面向对象体系结构
软件体系结构概述
软件体系结构概述软件体系结构是指软件系统的组织方式和结构框架，包括系统的组件、模块、连接方式以及它们之间的关系。
软件体系结构定义了系统的主要构成和交互方式，以及系统的整体特性和行为。
软件体系结构的设计和选择对于系统的可维护性、可扩展性、可靠性和性能等方面都有重要影响。
软件体系结构可以理解为一个软件系统的蓝图或者设计模板，它指导和限制了系统在开发和维护过程中的各个方面，并对系统的演化和重用性提供支持。
常见的软件体系结构包括客户端-服务器体系结构、分层体系结构、面向对象体系结构、面向服务体系结构等。
客户端-服务器体系结构是最常见的软件体系结构之一，它将软件系统划分为客户端和服务器两部分。
客户端负责用户界面和用户交互，服务器负责处理业务逻辑和数据存储。
这种体系结构可以提高系统的可伸缩性和可靠性，同时也增加了系统的复杂性和通信开销。
分层体系结构将软件系统划分为多个层次，每个层次具有特定的功能。
常见的层次包括表示层、业务逻辑层和数据访问层。
表示层负责用户界面的展示和交互，业务逻辑层负责系统的业务逻辑处理，数据访问层负责数据的存储和访问。
分层体系结构可以提高系统的可重用性和可维护性，同时也增加了系统的复杂性和通信开销。
面向对象体系结构利用面向对象的思想和技术进行软件系统的设计和实现。
它将软件系统划分为多个对象，每个对象具有特定的属性和方法，并通过消息传递进行交互。
面向对象体系结构可以提高系统的可重用性和可维护性，同时也增加了系统的复杂性和内存开销。
面向服务体系结构将软件系统划分为多个服务，每个服务具有特定的功能和接口。
这些服务通过网络进行通信和交互，从而实现系统的功能需求。
面向服务体系结构可以提高系统的可扩展性和跨平台性，同时也增加了系统的通信开销和服务管理的复杂性。
除了以上常见的软件体系结构外，还有其他一些特定领域的体系结构，如实时系统体系结构、并行系统体系结构等。
实时系统体系结构适用于对响应时间有严格要求的系统，它需要快速的响应和高可靠性。
五种主流数据库体系结构
五种主流数据库体系结构
数据库体系结构是指数据库系统中各个组成部分的结构和相互
关系。
主流的数据库体系结构包括层次式、网络式、关系式、面向
对象式和NoSQL数据库。
首先，层次式数据库体系结构是最早期的数据库结构之一，它
使用树形结构来组织数据，其中每个子节点都只有一个父节点。
这
种结构的优点是检索速度快，但缺点是不够灵活，难以适应复杂的
数据关系。
其次，网络式数据库体系结构是在层次式结构的基础上发展而来，它允许一个子节点有多个父节点，这样可以更好地表示实际世
界中的复杂关系。
但是，网络式数据库的复杂性和可维护性较差。
第三种是关系式数据库体系结构，它使用表格来组织数据，表
格之间通过外键建立关联。
这种结构的优点是数据之间的关系清晰，易于理解和维护，而且支持丰富的查询操作。
目前，关系式数据库
是应用最广泛的数据库模型之一。
第四种是面向对象式数据库体系结构，它将数据组织为对象，
每个对象包含数据和对数据的操作。
这种结构适合于面向对象的编程语言，能够更好地表示现实世界中的复杂结构和关系。
最后，NoSQL数据库体系结构是近年来兴起的一种新型数据库模型，它放弃了传统数据库的表格和SQL查询，而是采用键值对、文档、列族等非关系型的数据存储方式。
NoSQL数据库适用于大数据和分布式存储场景，能够提供高性能和可伸缩性。
综上所述，这五种主流数据库体系结构各有优缺点，应根据具体的应用场景和需求来选择合适的数据库体系结构。
面向对象软件体系结构与设计模式
面向对象软件体系结构与设计模式一、前言面向对象软件体系结构与设计模式是软件开发的重要组成部分，具有广泛的应用价值和产业意义。
