第2章 软件体系结构风格3 - 基于StarBus的分布式应用开发
基于Starbus构建CORBA分布式应饪程序的研究与应用

存根 ( ) s
骨架 se tn (k l o ) e
,
\
、
端 O B负 责将 它们 编码 成 在 网络 上 可 以传 输 的格 R
摘要
基于 Sab s t u 构建 C R A分布式应用程序是 一项新 的技 术。介绍 了 C R A 的基 本原理及 S ru r OB OB t bs与 C R A 的关系 , a OB
探讨 了Sab s t u 在异构 网络分布式 系统 中的应用 , 出 了一种如 何使 用 Sab s来设 计 分布 式应 用 程序 的 方法 , 后讨论 了 r 提 t u r 最 Sabs在异构网络分布式系统 中的应用实例。 t u r 关键词 Sabs tru CRA O B 中间件 软总线 异构 网络
⑥
2 0 S i T c. nn . 0 6 c. eh E g g
基 于 Sab s 建 C R A分 布 式 应 用 tru 构 O B 程 序 的研 究 与 应 用
魏金 太 李红涛 王新生
( 河南科技大学 计算机科学 与技术 系, 阳 4 lo ; 山大学 信息科学与工程学院计算机科学与技术 系 ,秦皇岛 0 6 0 ) 洛 7o2燕 60 4
通 信 作 者 简 介 : 红 涛 (9 0 ) , 南 郑 州 人 , 士 生 , 究 李 18 一 男 河 硕 研 方 向 : 间件 技 术 。 中
于用 户来 说 , 比是 同一 个 系统 。 图 2给 出 了 客户 好 向对 象实 现 发送请 求 的过 程 。
第三章软件体系结构风格(2)要点

1
分布式软件体系结构产生背景
• 在集中式计算技术时代广泛使用的是大型机/小 型机计算模型。它是通过一台物理上与宿主机相 连接的非智能终端来实现宿主机上的应用程序。
• 20世纪80年代以后,集中式结构逐渐被以PC机 为主的微机网络所取代。个人计算机和工作站的 采用,永远改变了协作计算模型,从而导致了分 散的个人计算模型的产生。
• C/S体系结构有三个主要组成部分:数据库服务 器、客户应用程序和网络。
16
C/S的体系结构
打印机
PWR OK
WIC0 ACT/CH0 ACT/CH1
WIC0 ACT/CH0 ACT/CH1
ET H ACT COL
调制解调器
数据库服务器
Power/TX Link/Rx
LPT1
LPT2
COM
Print Server
其他公用设备
Internet Intranet
用户1
用户2
用户3
用户4
用户5
17
服务器的任务分配
• 数据库安全性的要求; • 数据库访问并发性的控制; • 数据库前端的客户应用程序的全局数
据完整性规则; • 数据库的备份与恢复。
18
客户端的任务分配
• 提供用户与数据库交互的界面; • 向数据库服务器提交用户请求并接收来自
• 开发成本较高 • 客户端程序设计复杂 • 信息内容和形式单一 • 用户界面风格不一,使用繁杂,不利于推广使用 • 软件移植困难 • 软件维护和升级困难 • 新技术不能轻易应用
23
C/S N层体系结构
• 服务器仅装载了数据层,系统应用的其他 层都在客户端实现
中南大学软件体系结构重点

第一章软件体系结构概述(5分)一、软件体系结构的定义●国内普遍接受的定义:软件体系结构包括构件、连接件和约束,它是可预制和可重构的软件框架结构。
●软件体系结构= 构件+ 连接件+ 约束二、软件体系结构的优势●容易理解●重用●控制成本●可分析性第二章软件体系结构风格(10分)一、软件体系结构风格定义●软件体系结构风格是描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式.An architectural style defines a family of systems in terms of a pattern of structuralorganization。
●体系结构风格定义了一个系统家族,即一个体系结构定义一个词汇表和一组约束。
词汇表中包含一些构件和连接件类型,而这组约束指出系统是如何将这些构件和连接件组合起来的。
