手机seo网站推广,建设银网官方网站,北京品牌设计公司,做的好的音乐网站软件设计和体系结构
一、引言
软件 定义#xff1a;一系列按照特定顺序组织的计算机数据、指令的集合 特点#xff1a; 软件不是生产制造#xff0c;是设计开发软件不会磨损和老化软件需要根据实际情况进行定制开发 软件设计的基本原则 抽象方法 过程抽象#xff1a;是指…软件设计和体系结构
一、引言
软件 定义一系列按照特定顺序组织的计算机数据、指令的集合 特点 软件不是生产制造是设计开发软件不会磨损和老化软件需要根据实际情况进行定制开发 软件设计的基本原则 抽象方法 过程抽象是指具有明确和有限功能的指令序列数据抽象描述数据对象的冠名数据集合 体系结构 程序构件的结构或组织、这些构件交互的形式以及这些构件所用数据的结构。 设计模式 含义模式是指解决某一类问题的方法论目的为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码的可靠性
软件体系结构 定义软件系统的基本组织包含构件、构件之间、构件与环境之间的关系以及相关的设计与进化原则等 四个研究领域
通过体系结构描述语言ADL解决体系结构描述问题。 目标提供设计体系结构更好的方法便于设计人员相互交流并使用相关工具来分析案例 体系结构领域知识的总结性研究针对特定领域的框架的研究软件体系结构形式化支持的研究
二、软件模型和描述
软件模型的发展脉络
功能模型
也可称为过程模型和函数模型是模型化软件结构方法中的第一个基本模型
对象模型
以对象为核心通过对象进行对数据组织的抽象并实现数据组织和数据处理的统一并在此基础上建立面向对象软件构造方法
组件模型
在对象模型的基础上强调了异族对象关系以及独立性问题
配置型组件模型
又称服务器组件模型专门针对应用服务器定义其基于组件的基础结构模型
服务模型
服务由数据、业务逻辑、接口及服务描述构成
抽象模型
对软件系统的简化和概括提供了对系统组成和行为的高层次描述
软件体系结构的描述 非形式化描述 统一建模语言UML 可视化的建模语言建立在对象模型之上的标准系统建模方法可以对静态或动态结构系统进行建模 优点在系统开发的各个阶段具有一致性可以面向各种应用领域系统建模 形式化描述
体系结构描述语言ADL 关注的是使用意图而缺乏必要的规范定义 含义一种用于描述软件与系统结构的计算机语言 要素构件、操作、模式、闭包、规格说明 三、软件体系结构建模和 UML
统一建模语言UML
可视化的建模语言在对象模型基础之上的标准系统建模方法可以对任何静态或动态的结构系统进行建模
优点在系统开发的各个阶段具有一致性可以面向各种应用领域系统建模
特点
统一标准面向对象的特性UML在演变过程中提出心的概念模板、职责。扩展机制等独立于开发过程
抽象类和接口的区别
抽象类是一种可以包含实现方法和抽象方法的类接口是一种只包含抽象方法和常量声明的结构类可以继承一个抽象类但实现多个接口
四、软件设计过程
软件体系结构设计方法
多视图建模 多视图建模41模型逻辑视图又称概念视图主要是支持系统功能需求的抽象描述即系统最终将提供给用户什么样的服务。逻辑视图描述了系统的功能需求及其之间的相互关系。开发视图又称模块视图主要侧重于描述系统的组织与逻辑视图密切相关都描述了系统的静态结构过程视图主要侧重于描述系统的动态行为即系统运行时所表现出的相关特性着重解决系统的可靠性、吞吐量、并发性、分布性、容错性物理视图描述如何把系统软件元素映射到硬件上通常要考虑系统的性能、规模和容错等问题展示了软件在生命周期的不同阶段中所需要的物理环境、硬件配置、分布状况场景视图场景是用户需求和系统功能实例的抽象设计者通过分析如何满足每个场景所要求的的约束来分析软件的体系结构
领域特定的软件体系结构设计 领域特定的软件体系结构(DSSA)是领域工程的核心部分。 领域特定的软件体系结构借鉴领域中已经成熟的软件体系结构实现解决方案在某个领域内的复用。 五、软件体系结构风格 人们在开发某些类型软件过程中积累起来的组织规则和结构形成了软件体系结构风格。 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。 基本风格解析
1. 管道-过滤器
定义
输入集合输入数据流输出集合输出数据流功能模块称为过滤器连接过滤器之间的通路称为管道数据流可以在过滤器中进行相关增量计算得到输出流
特征
在管道-过滤器风格中构件即过滤器对输入流进行处理、转换处理后的结果在输出端流出。这种计算 常常是递进的所以可能在全部的输入接收完之前就开始输出。可以并行地使用过滤器连接件位于过滤器之间起到信息流的导管的作用即管道每个构件都有输入/输出集合构件在输入出读取数据流并在输出处生成数据流一个构件的输入是上一个构件的输出过滤器必须是独立的实体不了解信息流从哪个过滤器流出也不需要知道信息将流入哪个过滤器。可以 指定输入的格式可以确保输出的结果但是可能不知道在管道之后将会是什么样子。过滤器之间也不共享状态
优点
由于每个构件的行为不受其他构件的影响因此整个系统的行为比较易于理解支持功能模块的复用具有较强的可维护性、可扩展性
2.基于事件的隐式调用风格
定义
组件之间不直接调用对方的方法而是通过发布事件和订阅事件的方式进行通信。当某个组件发生特定事件时它会通知所有订阅了该事件的其他组件从而触发相应的响应行为
特点
事件的触发者并不知道哪些构件会响应
3.仓库风格和黑板风格
仓库风格
定义基于中央仓储系统组件通过中央仓库进行通信和协作特点 中心化的数据存储低耦合同步机制确保数据的一致性和可靠性灵活度高
黑板风格一种特殊的仓库风格
定义基于全局的共享知识库黑板系统中的组件通过黑板写入和读取信息进行协作和推理特点 全局知识库系统中的组件通过读写共享的黑板来获取和传递知识非确定性推理组件可根据黑板上的信息进行推理和决策
4.模型-视图-控制器风格
MVC模型-视图-控制器 模式
模型类视图类控制类
客户/服务器风格 系统被划分为客户端和服务器端两个角色客户端发送请求给服务器端服务器端处理请求并返回响应 优点
可扩展性可重用性灵活性性能优化