本文将从面向对象软件体系结构和设计模式两个方面进行阐述，探讨其基本原理、实现方法以及应用效果。
二、面向对象软件体系结构面向对象软件体系结构是一种针对现代软件开发的设计和开发方法，其基本思想是以对象为基本单位进行系统分析和设计。
在面向对象软件体系结构中，软件系统被抽象为由各种不同类型的对象组成的集合，每个对象都具有自己的属性和方法，这些对象之间通过接口进行交互，形成一个统一的系统体系结构。
面向对象软件体系结构的优劣面向对象软件体系结构主要优势包括：1. 可复用性高：面向对象的程序设计可以高度重复使用，通过类和对象的复用，可以快速构建复杂的软件系统。
2. 易维护性高：由于面向对象的程序设计是基于类和对象的，代码的修改只需要修改相关类和对象，而不会影响系统的其他部分，从而提高了程序的可维护性。
3. 增强软件的可扩展性：面向对象开发模式下，程序员可以根据需要进行新的对象创建，从而实现弹性分层。
4. 更贴近对象的本质：程序员能够以更自然的方式来刻画问题本身中的对象。
面向对象软件体系结构的主要缺陷包括：1. 复杂度高：由于面向对象的软件系统需要对各种类型的对象进行抽象，存在相当大的复杂度，从而导致开发成本高。
2. 性能不佳：由于对多个对象的频繁交互需要进行额外的处理，面向对象软件系统在性能方面较差。
三、设计模式设计模式是一种基于面向对象编程技术的重要概念，用于解决软件设计过程中的一些常见问题。
设计模式可以被视为一个经过优化过的、在软件系统中反复使用的通用解决方案，可用于解决各种软件设计问题。
设计模式的分类根据其用途和实际应用场景，设计模式可分为三类：创建型、结构型和行为型。
下面分别进行讲解。
1. 创建型设计模式创建型设计模式通常用于创建对象的过程中，涵盖了一系列可用于创建对象的方法，例如工厂模式、单例模式、原型模式等。
面向对象分析模型总结
2
主要原则
（1）抽象 什么叫抽象？ OO方法广泛地运用抽象原则，例如： ·系统中的对象是对现实世界中事物的抽象， ·类是对象的抽象， ·一般类是对特殊类的进一步抽象， ·属性是事物静态特征的抽象， ·操作是事物动态特征的抽象。 过程抽象 任何一个完成确定功能的操作序列，其使用者都 可把它看作一个单一的实体，尽管实际上它可能 是由一系列更低级的操作完成的。 数据抽象 根据施加于数据之上的操作来定义数据类型，并 限定数据的值只能由这些操作来修改和观察。
汽车
奖杯
钟表
操作员 职员
天平 楼房 飞机
起重机
23
如何发现参与者 ——考虑人员、设备、外系统
人员—— 系统的直接使用者 直接为系统服务的人员 设备—— 与系统直接相联的设备 为系统提供信息 在系统控制下运行 不与系统相连的设备 × 计算机设备 × 外系统—— 上级系统 子系统 其它系统
24
用况（use case）
7
基本模型——类图 面向对象的建模中最重要、最基本的模型图 集中而完整地体现了面向对象的概念 为面向对象的编程提供了直接、可靠的依据 可以从三个层次来看
对象层
需求模型——用况图 每个用况是一项系统功能使用情况的 说明，把每一类参与者对每一项系统 功能的使用情况确切地描述出来，便 全面地定义了系统的功能需求
数据接口部分设计
构件化与系统部署
向OOP输出OOD模型
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OOA与OOD的关系
一致的概念与表示法 OOA和OOD采用一致的概念和表示法，从而不存在分析与 设计之间的鸿沟。 不同的内容、目标和抽象层次
OOA：研究问题域和用户需求，运用面向对象的观点发现 问题域中与系统责任有关的对象，以及对象的特征和相互 关系。目标是建立一个直接映射问题域，符合用户需求的 OOA模型。 OOD：在OOA模型基础上，针对选定的实现平台进行系统 设计，按照实现的要求进行具体的设计，目标是产生一个 能够在选定的软硬件平台上实现的OOD模型。 OOA模型：抽象层次较高，忽略了与实现有关的因素 OOD模型：抽象层次较低，包含了与实现平台有关的细节