An architectural style defines a vocabulary of components and connector types, and aset of constraints on how they can be combined。
二、常见的体系结构风格●管道和过滤器➢每个构件都有一组输入和输出,构件读输入的数据流,经过内部处理,然后产生输出数据流。
➢过滤器风格的连接件就像是数据流传输的管道,将一个过滤器的输出传到另一个过滤器的输入。
●数据抽象和面向对象组织➢数据的表示方法和它们的相应操作被封装在一个抽象数据类型或对象中.➢这种风格的构件是对象或者说是抽象数据类型的实例。
➢对象通过函数和过程的调用来进行交互。
●基于事件的隐式调用➢构件不直接调用一个过程,而是触发或广播一个或多个事件。
➢事件的触发者并不知道哪些构件会被这些事件影响。
●分层系统➢组织成一个层次结构。
➢每一层都为上一层提供了相应的服务,并且接受下一层提供的服务。
●仓库系统➢构件:中心数据结构(仓库)和一些独立构件的集合。
软件体系结构应用

PART 02
典型软件体系结构分析
分层式体系结构
表示层
01
负责用户界面的展示和交互,接收用户输入并显示输出结果。
业务逻辑层
02
处理应用程序的核心功能和业务逻辑,包括数据验证、计算和
业务规则的实施等。
数据访问层
03
负责与数据库或其他数据源进行交互,执行数据的增删改查等
操作。
客户端-服务器体系结构
WENKU DESIGN
WENKU DESIGN
2023-2026
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KEEP VIEW
软件体系结构应用
WENKU DESIGN
WENKU DESING
https://
CATALOGUE
目 录
• 软件体系结构概述 • 典型软件体系结构分析 • 软件体系结构设计与实现方法 • 案例分析:成功应用软件体系结构实践分享 • 挑战与未来发展趋势预测
安全性增强
随着网络安全风险的增 加,未来的软件体系结 构将更加注重安全性设 计,采用先进的加密技 术和安全防护措施。
云原生与微服务
云原生和微服务将继续 在未来软件体系结构中 占据重要地位,提高系 统的可扩展性和可维护 性。
未来发展趋势预测及建议
跨平台兼容性
为了满足不同设备和平台的需 求,未来的软件体系结构将更
框架选择 根据项目需求、技术栈和开发团 队经验等因素,选择合适的框架, 如Spring、Django、React等。
版本管理与兼容性 关注框架版本更新情况,确保项 目代码与最新版本的框架兼容。
定制化开发 在选定框架的基础上,根据项目 特点和需求进行定制化开发,包 括扩展框架功能、优化性能等。
框架与自定义代码整合 确保自定义代码与框架良好整合, 遵循框架的编程规范和最佳实践。
软件体系结构

1.2软件体系结构研究的内容和范畴
• 体系结构风格、设计模式和应用框架的概念是从不同的目的和出发点讨论
软件体系结构,它们之间的概念经常互相借鉴和引用。
1.3体系结构设计原则
• 抽象
• 分而治之
• 封装和信息隐藏
• 模块化
• 高内聚和低耦合
• 关注点分离
• 策略和实现的分离
• 接口和实现的分离
1.3体系结构设计原则
Filter将文件分离为音频流和视频流,AVI解码Filter对视频流进行解码并送往Video表现Filter,
由后者将各帧在显示器上显示,默认的DirectSound设备用DirectSound将音频流输
出。。
1.1what is SA ?
• 其次,体系结构的描述的作用好像一个框架,系
统属性在这个框架下进行扩充,并且,它在考察
设计出合适的体系结构。经验不丰富的设计师往往把注意力集中在“功能性
需求”而疏忽了“非功能性需求”,殊不知后者恰恰是最能体现设计水平的
地方。
高水平的设计师高就高在“设计出恰好满足客户需求的软件,并且使开
发方和客户方获取最大的利益,而不是不惜代价设计出最先进的软件。(以
设计住宅为例)…
对于软件系统而言,能够满足需求的设计方案可能有很多种,究竟该选
能力,新的、更大的、更复杂的问题又摆在人们的面前。
1.1what is SA ?
