软件体系结构-分层系统风格
软件结构设计--分层系统风格讲义(ppt 18页)
情况5：具有两个N层结构的相互通信的堆栈。
堆栈1
堆栈2
层N
层N
层N-1
请求
层N-1
通知
响应
层2
层2
层1
传递
层1
4.5分层系统风格
●什么是分层式体系结构？
●分层风格的主要特征是什么？
●使用层次设计的软件有怎样的结构特性？ ●分层系统的体系结构的优点有哪些？ ●分层系统的体系结构的缺点有哪些？
在简单的层次结构中，有以下两种情况：
情况1：用户对层N产生需求，但层N不能独立完成 这个请求，所以它调用层N-1的相应操作服务。在 处理过程中又进一步向层N-2发出请求，以此类 推， 最终达到层1。
情况2：从层1开始的自底向上的操作链过程。பைடு நூலகம்
情况3：如果层N-1能够满足要求，顶层的请求仅到 达层N-1就足够了，不需要再向下层分解和传递。
所谓分层式体系结构，是按层次组织 软件的一种软件体系结构，其中每一层软 件建立在低一层的软件层上。
包含许多应用系统
应用层
包含多个可复用构件库系统
构件层
。 。 。
分层风格适用于可以按照层次结构来组织不 同类别的相关服务的应用程序。
使用
客户
高
层N
分层模型
层N-1
。 。 。
层1
低
4.5分层系统风格
●什么是分层式体系结构？ ●分层风格的主要特征是什么？ ●使用层次设计的软件有怎样的结构特性？ ●分层系统的体系结构的优点有哪些？ ●分层系统的体系结构的缺点有哪些？
在实现体系结构的技术能力方面，分 层模式对抽象，信息隐藏，关注点分离， 模块化，耦合和内聚，充分性、完整性和 原始性的实现有益处。在非功能性属性方 面，有益于易修改性、互操作性、可测试 性和可重用性。
软件架构模式—分层模式
软件架构模式—分层模式架构模式是什么 软件架构模式，诞⽣于软件开发的最⼤难题——需求变更。
由于需求变更，导致了⼤量项⽬因为超出预算的⼈⼒、时间⽽归于失败。
软件开发成本有限的，但需求变更似乎是⽆限的，这成为了⼀个⾮常难解决的问题。
软件需求变更的结果，基本上就是对于软件代码的修改。
⽽软件代码的修改却是程序员们最头疼的事情。
因为⼀些⼤型系统，其代码根本就⽆法完全看懂，即便能了解部分细节，在着⼿修改的时候，也会碰到“触⼀发⽽动全⾝”的问题：因为有些功能的修改，需要修改整个系统的很多部分，导致了⽆穷的BUG。
另外⼀个致命的问题，就是在紧迫的时间内，对于代码的修改往往只能依赖有限的⼀个或⼏个程序员，只有他们对系统是最熟悉的。
但是⾯临巨⼤的⼯作量，⼏乎⽆法让更多的程序员参与进来，其他⼈只能⼲瞪眼。
⼀旦熟悉系统的程序员离职，有可能就代表了整个系统⽆法维护。
即便是系统能分割给⼏个⼈负责，在“集成”⼏个部分的代码的时候，其调试和除错的⼯作，⼜常常是旷⽇持久的，因为那些从来没协作过的代码，隐藏着⼤量的误解和不兼容问题。
——这⼀切的根源，其实只是⼀个最简单的事实，就是系统中对于“代码耦合”的结构问题。
糟糕的代码耦合让整个系统变得难以理解、难以修改、难以分⼯、难以集成。
针对代码耦合的问题，软件界进⾏了⼤量的理论研究和实践，最后发现：系统的架构设计，是改善耦合的最好⽅式。
架构设计的本质，就是： 划分耦合的单位——也就是划分模块。
系统应该划分成什么样的模块，代表了设计者对于系统应对的需求的基本理解。
⼀旦能清晰的划分出模块了，其代码耦合就有了最基本的范围。
⽽模块本⾝也是提⽰程序员理解系统的基本单位。
规范耦合的形式——代码耦合的形式有很多种，如直接调⽤、事件响应、消息队列等等，这些形式提供了代码耦合的不同特征。
直接调⽤的代码在静态阅读的时候⾮常容易理解，⽽事件响应则提供了运⾏时耦合的好处。
耦合的形式还有另外⼀层含义，就是代码耦合的规范：那些模块之间应该直接耦合，哪些不能耦合，是否应该加⼊中间层次等等。
软件体系结构_第二章软件体系结构的风格与模式
软件体系结构_第二章软件体系结构的风格与模式软件体系结构是指软件系统在运行时所表现出来的组成部分之间的关系。
在软件设计和开发过程中，选择适合的体系结构风格与模式对于实现系统的可扩展性、可维护性和可靠性等方面的要求非常重要。
本章将介绍一些常见的软件体系结构风格与模式。
