板，模板包含了固有问题的解决方案。
设计模式可以看成规范了的小粒度的结构成分，并且独立于编程语言或编程范例。
设计模式的应用对软件系统的基础结构没有什么影响，但可能对子系统的组织结构有较大影响。
每个模式处理系统设计或实现中一种特殊的重复出现的问题。
例如，工厂模式，它为解决抽象部分和实现部分独立变化的问题提供了一种通用结构。
因此，设计模式更强调直接复用的程序结构。
3. 应用框架（Application Framework）应用框架是整个或部分系统的可重用设计，表现为一组抽象构件的集合以及构件实例间交互的方法。
可以说，一个框架是一个可复用的设计构件，它规定了应用的体系结构，阐明了整个设计、协作构件之间的依赖关系、责任分配和控制流程，表现为一组抽象类以及其实例之间协作的方法，它为构件复用提供了上下文(Context)关系。
在很多情况下，框架通常以构件库的形式出现，但构件库只是框架的一个重要部分。
面向CIMS企业的应用集成平台体系结构
第３ ０卷第 ４期
２０ ０ ２年 ４月
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面 向 Ｃ ＭＳ企 业 的应 用 集 成 平 台体 系结 构 Ｉ
严隽薇 ， 志斌 ， 董 戴毅茹 ，王 坚
（ 同薪大学 Ｃ ＭＳ Ｉ 研究中心， 上悔 ２０ ９ ） ００ ２
摘要 ： 企业 的 ＣＩ ＭＳ集成 已经从单纯 的信息集成 向过程 集成和企业 问的集 成发展 ， 因此 迫切需 要研究 支持面 向
Ｃ ＭＳ企业集 成的软件支持系统 提 出了一个面 向 Ｃ ＭＳ企业集成的应用集成平 台系统 Ｃ Ｐ ． Ｉ Ｉ ＥＩＳ 它是一个三层 结 构， 即应用 系统 层 、 组件系统层和数据通信层 ． 中对 Ｃ ＩＳ的体 系结构进行 了详细探讨 ， 给出 了 Ｃ ＩＳ的初 文 ＥＰ 并 ＥＰ
ｔｒ ｆ ＥＩＳ ｉ ｄ． ｂｄｉ ｅａｌＡｔ ａｔｔｅｄｖ ｌｐｎ ｕｅｏ Ｐ ｓ ｅ Ｃ ｅ ｎｄ ｔｉ ｌｓ ｈ ｅｅ ｉｇｍｅｈ ｆ ＥＩＳ ｉ ｃｎ ｅ ｅ ｏ ｔｅ ０ Ｃ Ｐ ｓ ｏ ｃｉ ｄ ｄ ｖ
Ｋ ｙｗｏｄ ：ｎｅｐｉ ｔｇａｏ ； ｏ ｐ ｔｒｉ ｅｒｔ ｎｕａｔｒ ｇｓｓ ｍ（ Ｉ ） ｉｔ ｒｔ ｎｐａ ｏｍ ｅ ｒｓ ｅｔ ｒ ｅｉ ｅｒｔ ｎ ｃｍ ｕｅ ｔｇａｅ ｍａ ｆ ｕｉ ｙｔ ＣＭＳ ；ｎｅ ａｉ ｌｔ ｒ ｒ ｓ ｎ ｉ ｎ ｄ ｃ ｎ ｅ ｇ ｏ ｆ 实施 ＣＩ ＭＳ的 关键 在 于 集 成 ， 成 首 先 是 信 息 集 成 ． 场 竞 争 的 日益 激 烈 ， 行 工 程 、 营 过 程 重 集 市 并 经 组【 、 敏捷 制造 等先进 制 造模式 的 出现 ， 企 业 的 Ｃ ＭＳ集成 从单 纯 的信息 集成 向过 程集成 和企 业 间 要求 Ｉ 的集 成发展 从企业 实施 Ｃ ＭＳ的经 验总结 可 知 道 ， Ｉ 快速 高效地实 施 企业 Ｃ ＭＳ需 要有 先进 的集成 工具 Ｉ 系统 ， 集成 平 台与集 成框 架 是有效 支持 Ｃ ＭＳ集 成 的工具 系统 ． 今 为 止 ， Ｉ 迄 还没 有 一 个 比较 完 善 的支 持 面
软件体系结构
软件体系结构软件体系结构质量属性：开发期质量:可扩展性，可复⽤性，可维护性等；运⾏期质量：正确性，健壮性，性能，可靠性，容错性，易⽤性，安全性，可移植性，兼容性。
设计原则：1. ⾯向接⼝编程（Program to interfaces, not to implementations）2. 多⽤组合，少⽤继承（Favor composition over inheritance）3. Principle of Least Knowledge(Law of Demeter)4. 单⼀职责原则（Single Responsibility Principle）：就⼀个类⽽⾔，应该仅有⼀个引起它变化的原因。
5. 开闭原则（Open-Closed Principle）：软件实体对扩展是开放的，但对修改是关闭的，即在不修改⼀个软件实体的基础上去扩展其功能。
抽象化是开闭原则的关键6. ⾥⽒代换原则（Liskov Substitution Principle）：在软件系统中，⼀个可以接受基类对象的地⽅必然可以接受⼀个⼦类对象。
⾥⽒代换原则是实现开闭原则的重要⽅法之⼀。
7. 依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle）：要针对抽象层编程，⽽不要针对具体类编程。
实现开闭原则的关键是抽象化，并且从抽象导出具体化实现，如果说开闭原则是⾯向对象设计的⽬标的话，那么依赖倒置原则就是⾯向对象设计的主要⼿段。
依赖注⼊：构造注⼊，设置注⼊，接⼝注⼊8. 接⼝隔离原则（Interface Segregation Principle）：使⽤多个专门的接⼝来取代⼀个统⼀的接⼝。
9. 分离关注点（Principle of Separation of Concerns）:"Organize software into separate components(pieces) that are as independent as possible."软件风格：Model-View-Controller(pattern)MVC模式（Model-view-controller）是软件⼯程中的⼀种软件架构模式，把软件系统分为三个基本部分：模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）MCV模式的⽬的是实现⼀种动态的程序设计，使后续对程序的修改和扩展简化，并且使程序某⼀部分的重复利⽤成为可能。