• 这种全局结构的设计和规划问题包括 全局组织
结构;全局控制结构;通信和同步以及数据存取
协议;规定设计元素的功能;设计元素的组合;
物理分布;规模和性能;演化的维度;设计方案
的选择等。
• 1随着软件系统的规模和复杂性不断增加,系统
高级软件工程sa概述sa风格及实例.ppt

(5)比较
算法改变
共享 数据 ADT
——
数据表示改变 —
+
功能改变
+—
性能
++
复用
—+
隐式 管道/ 调用 过滤器
++
——
++
——
—+
41
25
10、Other Familiar Architecture
(1)分布式处理 特定拓扑结构: 星型、环型、令牌环、层次等 客户/服务器模型: 松散耦合的计算模式
(2)主程序/子程序组织 主程序调用各个子程序 通常需要提供一个控制循环
26
(3)特定于领域的体系结构 DSSA:Domain Specific Software Architecture
3
4、目前软件体系结构的研究热点 (1)软件体系结构描述 ADL (2)软件体系结构分类 原理、模式 (3)特定领域的框架 框架 (4)体系结构形式化的基础 过程代数、化学抽象机等
4
二、体系结构风格
大量地采用设计模式、风格 在许多工程中是十分普遍的
成功工程领域的一个重要特征之一 是对设计形式具有公共的理解
缩小考虑范围 增加描述能力 提高代码复用率 提高开发效率
(4)状态转换系统 许多被动系统的公共组织是状态转换系统 这种系统根据一组状态和命名的转换来定义 这些转换可以使系统从一种状态过渡到另一种状态
27
11、Heterogeneous Architecture
(1)异构是不可避免的 不同风格的结构适合于不同的应用场合 新系统需要和老系统协调工作
ASE I give lecture of
第2章 软件体系结构风格3 - 基于StarBus的分布式应用开发
}
获得对象引用
通常用Naming Service 找到一个server的初始对象 Server
Bank_var myBank Bank_ptr b Account_ptr p
Account_var myAcc = myBank->newAccount("fred");
Client
Account_var myAcc
link to client link to server
Bank.cpp Bank.idl
link to client
idl Bank.idl
Stub code SII
Bank_skel.h Bank_skel.cpp link to server
Skeleton code
“产生的 C++ 代码”一瞥
2
Creates
Account proxy object 3 Bank proxy object 1 Bank_impl target object Account_impl target object
ORB
Client程序的构成
Bank.h
class Bank
class Account
Bank.idl
实现对象接口 (续.)
Bank_impl.h
首先增加构造函数与析构函数: 类数据成员默认状态为 "private" 到现在为止,没有什么是强制性的
#include "Bank.h"
class Account_impl : virtual public POA_BankAccount, virtual public PortableServer::RefCountServantBase { char * m_name; float m_balance; public: // ctor Account_impl (float initialBalance, char* name); // dtor virtual ~Account_impl();
《软件体系结构》课程标准(程细柱)
《软件体系结构》课程标准一、课程概述《软件体系结构》是根植于软件工程发展起来的一门新兴学科,目前已经成为软件工程研究和实践的主要领域。
体系结构在软件开发中为不同的人员提供了共同交流的语言,体现并尝试了系统早期的设计决策,并作为相同设计的抽象,为实现框架和构件的重用、基于体系结构的软件开发提供了有力的支持。
作为计算机科学与技术专业软件工程方向的重要专业课程,本课程主要系统地介绍软件体系结构的基本原理、方法和实践,全面反映软件体系结构研究和应用的最新进展。
既讨论软件体系结构的基本理论知识,又介绍软件体系结构的设计和工业界应用实例,强调理论与实践相结合。
本课程的先修课程为“软件工程”。
二、课程目标1.知道《软件体系结构》这门学科的性质、地位、研究范围、学科进展和未来方向等。
2.理解该门学科的主要概念、基本原理和策略等。
3.掌握软件体系结构的建模方法、描述方法,通过对不同软件体系结构风格的掌握,能够采用正确的基于体系结构的软件开发。
4.能够把所学的原理应用到具体的实践中去,培养学生发现、分析和解决问题的能力等。
三、课程内容和教学要求这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。
这四个层次的一般涵义表述如下:知道———是指对这门学科和教学现象的认知。
理解———是指对这门学科涉及到的概念、原理、策略与技术的说明和解释,能提示所涉及到的教学现象演变过程的特征、形成原因以及教学要素之间的相互关系。
掌握———是指运用已理解的教学概念和原理说明、解释、类推同类教学事件和现象。
学会———是指能模仿或在教师指导下独立地完成某些教学知识和技能的操作任务,或能识别操作中的一般差错。
教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。
本标准中打“*”号的内容可作为自学,教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。
(一)软件体系结构概论(二)软件体系结构建模(四)软件体系结构描述(五)动态软件体系结构(六)Web服务体系结构(七)基于体系结构的软件开发四、课程实施(一)课时安排与教学建议《软件体系结构》是计算机软件专业类必选课。
分布式软件体系结构
分布式软件体系结构编写目标:●面向计算机专业高年级本科生与研究生的教程。
●可供从事基于Internet/Intranet的分布式软件开发人员参考使用。
要求读者:●已掌握面向对象程序设计方法与一门面向对象程序设计语言(Java最佳)。
●具备软件工程的基本知识。
总体构思:●强调理论与实践相结合:理论上以CORBA 2.4为模型,实践中以VisiBroker for Java4.0为工具。