1. 分层体系结构（Layered architecture）分层体系结构是一种自顶向下的体系结构风格，它将软件系统划分为多个分层，每个分层只与其相邻的分层进行通信，并且每个分层都具有一定的功能和责任。
分层体系结构能够有效地提高系统的模块化程度，降低系统的复杂性。
2. 客户/服务器体系结构（Client/Server architecture）客户/服务器体系结构是基于分布式计算的一种体系结构风格，其中客户端和服务器端是相对的角色。
客户端负责用户界面和用户交互，而服务器端负责数据存储和业务逻辑。
客户/服务器体系结构能够提高系统的可扩展性和性能。
3. 事件驱动体系结构（Event-Driven architecture）事件驱动体系结构是一种基于事件和消息的体系结构风格，其中组件之间通过事件和消息进行通信和协作。
事件驱动体系结构能够实现松耦合，提高系统的灵活性和可扩展性。
4. MVC模式（Model-View-Controller pattern）MVC模式是一种软件设计模式，用于将用户界面、数据处理和业务逻辑相分离，使每个部分可以独立变化。
模型（Model）表示应用程序的数据和业务逻辑，视图（View）表示用户界面，控制器（Controller）负责接收和处理用户的输入。
MVC模式能够提高系统的可维护性和可重用性。
5. 微服务架构（Microservices architecture）微服务架构是一种将系统划分为多个小型、自治的服务的体系结构风格。
每个服务都可以独立地开发、部署和扩展，并且通过轻量级的协议进行通信。
微服务架构能够提高系统的灵活性和可扩展性。
软件体系结构风格
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目 录
• 软件体系结构概述 • 集中式软件体系结构 • 层次式软件体系结构 • 分布式软件体系结构 • 面向服务的软件体系结构 • 软件体系结构风格的比较与选择
01
软件体系结构概述
软件体系结构的定义
01
软件体系结构是指软件系统的组 织结构，包括各个组成部分之间 的关系和约束，以及系统的设计 原则和模式。
缺点
层次式软件体系结构的缺点是可能会 导致信息隐藏和难以理解的问题，同 时，由于需要遵循特定的通信协议和 接口规范，开发难度相对较大。Βιβλιοθήκη 04分布式软件体系结构
分布式软件体系结构的特点
分布式软件体系结构是一种由多个自主计算单元组成的系统，这些单元通过网络相 互通信并协同工作。
分布式软件体系结构具有高度的可扩展性和灵活性，可以随着业务需求的变化而进 行调整。
05
面向服务的软件体系结构
面向服务的软件体系结构的特点
服务性
通信性
面向服务的软件体系结构强调软件组件的 松散耦合，以便更好地实现服务的复用和 组合。
面向服务的软件体系结构中的服务之间通 过消息传递进行通信，实现异步或同步的 交互。
中立性
可组合性
面向服务的软件体系结构中的服务是中立 的，不依赖于特定的技术和平台，以便更 好地跨平台和跨技术实现服务复用。
Java虚拟机
Java虚拟机（JVM）也是一种典型的层次式软件体系结构，它包括Java虚拟机 和Java平台两部分，其中Java虚拟机包括运行时数据区、垃圾回收器、执行引 擎等层次。
层次式软件体系结构的优缺点
优点
层次式软件体系结构具有清晰的结构 、易于维护和扩展、可重用性高等优 点。同时，它也支持分布式计算和异 构系统集成。
软件体系结构风格
软件体系结构风格软件体系结构风格是指在软件系统的设计中，通过一系列的模式、原则和规范来组织和管理系统的各个组成部分之间的关系和交互方式。
不同的体系结构风格可以根据不同的需求和目标来选择和应用，从而达到更好的系统可扩展性、可重用性和可维护性。
下面将介绍几种常见的软件体系结构风格。
分层体系结构是将软件系统划分为几个相互独立的层次，每个层次都靠近系统的用户界面。
每个层次都依赖于较低层次，并提供给更高层次的功能。
这种风格可以实现系统的可复用性和可重用性，使得不同层次的变更不会影响到其他层次的结构和功能。
客户端-服务器体系结构是将软件系统划分为两个主要部分：客户端和服务器。
客户端负责与用户交互和显示信息，而服务器负责处理业务逻辑和数据存储。
这种风格可以实现系统的分布式处理，提高系统的性能和可伸缩性。