软件体系结构基本概念汇总
软件体系结构基本概念汇总这门课与UML建模，程序设计⽅法学⼀样。
都是站在⽐較⾼的⾓度来看整个软件结构。
并⾮对算法，或者语⾔的关注。
假设以后有志于成为软件架构师，就应该好好学这门课。
如今我把⾃⼰整理的这门课的资料与⼤家分享。
⼆、名词解释（每题2分，共20分）1、B/S（期中）答：浏览器/server风格,是三层应⽤结构的⼀种实现⽅式。
详细结构：浏览器/Webserver/数据库server。
2、C/S（期中）答：客户/server风格,是基于资源不正确等，且为共享⽽提出来的，定义了⼯作站怎样与server相连，以实现数据和应⽤分布到多个处理机上。
C/S体系结构有三个主要组成部分：数据库server、客户应⽤程序和⽹络。
3、HMB答：层次消息总线的软件体系结构风格（Hierarchical Message Bus—based Style）。
HMB风格基于层次消息总线。
⽀持构件的分布和并发，构件之间通过消息进⾏通信。
4、DSSA答：特定领域的软件体系结构（Domain Specific Software Architecture）就是在⼀个特定的领域中为⼀组应⽤提供组织结构參考的标准软件体系结构。
5、ADL（期中）答：软件体系结构描写叙述语⾔(Architecture Description Language)是⼀种形式化语⾔。
它在底层语义模型的⽀持下,为软件的概念体系结构建模提供了详细语法和框架。
6、XML答：可扩展标记语⾔（Extensible Markup Language），XML是W3C制定的作为Internet上数据交换和表⽰的标准语⾔，是⼀种同意⽤户定义⾃⼰的标记的元语⾔（Meta）。
7、ATAM答：体系结构权衡分析⽅法（Architecture Tradeoff Analysis Method），它是针对系统所使⽤或改动活动的⽀持程度，来推断该体系结构针对这⼀场景所代表的质量需求的满⾜程度的体系结构评估⽅法。
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3.3 分布式计算
网格计算
Grid称为网格计算 思想在于：将闲置在Internet各处的MIPS捆绑在一起加 以利用，以便用累积的计算能力来完成超级计算机的 任务。 网格计算主要应用在大批量的小任务，如：声视频点 播，具有突发的大量的资源需求，实时分布式仪表系 统等。 目前对网格的一般理解是指把整个互联网或某个区域 整合成统一的计算机系统。 网格的根本特征不在于规模，而是资源的广泛共享。
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信息系统集成
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3.1 概述
应用软件的计算模式
应用系统在某种计算问题的解决过程中，采用的对计算资源的组织、 调度上的某种有效方法。 计算资源是参与计算过程的所有资源：处理器、存储器、通信线路、 程序和数据等。 从发展历程看，应用系统的计算模式主要包括集中式和分布式计算。 20世纪80年代之前，人们深入思考的是如何充分利用计算资源。 近年来，网络技术的发展使得分布式计算技术成为核心技术。 工业化分布式计算技术的发展已经经历了两代：第一代分布式计算技 术是以支持信息共享为目标的面向过程的客户机/服务器技术；第二代 分布计算技术是以面向对象为主要特征的分布式对象技术。 当前以Internet为平台的Agent计算、网格计算等分布式计算技术逐步 深入的影响未来分布式计算技术的发展。
第三章 应用软件集成体系结构
概述 客户机/服务器模式 分布式计算 软件重用技术 中间件技术 J2EE应用架构 .NET应用架构 基于组件的软件开发
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3.1 概述
软件应用架构
20世纪60年代到70年代，软件危机使软件成本日益增长，开发速度难以 控制，质量无法保证，软件的维护困难等。------软件工程 软件工程发展初期，设计的重点是数据结构和算法的选择上。随着规模 和复杂度的变化，人们开始认识到软件架构的重要性。
用户交互界面
客 户 机
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信息系统集成
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3.2 客户机/服务器模式
B/S结构
Brower/Server 浏览器/服务器模式
数据库 客 户 机 客户操作系统 浏览器
服 数据库管理系统 务 网络操作系统 HTTP TCP/IP CGI IIOP Active X 数据库访问系统
HTTP TCP/IP
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信息系统集成