分析比较KWIC系统实现四种不同体系结构风格
分析比较KWIC系统实现四种不同体系结构风格KWIC系统（Keyword in Context）是一种文本处理系统，它通过对输入的文本进行预处理，将每个单词的关键字移到字母表序的最前面，从而方便用户查找和理解文本。
在实现KWIC系统的过程中，可以采用不同的体系结构风格。
本文将分析和比较KWIC系统实现的四种不同体系结构风格。
1.面向过程风格：面向过程风格是一种传统的体系结构风格，它以功能为中心，通过一系列的子程序来实现系统的功能。
在KWIC系统中，面向过程风格可以将各个功能模块划分为不同的子程序，如输入模块、处理模块和输出模块。
输入模块负责读取文本数据，处理模块负责对文本数据进行预处理，输出模块负责将处理后的文本数据进行显示或存储。
面向过程风格的优点是结构清晰，易于理解和维护。
然而，面向过程风格缺乏灵活性和可重用性，随着系统功能的扩展和变化，其复杂性和维护成本会增加。
2.面向对象风格：面向对象风格是一种基于对象和类的体系结构风格，它将系统划分为多个对象，每个对象都具有属性和方法。
在KWIC系统中，面向对象风格可以将输入、处理和输出等功能划分为不同的对象，对象之间通过消息传递来实现协作。
输入对象负责读取文本数据，处理对象负责对文本数据进行预处理，输出对象负责将处理后的文本数据进行显示或存储。
面向对象风格的优点是可重用性和灵活性强，易于扩展和维护。
然而，面向对象风格的缺点是易于产生过度设计和过度集成的问题，增加系统的复杂性和开发成本。
3.数据流风格：数据流风格是一种基于数据流和处理器之间的依赖关系的体系结构风格，它将系统看作一系列的数据流和处理器。
在KWIC系统中，数据流风格可以将输入、处理和输出等功能看作数据流，并将数据流之间的依赖关系表示为处理器的输入和输出。
处理器负责对输入的数据流进行处理，生成输出的数据流。
数据流风格的优点是模块化和并行化程度高，易于理解和调试。
然而，数据流风格的缺点是系统结构复杂，难以维护和扩展。
软件设计与体系结构-第四章-面向对象的软件设计方法课件
l 概念模型与顶层架构设计:
l 在用户需求和相关的业务领域中，概念及概念关系的抽取
l 用户界面设计:
l 设计每个界面中的所有界面元素，确定初步的界面布局，定义用户界面动作对软件系统中设计元
素的要求
l 数据模型的设计:
l 确定设计模型中需要持久保存的类的对象及其属性，定义持久持久存储数据之间的组织方式，并
.
26
概念模型和顶层架构设计
l 边界类: 其职责包括: l 边界控制: l 包括定义数据的格式及内容转换，输出结果的呈现，软件运行过程中界
面的变化与切换等。 l 外部接口: l 实现目标软件系统与外部系统或外部设备之间的信息交流和互操作，主
要关注跨越目标软件系统边界的通信协议 l 环境隔离: l 对目标软件系统与操作系统、数据库管理系统、中间件等环境软件进行
事件流中步骤（1）
l （3）如果账户余额小于取款金额，则显示信息“账户余额不足，请重新输入”，并返回主事件流
中步骤（1）
l （4）顾客在确认取款金额前右以选择取消交易。
l 后置条件: 如果取款成功，系统从账户余额中减去相应数额，并返回等待状态；如果顾客取消交易，
则返回等待状态
.
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用例的分析与设计
体技术没有关系 l 顶层架构的设计 l 目的: 为后续的分析和设计活动建立一种结构和划分
.