面向对象体系结构是将软件系统划分为一组相互协作的对象，并通过消息传递来进行通信和交互。
每个对象都具有自己的状态和行为，并通过继承和组合来扩展和重用现有的对象。
这种风格可以实现系统的可维护性和可拓展性，提高系统的复杂性和可重用性。
事件驱动体系结构是基于事件和事件处理的软件设计方法。
系统中的各个组成部分都可以作为事件的发布者或订阅者，通过触发事件和处理事件来实现系统的功能和交互。
这种风格可以实现系统的松散耦合和可扩展性，提高系统的灵活性和响应性。
数据驱动体系结构是基于数据流和数据处理的软件设计方法。
系统中的各个组成部分都可以作为数据的生产者或消费者，通过传递数据和处理数据来实现系统的功能和交互。
这种风格可以实现系统的高效率和低耦合，提高系统的可重用性和可维护性。
总结起来，软件体系结构风格是指在软件系统的设计中，根据不同的需求和目标选择和应用一系列的模式、原则和规范来组织和管理系统的各个组成部分之间的关系和交互方式。
通过选择适合的风格，可以提高系统的可扩展性、可重用性和可维护性，从而更好地满足用户的需求。
软件体系结构总结
软件体系结构总结引言软件体系结构是指对软件系统概要设计的抽象表示，它定义了系统的结构组成、各个组件之间的关系以及与外部环境的交互方式。
在软件开发过程中，合理的软件体系结构设计能够提高系统的可维护性、扩展性和复用性。
本文将从软件体系结构的概念、常见的体系结构风格以及体系结构设计原则进行总结。
软件体系结构概念软件体系结构是对软件系统进行高层次抽象的表示，能够描述系统的组成部分以及这些部分之间的关系。
它提供了一个框架，用于指导软件系统的开发和演化。
软件体系结构通常包括以下几个方面的描述：1.结构元素：指系统中的组件、连接器和配置。
组件是系统中的可替换部分，连接器是组件之间进行通信和协作的媒介，配置是组件和连接器的物理安排。
2.组件关系：描述组件之间的静态关系，比如依赖关系、聚合关系、继承关系等。
3.交互方式：描述组件和连接器之间的动态交互方式，包括数据流、控制流和事件触发等。
4.分析视图：描述软件体系结构的静态特性，通过分析视图可以发现系统中的潜在问题和风险。
5.设计视图：描述软件体系结构的具体设计方案，包括组件和连接器的具体实现细节。
常见的体系结构风格在软件体系结构设计中，常见的体系结构风格包括以下几种：1.面向对象体系结构：基于面向对象编程思想，将系统分解为一系列的对象，每个对象封装了数据和操作，通过消息传递进行通信和协作。
2.分层体系结构：将系统分为多个层次，每个层次都有特定的功能和责任，上层层次使用下层层次提供的服务。
3.客户端-服务器体系结构：将系统分为客户端和服务器，客户端发送请求，服务器进行处理并返回结果。
4.数据流体系结构：以数据流为中心，将系统划分为一系列的数据流和处理器，数据流通过处理器进行转换和处理。
5.发布-订阅体系结构：基于事件驱动的编程模式，组件之间通过发布者-订阅者模型进行通信。
不同的体系结构风格适用于不同的应用场景，根据系统的需求和特点选择合适的体系结构风格是非常重要的。
[软件体系结构]第3章_软件体系结构风格解析
![[软件体系结构]第3章_软件体系结构风格解析](https://img.taocdn.com/s3/m/f77ae262b9d528ea80c77912.png)
第3章 软件体系结构风格 ◇ 分层系统的优点
3.2 经典软件体系结构风格
◎ 利于问题的分解
•支持逐级抽象的方式进行系统设计，使设计者可 以把一个复杂系统按递增的步骤进行分解。
◎ 可修改性强
•每一层至多和相邻的上下层交互，因此功能的改 变最多影响相邻的上下层；
第3章 软件体系结构风格 ◇ 经典的体系结构风格
3.1 软件体系结构风格概述
◎ 数据流风格：批处理序列；管道/过滤器。 ◎ 调用/返回风格：主程序/子程序；面向对象风格；层
次结构。
◎ 独立构件风格：进程通讯；事件系统。 ◎ 虚拟机风格：解释器；基于规则的系统。 ◎ 仓库风格：数据库系统；超文本系统；黑板系统。
这种风格建立在数据抽象和面向对象的基础上， 数据的表示方法和它们的相应操作封装在一个 抽象数据类型或对象中。 构件就是对象，或者说是抽象数据类型的实例 连接件就是过程(方法)调用
