第三讲 软件架构风格和设计原则

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1、第三讲软件构架风格设计原则贾育博士中培教育-中国信息化培训中心2011高级系统架构师培训班（上海）第一部分软件架构风格建筑风格——古希腊、古罗马建筑苏尼恩角上海神庙古罗马大斗兽场建筑风格——中国建筑ChristopherAlexander,TheTimelessWayofBuilding,p247,1979每个模式是一个由三部分组成的规则，表达了特定环境、问题和解决方式(solution)之间的关系。作为现实世界的一个成分，每个模式表达了下列三者之间的一种关系：特定环境，在该环境中反复出现的因素forces)的系统，以及协调这些因素的某种方案。

2、作为语言的一个成分，每个模式是一条指令，展示了这种方案如何被一再重复使用，目的是协调同特定环境相关的因素的系统。简单地说，模式既是存在于现实世界中的事物，又是告诉我们如何以及何时创造该事物的规则。模式既是过程，又是事物；既是活生生的事物的描述，又是创造该事物的过程的描述。建筑模式软件构架风格(Architecturalstyle)又称为软件构架模式(Architecturalpattern)软件构架风格描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式，以结构组织模式定义了一个系统家族关于构件和连接件类型的术语词汇表一组约束它们组合方式的规定一个或多

3、个语义模型，规定了如何从各成分的特性决定系统整体特性概括地说，一种软件构架风格刻划一个具有共享结构和语义的系统家族软件构架风格概念构件和连接件的类型是什么？可允许的结构模式是什么？基本的计算模型是什么？风格的基本不变性是什么？其使用的常见例子是什么？使用此风格的优缺点是什么？常见的特例是什么？关键要素：提供一个词汇表、定义一套配置规则、定义一套语义解释原则以及定义对基于这种风格的系统所进行的分析讨论构架风格时要回答的问题典型的构架风格其他典型构架风格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。这个过程通常通

4、过对输入流的变换及增量计算来完成，所以在输入被完全消费之前，输出便产生了。这里的构件被称为过滤器，这种风格的连接件就象是数据流传输的管道，将一个过滤器的输出传到另一过滤器的输入。管道和过滤器实例以UnixShell编写的程序，Unix既提供一种符号，以连接各组成部分（Unix的进程），又提供某种进程运行时机制以实现管道传统的编译器，一个阶段的输出是另一个阶段的输入（包括词法分析、语法分析、语义分析和代码生成）管道和过滤器优点使得软构件具有良好的隐蔽性和高内聚、低耦合的特点；允许设计者将整个系统的输入/输出行为看成是多个过滤器的行为的简单合成；支

5、持软件复用。只要提供适合在两个过滤器之间传送的数据，任何两个过滤器都可被连接起来；系统维护和增强系统性能简单。新的过滤器可以添加到现有系统中来；旧的可以被改进的过滤器替换掉；允许对一些如吞吐量、死锁等属性的分析支持并行执行。每个过滤器是作为一个单独的任务完成，因此可与其它任务并行执行管道和过滤器缺点通常导致进程成为批处理的结构。这是因为虽然过滤器可增量式地处理数据，但它们是独立的，所以设计者必须将每个过滤器看成一个完整的从输入到输出的转换；不适合处理交互的应用。当需要增量地显示改变时，这个问题尤为严重；因为在数据传输上没有通用的标准，每个过滤器

6、都增加了解析和合成数据的工作，这样就导致了系统性能下降，并增加了编写过滤器的复杂性。管道和过滤器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。这种风格的构件是对象，或者说是抽象数据类型的实例。对象是一种被称作管理者的构件，因为它负责保持资源的完整性。对象是通过函数和过程的调用来交互的。数据抽象和面向对象组织优点因为对象对其它对象隐藏它的表示，所以可以改变一个对象的表示，而不影响其它的对象；设计者可将一些数据存取操作的问题分解成一些交互的代理程序的集合。缺点为了使一个对象和另一个对象通过过

7、程调用等进行交互，必须知道对象的标识。只要一个对象的标识改变了，就必须修改所有其他明确调用它的对象；必须修改所有显式调用它的其它对象，并消除由此带来的一些副作用。例如，如果A使用了对象B，C也使用了对象B，那么，C对B的使用所造成的对A的影响可能是料想不到的。数据抽象和面向对象组织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。系统中的其它构件中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，一个事件的触发就导致了另一模块中的过程的调用。这种风格的构件是一些模块，模块既可以是一些过程，又可以是

8、一些事件的集合。过程可以用通用的方式调用，也可以在系统事件中注册一些过程，当发生这些事件时，过程被调用。这种风格的主要特点是事件的触发者并不知道哪些构