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概念模型和顶层架构设计
l 关键概念来源: l 为建立以UML类图表示的领域概念模型，首先必须标识关键概念。关键
概念的来源包括: l （1）业务需求描述、用例说明； l （2）业务领域中的相关规范、标准、术语定义。 l （3）反映业务领域知识的既往经验。 l 业务需求描述 l 业务领域中的相关规范、标准、述评呼定义 l 反映业务领域知识的既往经验
软件体系结构
软件体系结构随着计算机科学和技术的不断发展，软件开发也越来越重要。
软件体系结构是软件开发中非常关键的一环。
它是指软件系统中各组件之间的关系和交互方式的一种描述方式。
软件体系结构不仅仅是软件系统的设计，还涉及到软件系统的架构、组件、模式等多方面的内容。
软件体系结构的定义软件体系结构是指软件设计时所考虑到的系统结构和组件之间的关系，以及它们之间的交互方式和通信方式。
它是软件系统设计的基础，可以帮助程序员们更好地规划和管理整个项目。
在实际开发过程中，软件体系结构可以将软件系统划分为若干个独立的部分，每个部分可以独立开发，最终组合成一个完整的软件系统。
软件体系结构的重要性软件体系结构在软件开发生命周期的各个阶段都会发挥重要作用。
它可以帮助软件开发者们更清楚地定义系统范围、确定模块之间的关系、减少冲突和风险等。
此外，软件体系结构还可以帮助软件开发者预测系统的变化，让系统更加易维护和扩展。
软件体系结构的种类软件体系结构可以根据不同的标准进行分类。
下面介绍几种常见的分类方式。
1. 根据结构组织按照软件系统的结构组织方式来分类，可以分为：层次体系结构、客户/服务器体系结构、面向对象体系结构等。
层次体系结构将软件系统划分为若干个层次，每个层次尽量保持独立，每个层次只依赖于下一层次，不依赖于上一层次。
这种体系结构的好处是简单易懂，可维护性高。
客户/服务器体系结构是指将软件系统分为服务器端和客户端两部分。
服务器提供各种服务，客户端通过调用服务器端提供的服务来实现自己的功能。
这种体系结构的好处是扩展性好，因为只要增加一台服务器就可以为更多的客户端提供服务。
面向对象体系结构是指将软件系统看成是若干个对象的集合。
每个对象有一些属性和方法，它们之间可以相互调用来完成一些功能。
这种体系结构的好处是维护性好，因为不同对象之间的关系比较简单清晰。
2. 根据数据流方向按照数据流的方向来分类，可以分为：单向体系结构、双向体系结构。
单向体系结构是指软件系统在数据流的传递方向上是单向的，只有一个方向。
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。
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构件级的数据设计
构件级的数据设计关注于那些被一个或者多个 软件构件直接访问的数据结构的表示。[WAS80] 提出了以下数据规格说明原则： 1.应用于功能和行为的系统分析原则也可应用于 数据。同样应该开发和评审数据流和数据内容的 表示，标识数据对象，还应该考虑其他可选的数 据组织结构，评估数据模型对软件设计的影响。 2.标识所有数据结构及其完成的操作。设计一个 高效的数据结构，必须考虑其上的操作。把属性 和操作封装在一个类中满足这个原则。
数据设计
数据设计是把在分析模型中定义的数据对 象转化成软件构件级的数据结构，并且在 必要时转化为应用程序级的数据库体系结 构。在某些情况下，必须为一个新系统专 门设计和建立数据库。
体系结构级的数据设计
当今，大大小小的业务均充斥着数据，甚至一 个中型规模企业拥有为多个应用系统提供服务的 几十个数据库。问题在于如何从这样庞大的数据 环境中提取有用的信息，特别当需要的信息是功 能交叉时。 IT界开发出了数据挖掘技术，也称为数据库中 的知识发现，该技术遍历现有的数据库以试图抽 取出合适的业务级信息。另一种可选的解决方案 称为数据仓库，它是一个独立的数据环境，但包 含了某业务使用的所有数据。
构件级的数据设计
3.应该建立定义数据对象内容的机制，并 且用于定义数据及其操作。类图定义包含 在类中的数据项和应用到这些数据项上的 方法。
4.低层的数据设计决策应该延迟到设计过 程的后期。数据设计可以采用逐步求精的 过程，所有的数据组织可以在需求分析阶 段定义，在数据设计工作中精化，在构件 级设计阶段刻画细节。
进行体系结构设计