缺点
单点故障通信开销维护复杂性安全性风险
三层 C/S 体系结构风格 在二层中加了一层应用服务器 将系统按照职责划分为客户端、应用服务器和数据库服务器三个层次 优点
分离关注点三层C/S体系结构将用户界面、业务逻辑和数据存储分离使得各层之间的关注点清晰提高了系统的可维护性和可扩展性。
浏览器/服务器风格 B/S模式第一层客户机的主体是浏览器。第二层Web服务器是实现B/S结构的关键。 正交软件体系结构
概念由组织层和线索的构件构成
六、面向对象方法
1、面向对象系统开发过程概述 面向对象的思想设计软件开发的各个阶段 面向对象的分析(OOA)面向对象的设计(OOD)面向对象的编程实现(OOP) 九、设计模式
1.设计模式概述 设计模式的核心思想是总结和积累前人成功的设计经验通过对这些经验的学习使得人们在面对新的设计问题时不用再重复所有的环节而是尽量套用已有的模式实施以提高编程的效率。模式是解决特定问题的经验其实质是软件的复用。 模式由特定的环境问题、解决方案三个要素组成按照软件开发的层次可以分为体系结构模式、设计模式、程序模式体系结构模式属于层次较高的模式如MVC。 设计模式是对被用来在特定场景下解决一般设计问题的类和相互通信的对象的描述。基本设计模式共23种。 2.设计模式的主要作用*
优化的设计经验设计模式为开发者提供了良好的经过优化的设计经验较高的复用性设计模式重用面向对象代码提供了一种方便途径使得复用某些成功的设计和结构更加容易丰富的表达能力提供了一种共享的设计语言和思维方式有助于团队协作开发降低耦合性设计模式的基本思想就是将程序中可能变化的部分与不变化的部分进行分离尽量减少对象之间的耦合。
3.常用设计模式解析* 根据目的的不同将 23 种设计模式分为 三 种 创建型模式主要用于创建对象结构型模式主要用于处理类和对象的组合行为型模式主要用于描述对类或对象怎么样交互和怎样分配职责 创建型设计模式 简单工厂模式 定义定义一个类来负责创建其他类的实例又称静态工厂方法模式属于类的创建型模式 // 产品接口
interface Product {void operation();
}// 具体产品类A
class ConcreteProductA implements Product {Overridepublic void operation() {System.out.println(具体产品A的操作);}
}// 具体产品类B
class ConcreteProductB implements Product {Overridepublic void operation() {System.out.println(具体产品B的操作);}
}// 简单工厂类
class SimpleFactory {public Product createProduct(String productType) {if (productType.equals(A)) {return new ConcreteProductA();} else if (productType.equals(B)) {return new ConcreteProductB();} else {throw new IllegalArgumentException(无效的产品类型);}}
}// 客户端代码
public class Client {public static void main(String[] args) {SimpleFactory factory new SimpleFactory();Product productA factory.createProduct(A);productA.operation(); // 输出具体产品A的操作Product productB factory.createProduct(B);productB.operation(); // 输出具体产品B的操作}
}工厂方法模式 定义对简单工程模式进行了抽象和推广具体的生产工作推延到其子类去完成 将对象的创建委托给具体的工厂类从而使得客户端代码与具体的产品类解耦。 // 产品接口
interface Product {void operation();
}// 具体产品类A
class ConcreteProductA implements Product {Overridepublic void operation() {System.out.println(具体产品A的操作);}
}// 具体产品类B
class ConcreteProductB implements Product {Overridepublic void operation() {System.out.println(具体产品B的操作);}
}// 抽象工厂类
abstract class AbstractFactory {public abstract Product createProduct();
}// 具体工厂类A
class ConcreteFactoryA extends AbstractFactory {Overridepublic Product createProduct() {return new ConcreteProductA();}
}// 具体工厂类B
class ConcreteFactoryB extends AbstractFactory {Overridepublic Product createProduct() {return new ConcreteProductB();}
}// 客户端代码
public class Client {public static void main(String[] args) {AbstractFactory factoryA new ConcreteFactoryA();Product productA factoryA.createProduct();productA.operation(); // 输出具体产品A的操作AbstractFactory factoryB new ConcreteFactoryB();Product productB factoryB.createProduct();productB.operation(); // 输出具体产品B的操作}