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3.2 客户机/服务器模式
两层C/S模式
C/S的核心特征是任务的分解，由不同的计算 资源承担任务，通过协作完成任务。 两层C/S模式是最早使用的C/S模式。
服 务 器
数据库 数据库管理系统
网络操作系统
Request
客户端操作系统 应用业务逻辑
Response
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信息系统集成
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3.3 分布式计算
分布式对象技术
分布式技术的应用使得系统规模越来越大。 网络间的异构问题必须解决。 分布式系统的复杂性使得系统的可靠性降低。 分布式软件的开发和维护成本高昂。 通过结合面向对象技术，实现分布式软件的可移植 性、互操作性、可靠性和可重用性。 屏蔽了不同系统间的差异和底层细节，减小分布式 系统开发难度，提高分布式软件的性能。 目前主流的有：COM/DCOM、Java、COBRA
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信息系统集成
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3.2 客户机/服务器模式
多层C/S模式中，应用系统被划分为
客户层：一般PC，通过浏览器与Web服务器联系， 访问Web服务器资源。 表示层：Web服务器，接受用户交互式操作，并 将操作请求传递给应用服务器。 业务逻辑层：应用服务支撑系统，分布式对象管 理容器，接受Web服务器的请求，执行业务逻辑 返回结果，与后台数据库绑定，一般将数据库资 源映射为数据对象。 数据管理层：数据库服务器。
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信息系统集成
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3.2 客户机/服务器模式
多层C/S结构的基本计算过程
对多层C/S模式的支持规范主要有Sun的J2EE和 微软的.NET。
数 据 库 服 务 器
数据库 数据库管理系统 网络操作系统 服务 客 户 机 客户操作系统 浏览器
请 求
应 用 服 务 器
应用逻辑 中间件管理容器 网络操作系统
Web 服 务
Request
Web支撑系统 网络操作系统 Request
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信息系统集成
3.2 客户机/服务器模式
多层C/S结构
B/S模式在构造复杂应用系统时，利用CGI等 技术开发部署很难提高系统运行效率。 现有的Web服务器支撑系统很难对各类中间 件进行有效的管理和组织，需要专门针对中 间件的支撑系统。 数据操纵的安全性很难保障。 应用系统被划分为：客户层、表示层、业务 逻辑层(应用层)、数据管理层(数据层)。
软件架构的作用
软件架构是系统环境中的一个高层概念，每个系统都有一个架构。架 构是用于表达整个系统的结构和行为的模型，表达系统如何满足其环 境上下文的要求，并表示主要的系统构件、其交互和依赖关系，以及 其操作所需满足的约束。
软件架构模型
研究软件架构的首要问题是如何表示软件架构，即如何对软件架构建 模。根据建模角度（侧重点）不同，通常将软件架构的模型分为5种： 结构模型、框架模型、动态模型、过程模型和功能模型。 最常用的是结构模型和动态模型。
Web 服 务 器
Web支撑系统 网络操作系统
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信息系统集成
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3.3 分布式计算
移动Agent
20世纪90年代初由General Magic 公司在推出商业 Telescript时提出的，主要思想在于：结合Agent技术 和分布式计算技术，将服务请求Agent动态移到服务 器端执行。使此Agent较少依赖网络传输，而直接面 对要访问的服务器资源，降低了对网络带宽的依赖。 移动Agent不需要统一调度，由用户创建的Agent，用 户可自行创建多个Agent，同时在一个或多个节点上 运行，形成并行求解能力。 可自行决定何时中断任务，并将自己转移到另一台机 器上。 具有自治性和智能路由的性能。
பைடு நூலகம்
软件架构的定义
将软件系统划分成多个模块，明确各模块之间的相互作用，组合起来实现 系统的全部特征，就是系统的架构。 软件架构为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象，并由构成 系统的元素的描述及元素的相互作用、元素集成的模式，以及这些模式的 约束组成。
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信息系统集成
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3.1 概述