●强调深度与广度相结合:重点介绍CORBA的同时,兼顾DCOM与EJB两种模型,最后总结对比这三种典型体系结构的特点。
主要内容:●分布式计算的基本概念:从C/S过渡到分布式体系结构、OMA体系结构、CORBA基本概念。
●分布式应用程序的开发:分布式应用程序框架、用IDL编写对象接口、编写服务程序与客户程序、部署应用程序。
●分布式计算更深入的课题:探讨分布式应用程序的可靠性、伸缩性、安全性、性能等课题可能提出的问题以及解决途径。
●不同体系结构的比较:总结CORBA、DCOM、EJB、XML等特点。
●配合教学需要的内容:在前言部分提供教学进度供参考,每一章后均配有课后练习思考题和上机实习题。
引言分布式计算是当前软件开发技术的一个重要发展方向。
C.A.R.Hoare指出:“分布式计算是一个具有重大理论与实践意义的迷人课题,其迷人之处在于理论与实践的同步发展,一方面实践推动了理论,另一方面理论又指导着实践。
”本书为读者介绍分布式计算领域的基本概念、开发过程、规范标准等内容。
分布式计算有两种典型的应用途径。
第一种应用途径是将分布式软件系统看作直接反映了现实世界中的分布性,例如当今许多业务处理流程通常呈现一种分布式运作方式,负责加工或制造的工厂可能位于珠江三角洲一带,而负责销售与市场营销的部门则可能分别位于北京、上海和广州,这时负责业务流程的软件系统也可作相应的分布式处理。
第二种应用途径主要用于改进某些应用程序的运行性能,使它们比单进程的集中式实现更具有效率,此时软件系统的分布性并不是现实世界中分布性的映射,而是为充分利用额外的计算资源而人为引入的。
演示文档软件体系结构第二章软件体系结构风格精品PPT课件
4.定义可以对基于这种风格建立的系统进行的分 析。如:Client/Server结构风格的实时处理过程的可调度性。
基本的软件体系结构风格
Garlan和Shaw对通用体系结构风格的分类:
•数据流风格:批处理序列;管道/过滤器; •过程/调用风格:主程序/子过程;面向对象;分层系统; •独立组件风格:进程通讯;基于事件驱动的系统(显式调用\隐式调用) •虚拟机风格:表格驱动的解释器(类似CPU);基于规则的系统(类似工业
件。系统中其它组件的过程在一个或多个事件中注册,当一个事件 被触发,系统自动调用在这个事件中注册的所有过程。这样,事件 的触发就可以隐式调用模块中的过程。
管道-过滤器
数据中心式
中央数据库:常见的数据库 应用系统
超文本系统: WWW 黑板
独立部件式
互通信进程:UNIX系统 事件系统(隐式调
用):Windows
显式调用
虚拟机式
解释器: JAVA虚拟机 基于规则的系统: 过程控
制系统
基本的软件体系结构风格
出发点:侧重于软件体系结构的结构模型,即观察软件部件、连
基本的软件体系结构风格
----管道/过滤器(pipes and filters)
计算过滤器
管道
计算过滤器
过滤器:对输入数据进行局部变换,并采用渐进式计算方法, 在未处理完所有输入数据以前,就可以产生部分计算结果, 并将其送到输出端口。
管道:各过滤器之间的连接器将一个过滤器的输出传到下一 过滤器的输入端。
Interpreter
Rule-based System
From Chapter 5, Software Architecture in Practice, p. 95
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2
Creates
Account proxy object 3 Bank proxy object 1 Bank_impl target object Account_impl target object
ORB
Client程序的构成
Bank.h
class Bank
class Account
Bank.idl
基于StarBus的分布式应用开发
StarBus软件是遵循CORBA标准,采用分布对象技术,
开发了一种既保持了网络传输服务的适应性和开放性, 又能够提高分布式应用的开发效率的系统集成中间件
StarBus运行环境
分布对象A
C++ Program
A的代理
A机
ORB 及 网 络 环 境
对象 适配器
对象A 的实现
link to client link to server
Bank.cpp Bank.idl
link to client
idl Bank.idl
Stub code SII
Bank_skel.h Bank_skel.cpp link to server
Skeleton code
“产生的 C++ 代码”一瞥
银行例子(Bank Example)
两个IDL interfaces: Bank 与 Account
bank 对象管理帐目( accounts): 尤其允许 clients 创建帐目 account 对象允许 存钱(deposit) 提钱(withdrawn) 计算现有余额(current balance ) 户主管理(find or change)
实现成员函数
Bank_impl.cpp
#include "Bank_impl.h"
实现成员函数
Account_impl::Account_impl(float initialBalance, char* name){ m_balance = initialBalance; m_name = CORBA::string_dup(name); // Performs a deep copy } Account_impl::~Account_impl() { CORBA::string_free(m_name);}
B机 StarBus运行环境
应用的基本开发步骤
对象建模 用OMG IDL定义应用接口 使用StarBus软件的IDL到C++编译器生成C++ 接口文件 编写客户和服务端应用程序。其中服务端应用 程序包括对象实现和服务方的主程序。 Win平台环境下(VC6.0)下编译、连接、调试 应用程序 现场测试并生成最终文档
约定: 实现接口 X 用类 X_impl 可以重定义产生于 IDL的成员函数
Bank_impl.h
#include "Bank.h" class Account_impl : virtual public POA_BankAccount, virtual public PortableServer::RefCountServantBase { . . . // details shown later };
产生的代码 (续)
IDL 到 C++ 的映射