} 抽象工厂模式 定义提供了一个接口用于创建一系列相关对象而无需指定具体的实现类。 // 抽象产品接口A
interface AbstractProductA {void operationA();
}// 具体产品类A1
class ConcreteProductA1 implements AbstractProductA {Overridepublic void operationA() {System.out.println(具体产品A1的操作);}
}// 具体产品类A2
class ConcreteProductA2 implements AbstractProductA {Overridepublic void operationA() {System.out.println(具体产品A2的操作);}
}// 抽象产品接口B
interface AbstractProductB {void operationB();
}// 具体产品类B1
class ConcreteProductB1 implements AbstractProductB {Overridepublic void operationB() {System.out.println(具体产品B1的操作);}
}// 具体产品类B2
class ConcreteProductB2 implements AbstractProductB {Overridepublic void operationB() {System.out.println(具体产品B2的操作);}
}// 抽象工厂类
interface AbstractFactory {AbstractProductA createProductA();AbstractProductB createProductB();
}// 具体工厂类1
class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory {Overridepublic AbstractProductA createProductA() {return new ConcreteProductA1();}Overridepublic AbstractProductB createProductB() {return new ConcreteProductB1();}
}// 具体工厂类2
class ConcreteFactory2 implements AbstractFactory {Overridepublic AbstractProductA createProductA() {return new ConcreteProductA2();}Overridepublic AbstractProductB createProductB() {return new ConcreteProductB2();}
}// 客户端代码
public class Client {public static void main(String[] args) {AbstractFactory factory1 new ConcreteFactory1();AbstractProductA productA1 factory1.createProductA();AbstractProductB productB1 factory1.createProductB();productA1.operationA(); // 输出具体产品A1的操作productB1.operationB(); // 输出具体产品B1的操作AbstractFactory factory2 new ConcreteFactory2();AbstractProductA productA2 factory2.createProductA();AbstractProductB productB2 factory2.createProductB();productA2.operationA(); // 输出具体产品A2的操作productB2.operationB(); // 输出具体产品B2的操作}
} 单例模式* 概念保证某个类有且仅有一个实例 目的保证应用只有一个全局唯一的实例并且提供一个访问它的全局访问点 饿汉式 特点在类声明时就完成了初始化优点实现简单执行效率高线程安全缺点类加载时就初始化可能占用不必要的内存 public class Singleton {private static Singleton instance new Singleton();private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {return instance;}
}懒汉式 特点使用时才初始化即懒加载优点避免造成不必要的资源浪费缺点使用关键词进行加锁会影响性能 public class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {}public static synchronized Singleton getInstance() {if (instance null) {instance new Singleton();}return instance;}
}枚举 public enum Singleton {INSTANCE;// 添加其他属性和方法private String name;public void setName(String name) {this.name name;}public String getName() {return name;}