设计通常被描述为一个多步过程，其主要 任务是从需求信息中综合出数据的表示、 程序结构、接口特征和过程细节。 设计是由信息驱动的。软件设计方法都是 通过仔细考虑分析模型的三个域而得到的。 因此，信息、功能和行为三个域是创建软 件设计的指南。 体系结构设计是构建软件的初始蓝图。
软件体系结构
体系结构风格和模式
建筑师使用体系结构（建筑风格）作为描 述机制，将该房子和其他风格的房子区分 开来。但更重要的是，体系结构风格也是 建筑的样板。必须进一步规定房子的细节， 具体说明它的最终尺寸，进一步给出定制 的特征，确定建筑材料等。实际上是建筑 风格指导了建筑师的工作。
什么是体系结构
一个程序和计算系统软件体系结构是指系 统的一个或者多个结构。结构中包括软件 的构件，构件的外部可见属性以及它们之 间的相互关系。
体系结构并非可运行软件。它是一种表达， 使软件工程师能够：(1)分析设计在满足 规定需求方面的有效性；(2)在设计变更 相对容易的阶段，考虑体系结构可能的选 择方案；(3)降低与软件构造相关联的风 险。
构件级的数据设计
5.只有那些直接使用数据结构内部数据的模块
才能够看到该数据结构的表示。信息隐蔽概念以 及相关的耦合概念为软件设计质量的评估提供了 依据。 6.应该开发一个由有用的数据结构及其操作组 成的库。类库即可实现这个目标。 7.软件设计和程序设计语言应该支持抽象数据 类型的规格说明和实现。如果没有办法对所选用 于实现的编程语言中的结构进行直接说明，那么 复杂数据结构的实现将变得非常困难。
为什么体系结构如此重要
[BAS03]给出了软件体系结构之所以重要的三个关键原 因： 软件体系结构的表示有助于对计算机系统开发感兴趣的 各方开展交流。 体系结构突出了早期设计决策，这些决策对随后的所有 软件工程工作有深远的影响，同时对系统作为一个可运 行实体的最后成功有重要作用。 体系结构“构建了一个相对小的，易于理解的模型，该 模型描述了系统如何构成以及其构件如何一起工作”。 体系结构设计模型和包含在其中的体系结构模式都是可 以传递的，即体系结构的风格和模式可以被应用于其他 系统的设计中，并且表示了一组使软件工程师能以可预 见的方式描述体系结构的抽象。
从第一个程序被划分成模块开始，软件系 统就有了体系结构。同时，程序员已经开 始负责模块间的交互和模块装配的全局属 性。从历史的观点看，体系结构隐含了很 多内容——实现的偶然事件或先前遗留系 统。好的软件开发人员经常采用一个或者 多个体系结构模式作为系统组织策略，但 是他们只是非正式地使用这些模式，并且 在最终系统中没有将这些模式清楚地体现 出来。
进行体系结构设计
体系结构设计始于数据设计，然后导出系 统体系结构的一个或者多个表示。对可选 的体系结构风格或模式进行分析，以导出 最适合于客户需求和质量属性的结构。一 旦选定，使用体系结构设计方法对体系结 构进行精化。 在体系结构设计过程中，将创建一个包括 数据架构和程序结构的体系结构模型。此 外，还需描述构件的性质以及交互关系。
什么是体系结构
在体系结构设计的环境中，软件构件可以简 单到程序模块或者面向对象的类，也可以扩 充到包含数据库和能够完成客户与服务器网 络配置的“中间件”。 本教材中，软件体系结构的设计考虑了设计 金字塔中的两个层次——数据设计和体系结 构设计。数据设计使我们表示出传统系统中 体系结构的数据构件和面向对象系统中类的 定义，体系结构设计则主要关注软件构件的 结构、属性和交互作用。
第8章 进行体系结构设计
பைடு நூலகம்要内容
软件体系结构 数据设计 体系结构风格和模式 体系结构设计 评估可选的体系结构设计 映射数据流到软件体系结构 小结
进行体系结构设计
体系结构设计描述了建立计算机系统所需 的数据结构和程序构件。它需要考虑系统 采取的体系结构风格，系统组成构件的结 构、性质，以及所有体系结构构件之间的 相互关系。
进行体系结构设计
尽管软件工程师能够设计数据和体系结构， 但是在建造大型复杂系统的时候，数据和 体系结构的设计往往由专家来完成。数据 库或者数据仓库设计者为系统创建数据体 系结构。”系统体系结构设计师“为系统 工程和软件需求分析中导出的需求选择合 适的体系结构风格。
进行体系结构设计
人们不能在没有图纸的情况下建房子， 同样也不能通过勾画出房子的管道布局而 开始绘制房屋的蓝图。在开始考虑细节之 前，需要关注整体视图——房子本身。这 就是体系结构设计需要做的事情——它为 你提供整体的视图并保证得到正确的理解。