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  • 系统体系结构用于描述系统各部分的结构,接口以及用于通信的机制,包括软件系统体系结构模型和硬件系统体系结构模型。而软件体系结构模型对系统的用例,类,对象,接口以及相互之间的交互和协作进行描述;硬件系统...

        系统体系结构用于描述系统各部分的结构,接口以及用于通信的机制,包括软件系统体系结构模型和硬件系统体系结构模型。而软件体系结构模型对系统的用例,类,对象,接口以及相互之间的交互和协作进行描述;硬件系统体系结构模型对系统的组件、结点、的配置进行描述。用UML中的组件图和配置图(部署图)来建模。

     

    组件图:

     

      1,组件分类:在UML中,将组件分为源代码组件(编译时组件),二进制代码组件(连接时组件)和可执行代码组件(运行时组件):

       a,源代码组件是在软件开发过程中产生的,是实现一个或多个类的源代码文件,用于产生可执行系统.b,二进制代码组件是源代码组件经过编译后产生的目标代码文件或静态,动态库文件。c,可执行代码组件是系统执行时使用的组件,表示在处理机上运行的可执行单元。

     

      2,组件接口:通过接口可描述一个组件能够提供的服务的操作集合。接口一般位于2个组件之间,阻断了2个组件之间的依赖关系,使得组件自身具有良好的封装性。UML组件具有输入接口和输出接口。

     

      3,组件图建模的步骤:

      a,首先分析系统,从系统组成结构,软件复用,物理结点配置,系统归并,组件组成等几个方面寻找并确定组件;  b,接着使用结构型说明组件,并为组件命名,组件的命名应有意义;  c,然后标示组件之间的依赖关系,对于接口应注意的是输出接口还是输入接口;  d,最后进行组件的组织,对于复杂的软件系统,应使用“包”组织组件,形成清晰的结构层次图。

     

      下边我们以机房收费系统的用户界面组件图为例看一下:

     

     

    配置图:

     

      配置图用于硬件系统体系结构建模,主要用于在网络环境下运行的分布式系统或嵌入式系统建模。

    配置图主要由节点以及节点之间的关联关系组成,在一个节点内部还可以包含组件和对象。

     

      看一下步骤:a,根据硬件设备配置(如服务器,工作站,交换机,I/O设备等),和软件体系结构功能(如网络服务器,数据库服务器,应用服务器,客户机等)确定节点;b,确定驻留在节点内的组件和对象,并标明组件之间以及组件内对象之间的依赖关系;c,用构造型注明节点的性质;d,确定节点之间的通信联系;e,对节点进行统一组织和分配,绘制结构清晰并具有层次的配置图。

     

       我们来画一下机房收费系统的配置图:

     

     

       综上为软件的体系结构设计,其实就是从宏观上来设计软件,考虑的面大一些。把握的面大一些。

     

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  • 体系结构设计风格

    千次阅读 2016-04-05 17:28:07
    一、常用的软件体系结构风格数据流风格:批处理和管道/过滤器 调用/返回风格:主程序/子程序、层次结构,客户机/服务器,面向对象风格 独立部件风格:进程通讯、事件驱动 虚拟机风格:解释器、基于规则的系统 ...

    一、常用的软件体系结构风格

    数据流风格:批处理和管道/过滤器
    调用/返回风格:主程序/子程序、层次结构,客户机/服务器,面向对象风格
    独立部件风格:进程通讯、事件驱动
    虚拟机风格:解释器、基于规则的系统
    数据共享风格:数据库系统、黑板系统

    空间效率:存储库>管道-过滤器>隐式调用

    二、管道-过滤器风格(Pipe-Filter Style)

    风格项 描述
    设计决策与约束 保证过滤器的独立性,不能共享任何状态、数据,运行
    模块描述 每个过滤器部件实现为一个单独的模块, 简单的管道连接件建立通用模块 , 复杂的管道连接件建立一个单独的模块
    优点 可复用性、内部可修改性、可扩展性、高性能、支持特定分析(吞吐量、死锁检测)
    缺点 弱控制性、弱交互性;空间效率差;性能浪费、错误处理能力弱
    应用 传统的编译器、Unix shell编程、信号处理、批处理 (ATM机、汽车牌照识别系统等流水线系统)
    不适用于 不能容忍错误的系统,不允许重新启动的系统,交互式应用系统
    变体 流水线

    三、主程序/子程序风格(Main Program/Subroutine Style)

    风格项 描述
    设计决策与约束 不允许逆方向调用、单线程执行、从上层获得控制权,执行完成后控制权还给上层,执行中控制权可以下传
    模块描述 每个子程序实现为一个模块,主程序为起始模块
    优点 流程清晰,易于理解;强控制性
    缺点 程序调用的强耦合使得系统难以修改和复用, 限制了部件之间的数据交互,可能会产生公共耦合
    应用 功能分解多个顺序执行的系统, 编程语言没有模块化支持的系统, 结构化方法建立的系统