第3章 软件体系结构风格 3.2 经典软件体系结构风格
◇ 数据抽象和面向对象组织
面向对象典型特性：
封装
私有 — 实现信息隐藏 公有 — 对外接口，易于维护和修改
第3章 软件体系结构风格 3.2 经典软件体系结构风格
◇ 数据共享风格（仓库与黑板）
黑板系统风格的系统由3部分组成：
知识源：与特定应用相关的独立的知识包(parcel)，是 中央数据单元的信息来源。它们不直接交互，是通过中 央数据单元的协调来完成相互之间的交互。
中央数据单元（黑板）：系统的核心组成部分，包含系 统要处理的数据以及求解问题的状态数据。按照某些数 据结构方式来组织，可以根据知识源信息的变化被修改。
◎ 整体效率降低
第7章软件体系结构风格与设计模式
第7章软件体系结构风格与设计模式软件体系结构风格和设计模式是软件开发中非常重要的概念。
软件体系结构风格是指一种通用的架构模式，它定义了软件系统中各个组件之间的关系和交互方式，从而使系统更具有可伸缩性、可维护性和可重用性。
而设计模式则是针对特定问题的解决方案，它提供了一套经过验证的重复使用的设计解决方案。
常见的软件体系结构风格包括客户-服务器架构、分层架构、面向服务架构和事件驱动架构等。
每种架构风格都有其特定的优势和适用场景。
客户-服务器架构是最常见的架构风格之一，它将一个软件系统划分为客户端和服务器端两个部分。
客户端负责与用户进行交互，而服务器端负责处理客户端的请求并提供相应的服务。
这种架构风格适用于用户和服务器之间需要传输大量数据的系统，例如网页应用程序和数据库系统。
分层架构是将一个软件系统划分为多个层次的架构风格。
每个层次都有特定的功能，通过定义明确的接口进行通信。
这种架构风格使得系统各个层次的组件可以独立地进行修改和扩展，提高了系统的可维护性和可扩展性。
常见的分层架构包括三层架构和MVC架构。
面向服务架构（SOA）是一种基于服务的架构风格，它将一个软件系统划分为多个独立的服务，并通过定义明确的接口和协议进行通信。
这种架构风格使得系统可以通过组合现有的服务来构建更复杂的功能，提高了系统的可重用性和灵活性。
常见的面向服务架构包括微服务架构和企业服务总线（ESB）。
事件驱动架构是一种基于事件和消息传递的架构风格，它将一个软件系统划分为多个组件，这些组件通过事件和消息进行交互。
这种架构风格使得系统可以响应各种事件和消息的变化，提高了系统的灵活性和可扩展性。
常见的事件驱动架构包括消息队列和发布-订阅模式。
设计模式是针对特定问题的解决方案，它提供了一套经过验证的重复使用的设计解决方案。
常见的设计模式包括单例模式、工厂模式、观察者模式和装饰者模式等。
每个设计模式都有其特定的应用场景和解决方案，可以帮助开发人员更好地设计和实现软件系统。
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所谓分层式体系结构，是按层次组织软 件的一种软件体系结构，其中每一层软件 建立在低一层的软件层上。
包含许多应用系统
应用层
包含多个可复用构件库系统
构件层
。
。
。
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分层风格适用于可以按照层次结构来组织不 同类别的相关服务的应用程序。
使用
客户
高
层N
分层模型
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层N-1
。 。 。
●什么是分层式体系结构？
●分层风格的主要特征是什么？
●使用层次设计的软件有怎样的结构特性？ ●分层系统的体系结构的缺点有哪些？ ●分层系统的体系结构的缺点有哪些？
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分层风格的体系结构的缺点：
• 应当如何界定层次间的划分是一个较为复杂的问 题。
• 更改行为的重叠。 • 降低效率。 • 不必要的工作。 • 难以认可层的正确粒度。
• 由于对层次的邻接层数目进行了限制，所以系统 易于改进和扩展。
• 每一层的软件都易于重用，并可为某一层次提供 多种可互换的具体实现。