interface operation read/write attribute readonly attribute type e.g. float
C++ class member function
two functions - get and set
//_var就是为由系统来自行管理指针生存期,等价于CORBA::ORB* orb 后一种方式要自己在适当的时候释放指针
CORBA::ORB_var orb = CORBA::ORB_init();
获取对象引用
CORBA::Object_var obj = orb -> string_to_object("relfile:/Bank.ref");
interface Bank interface Account
Bank.cpp
#include "Bank.h"
Client.cpp
main() { .... }
#include "Bank.h"
由程序员写的 client 主函数
实现对象接口
本例中: 我们必须实现 Bank 与 Account的接口 写两个继承于 POA_Account和POA_ Bank的C++类
对象紧缩
Bank_var bank = Bank ::_narrow(obj); assert(!CORBA::is_nil(bank )); bank -> newAccount(…);
调用
编写 Client
Client.cpp
#include "Bank.h" #include <iostream.h> int main () { CORBA::ORB_var orb; orb = CORBA::ORB_init(argc, argv); Bank_var bnk = //get initial object reference Account_var myacc = bnk->newAccount("fred"); // Account_var是一个Account对象引用,通过返回结果传给客户 myacc->makeDeposit(1000.00); cout << myacc->balance() << endl; myacc->owner("bob"); cout << myacc->owner() << endl;
在 C++ 中被重载 一个函数 - get CORBA::<Type> CORBA::Float
注:一定要映射成CORBA中定义的类型,即约束了某一个类型的 唯一一种表示,比如有的系统中INT为2个字节,有的为4个, 所以都映射为CORBA中定义好的,没有歧义
编写客户程序的步骤
初始化ORB
in passed from caller to called object out passed from called object back to caller inout passed in both directions
编译接口文件Bank.idl
Bank.h
Common declarations
Bank.h
class Account : virtual public CORBA::Object { public: ...... // Some details omitted CORBA::Float balance(); char* owner(); //读函数get void owner(const char*);// 写函数set 注:用重载来区分读写函数了,而不显式的写成get,set了 void makeDeposit(CORBA::Float amount); CORBA::Boolean makeWithdrawal(CORBA::Float amount, CORBA::Float_out balance); };
实现对象接口 (续.)
然后重定义每个成员函数:
Bank_impl.h
virtual CORBA::Float balance(); throw(CORBA::SystemException); virtual char* owner() throw(CORBA::SystemException); virtual void owner(const char*) throw(CORBA::SystemException); virtual void makeDeposit(CORBA::Float amount) throw(CORBA::SystemException); virtual CORBA::Boolean makeWithdrawal(CORBA::Float amount, CORBA::Float_out balance) throw(CORBA::SystemException) ; };
IDL Stub (Hello.h Hello.cpp) Client Appl
C++编译器
Client
4
接口定义语言IDL
独立于任何程序语言而定义接口 为参数与结果提供了完全的数据类型 允许用户自定义类型
基本单位是 interface
-
为一类对象定义 interface
interface 的定义包括操作( operations) 与属性 (attributes) IDL 仅仅定义接口, 不是程序语言
必须使用 string_dup() 或 string_alloc():分配内存
m_name = CORBA::string_alloc(strlen(name) + 1); m_name = strcpy(m_name, name);
实现成员函数 (续.)
CORBA::Float Account_impl::balance () { return m_balance; } char *Account_impl::owner() { return CORBA::string_dup(m_name); } void Account_impl::owner(const char* name) { if(m_name)delete m_name; m_name = CORBA::string_dup(name); } void Account_impl::makeDeposit (CORBA::Float f) { m_balance += f; } CORBA::Boolean Account_impl::makeWithdrawal (CORBA::Float f, CORBA::Float &b) { if (m_balance > f) { m_balance -= f; b = m_balance; return 1; } else b=m_balance; return 0; }