设计模式及其在软件设计中的应用研究

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1、设计模式及其在软件设计中的应用研究Internet无疑是20世纪末伟大的技术进展之一，为我们提供了一种全球范围的信息基础设施.这个不断延仲的网络基础设施，形成了一个资源丰富的计算平台，构成了人类社会的信息化、数字化基础，成为我们学习、生活和工作的必备环境.如何在未來Internet平台上进-步进行资源整合,形成巨型的、高效的、对信的和统一的虚拟坏境，使所有资源能够高效、nJ'信地为所有用户服务，成为软件技术的研究热点.Internet平台具有如下基本特征:无统一控制的“真”分布性;节点的高度自治性;节点链接的开放性和动态性;人、设备和软件的多重异构性；实体行为的不可预测性

2、；运行环境的潜在不安全性;使用方式的个性化和灵活性；网络连接环境的多样性等.因此,Internet平台和环境的出现，对软件形态、技术发展、理论研究提出新的问题,也提供了新的契机.传统软件的开发基于封闭的静态平台，是白顶向下、逐步分解的过程，凶此传统软件的开发，基本都是首先确定系统的范围(即Scoping),然后实施分而治Z的策略，整个廿发过程处于有序控制之下•而未来软件系统的开发所基于的平台是一个有丰富基础软件资源但同时乂是开放、动态和多变的框架，开发活动呈现为通过基础软件资源组合为基本系统，然后经历由“无序”到“有序”的往复循环过程,是动态II标渐趋稳态•未来软件基木模

3、型由于所处平台的特性和开放应用的需求而变得比任何传统的计算模型都更为复杂，软件生命周期由于“无序”到“有序”的循环而呈现出不同于传统牛命周期概念的“大牛命周期概念”，程序正确性由于目标的多样化而表现为传统正确性描述的一个偏序集，软件体系结构侧重点从基于实体的结构分解转变为基于协同的实体聚合，软件牛产过程和环境的变化导致基于Internet的而向用户的虚拟工厂的形成.作为控制软件复杂性、提高软件系统质量、支持软件开发和复用的重要手段之一，软件体系结构(softwarearchitecture,简称SA)自提小1以来，日益受到软件研究者和实践者的关注，并发展成为软件工程的一个

4、重要的研究领域.长期以来，CMU.SEI在其网站上公开征集SA的定义，至今已有百余种.其中较有影响力的定义包括：1)软件系统的结构(structureorstructures),包含软件元索、软件元索外部可见的属性以及这些软件元索之间的关系软件系统的基本组织，包含构件、构件Z间、构件与环境Z间的关系，以及相关的设计与演化原则等.这些定义一般都将构件以及构件之间的连接作为SA的基本组成部分.最初，SA概念的提出是为了解决从软件需求向软件实现(包括代码)的平坦过渡问题，认为SA是软件系统的抽象描述，可作为系统实现的蓝图，担当从需求到实现的桥梁.所以，早期的SA研究主要集中在软

5、件生命周期的设计阶段，关注如何通过SA解决软件系统的前期设计问题，典型的研究点如体系结构描述语言、体系结构风格、体系结构的验证、分析、评估方法等。90年代屮期，皐于面向对象理论的设计模式得到了进一步的发展，之后ErichGamma等人给出了设计模式的定义.设计模式关注的是特定设计问题及其解决方案，它描述了如何利川面向对彖的基本概念和机制来解决可扩展的软件设计中经常出现的问题，并针对设计问题给出口J复用的解决方案，而这个解决方案是对反复出现的设计结构进行识别和抽象得到的.同吋，每个模式都伴有定义的语境和强度,语境解释了模式的适用情况，强度是语境中的元素.如果问题的环境与模式

6、的语境和强度相匹配，该模式便可应用.因此，设计模式是软件人员在面向对象软件设计中，经多次验证的成功解的记录与提炼.设计模式的描述方法包括口然语言描述法、统一标记语言(UML)描述法、形式化语言描述法.自然语言描述法比鮫简-单、方便，但在现实与设计Z间的过渡描述不够流畅.对彖建模技术(OMT)描述法是利用类图和对彖图对设计模式中的类、实例以及整体模式结构进行图形描述的方法，而UMI.是在0MT基础上述一步发展起来的，其描述更加清晰和统一，符合大部分软件设计人员的习惯，也便于设计人员的理解和应用.形式化语言主要包括DisCo、LePUS、LayOM、ADV/ADO、CDL、P

7、DL、PDSP等,其中DisCo侧亜于描述设计模式中参与者的交互行为。1模式的选収各利i模式均有其自身特点和适用范乱所以在选取模式前应充分了解模式的内涵及侧重点,发掘出不同模式的适川规律•常用模式的应川规律有如下儿种.(1)享元(Flyweight)模式.该模式可用于实现共享细粒度符号对彖，主要解决由于系统存在大量类似的、具有共性的对象而严重影响系统性能的问题.此时，可将対象的共同信息提取出來并作为一个新的Flyweight对象，而原有对象需要的且重复的信息描述只需要在一个共亭的Flyweight对象中描述，从而人大削减了应用