}public class Main {public static void main(String[] args) {Singleton singleton Singleton.INSTANCE;singleton.setName(Singleton Instance);System.out.println(singleton.getName()); // 输出Singleton Instance}
}原型模式 建造者模式
结构型设计模式 适配器模式 桥接模式 目的将抽象部分与实现部分分离使它们可以独立地变化。 桥接模式通过组合关系而不是继承关系来连接抽象和实现 优点 分离抽象和实现增加系统的灵活性和可扩展性 缺点 增加系统的复杂性和代码量系统运行速度变慢 // 实现部分的接口
interface Implementor {void operationImpl();
}// 具体实现类A
class ConcreteImplementorA implements Implementor {public void operationImpl() {System.out.println(Concrete Implementor A);}
}// 具体实现类B
class ConcreteImplementorB implements Implementor {public void operationImpl() {System.out.println(Concrete Implementor B);}
}// 抽象部分的接口
abstract class Abstraction {protected Implementor implementor;protected Abstraction(Implementor implementor) {this.implementor implementor;}abstract void operation();
}// 扩展抽象部分的类A
class RefinedAbstractionA extends Abstraction {protected RefinedAbstractionA(Implementor implementor) {super(implementor);}void operation() {System.out.println(Refined Abstraction A);implementor.operationImpl();}
}// 扩展抽象部分的类B
class RefinedAbstractionB extends Abstraction {protected RefinedAbstractionB(Implementor implementor) {super(implementor);}void operation() {System.out.println(Refined Abstraction B);implementor.operationImpl();}
}// 客户端代码
public class Client {public static void main(String[] args) {Implementor implementorA new ConcreteImplementorA();Abstraction abstractionA new RefinedAbstractionA(implementorA);abstractionA.operation();Implementor implementorB new ConcreteImplementorB();Abstraction abstractionB new RefinedAbstractionB(implementorB);abstractionB.operation();}
} 适用场景 避免抽象方法和其实现方法绑定在一起抽象接口和实现都需要扩展出子类以备使用变动实现的方法不会影响客户程序调用的部分 组合模式 装饰模式 外观模式 享元模式 代理模式
行为型设计模式 描述算法及对象之间的任务职责分配所描述的不仅仅是类或对象的设计模式还有之间的通信模式。 4.常用原则
SOLID
单一责任原则 单一职责原则要求类的职责单一引起类变化的原因单一。优点降低了类的复杂度提高了可读性、可维护性降低了变更引起的风险。 开放封闭原则 一个软件实体如类、模块和函数应该对扩展开放对修改关闭。 里氏替换原则/迪米特法则 对于里氏替换原则所有引用基类的地方必须透明地使用其子类的对象。迪米特原则一个类应该对自己需要耦合或调用的类知道的最少 接口隔离原则 接口隔离原则强调接口的高内聚和低耦合客户端不应该依赖它不需要的接口 依赖倒置原则 对于依赖倒置原则要求面向对象的设计要对结构化的方法进行倒置即高层模块不应依赖底层模块二者都应依赖于抽象
十、Web 服务体系结构 定义通过 Web 接口提供的某个功能程序段特点 平台无关性通用的通信信道企业的互操作性功能复用拓展业务服务器的中立性安全的通信 SOAP简单对象访问协议 定义一种基于 XML 的协议通过 HTTP 或其他协议在网络上进行应用程序之间的通信和信息交换 XML可扩展标记语言 为消息交换定义了描述和格式 HTTP超文本传输协议 定义了客户端和服务器之间交换的消息格式和规则实现了从客户端请求到服务器响应的数据传输和交互过程 WSDLWeb 服务描述语言 一种用于描述 Web 服务接口及其访问方式的 XML 文件标准
十一、基于分布构件的体系结构
EJB技术
EJB 是基于分布式事务吃力的企业级应用程序的组件。EJB是用于开发和部署多层结构的、分布式的、面向对象的Java应用系统的跨平台构件体系结构。
DCOM
DCOM是微软基于COM扩展的分布式计算技术具有支持远程对象通信、透明性、安全性、可靠性和互操作性等特点。
CORBA
CORBACommon Object Request Broker Architecture是一种通用的对象请求代理体系结构用于支持分布式计算环境中的对象通信和交互具有跨平台、跨语言的特点。