• 分层系统所支持的设计体现了不断增加的抽象层 次，这样，一个复杂问题的求解被分解为一系列 递增的步骤。
• 标准化支持。
• 局部依赖性。
• 可替换性。
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4.5分层系统风格
调用下层部件
层N-1
。 。 。
层2
层内部件可以交互
层1
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4.5分层系统风格
●什么是分层式体系结构？
●分层风格的主要特征是什么？
●使用层次设计的软件有怎样的结构特性？ ●分层系统的体系结构的优点有哪些？ ●分层系统的体系结构的缺点有哪些？
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在简单的层次结构中，有以下两种情况：
情况1：用户对层N产生需求，但层N不能独立完成 这个请求，所以它调用层N-1的相应操作服务。在 处理过程中又进一步向层N-2发出请求，以此类 推， 最终达到层1。
层1
低
5
4.5分层系统风格
●什么是分层式体系结构？ ●分层风格的主要特征是什么？ ●使用层次设计的软件有怎样的结构特性？ ●分层系统的体系结构的优点有哪些？ ●分层系统的体系结构的缺点有哪些？
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分层结构的主要特征是第J层的服务只被第J+1 层使用——层之间没有进一步的依赖关系。
访问
层N
情况2：从层1开始的自底向上的操作链过程。
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情况3：如果层N-1能够满足要求，顶层的请求仅到 达层N-1就足够了，不需要再向下层分解和传递。
情况4：层1检测到一个事件，但并没有一直传到顶 层，而是仅仅向上传到部分层就停止了。
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情况5：具有两个N层结构的相互通信的堆栈。
堆栈1
堆栈2
层N
层N
层N-1
请求
层N-1
通知
响应
层2
层2
层1
传递
层1
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4.5分层系统风格
●什么是分层式体系结构？
●分层风格的主要特征是什么？
●使用层次设计的软件有怎样的结构特性？ ●分层系统的体系结构的优点有哪些？ ●分层系统的体系结构的缺点有哪些？
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分层风格的体系结构的优点：
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在实现体系结构的技术能力方面，分层 模式对抽象，信息隐藏，关注点分离，模 块化，耦合和内聚，充分性、完整性和原 始性的实现有益处。在非功能性属性方面， 有益于易修改性、互操作性、可测试性和 可重用性。
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谢谢！
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4.5分层系统风格
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制作：邵强 主讲：邵强
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要构造一门复杂系统的比较正规的理论， 有一条路就是求助于层级理论…我们可以 期望，一个复杂性必然是从简单系统进化 而来的，在这个世界中，复杂系统就是层 级结构的。
——诺贝尔奖获得者赫伯特.A.西蒙
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4.5分层系统风格
●什么是分层式体系结构？ ●分层风格的主要特征是什么？ ●使用层次设计的软件有怎样的结构特性？ ●分层系统的体系结构的优点有哪些？ ●分层系统的体系结构的缺点有哪些？