    四、面向对象式风格

    风格项 描述
    设计决策与约束 用信息内聚标准建立对象部件、 基于方法调用建立连接件、不同对象之间平等,没有主从、从属、层次关系
    模块描述 每个对象部件实现为一个模块
    优点 内部实现的可修改性。易开发、易理解、易复用的结构组织
    缺点 接口的耦合性、标识的耦合性、 面向对象的副作用
    应用 能够基于数据信息分解和组织的软件系统,基于抽象数据类型建立的软件系统

    五、分层

    风格项 描述
    设计决策与约束 基于程序调用建立连接件,禁止跨层次连接、禁止逆向连接
    模块描述 每个层次部件表示为一个包,内部还有所有实现模块
    优点 设计清晰、易于理解,支持并行开发,可复用性、内部可修改性
    缺点 交互协议难以修改、性能损失(禁止跨层)、难以确定层次数量和粒度
    应用 并行开发的系统,不同抽象层次上进行任务分解的系统,能够容许延迟的系统,网络通信、交互系统、硬件控制系统、系统平台
    变体 松散分层系统(系统性能比可修改性更重要,例如:Unix操作系统)

    六、隐式调用(发布-订阅,基于事件、选择性)

    风格项 描述
    设计决策与约束 使用事件路由建立连接件; 多个部件可以声明同一个事件类型,事件广播有相同调用效果;多个部件可以注册同一事件,事件发生后同时被调用;不能假设事件对部件的影响;部件不能假设对事件的处理顺序,也不能假设事件的处理结果
    模块描述 部件实例实现为模块,事件路由借助程序运行环境提供的支撑模块
    优点 可复用性、可修改性、高性能(多进程并发执行)
    缺点 弱控制性,难以测试和验证(不知道调用程序的上下文)
    应用 以松散耦合部件为基础建立的软件系统,编译环境中的工具集成,数据管理系统中的一致性检查,图形化用户界面
    变体 使用程序调用机制作为补充

    七、存储库(数据为中心、共享数据风格)

    风格项 描述
    设计决策与约束 对系统的功能处理为一系列的知识源部件;对存储区的直接访问建立为连接件; 所有知识源相互独立,活动没有预先确定顺序; 知识源依赖于共享数据;知识源实时检查共享数据的状态,并在必要时做出合理的反应
    模块描述 共享数据部件建立一个存储区、访问机制模块;每个知识源建立一个实现模块
    优点 很好的空间效率,具有潜能的性能优势(进程实现时可多进程并发),知识源的可修改性、容错性和健壮性
    缺点 共享数据的难修改性、共享数据的瓶颈性、弱控制性
    应用 以建立、增强和维护一个复杂信息中心为主要问题的应用系统;数据库系统、现代的编译器
    变体 黑板风格:由共享数据监控状态变化、并在需要时通知知识源、由知识源决定下一步行动(部件类型:知识源、共享数据、控制,连接件类型:数据访问、监控、事件通知)
    应用 专家系统、集成开发环境、聊天室

    八、MVC

    风格项 描述
    设计决策与约束 以程序调用为连接件; 视图只能使用数据查询,只有控制部件可以调用可能修改模型状态的程序
    模块描述 为模型、师徒、控制的每个部件建立模块实现
    优点 易开发性、视图和控制的可修改性、适宜于网络系统开发的特征
    缺点 复杂性、模型修改困难、
    应用 网络系统

    九、客户端/服务器(C/S)

    风格项 描述
    设计决策与约束 服务器端有更高的资源要求、客户端有更多的用户交互;服务器端固定、客户端动态增减,各个客户端之间相互独立
    模块描述 server、client、连接件被实现为socket连接或tcp/ip连接
    优点 易开发、客户端的动态性
    缺点 服务器难以调整、服务器瓶颈、不易更新
    应用 网络系统
    变体 1.浏览器/服务器(B/S) 2.三层 3. 端到端(P2P)每个参与者既是客户端又是服务器,网络交互机制比较复杂
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  • 面向对象体系结构风格的KWIC关键词索引系统 java实现





    java 源代码

    import java.io.BufferedReader;
    import java.io.BufferedWriter;
    import java.io.FileNotFoundException;
    import java.io.FileReader;
    import java.io.FileWriter;
    import java.io.IOException;
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.StringTokenizer;
    public class KWIC
    {
       private static BufferedReader input_file;//输入缓冲对象
       private static BufferedWriter output_file;//输出缓冲对象
       private ArrayList<String> kwicList;
       public KWIC (String filename)  
        {
            kwicList = new ArrayList<String>();
            String line="";
            fileopen(filename);//打开文件
            while (line!= null)
            {
                line=readline();//每行读取文件
                if (line !=null)//每行不空
                {
                    parseLine(line, kwicList);//每行移位
                }
             }
             sort(kwicList);//排序
             writeToFile(kwicList,"output.txt");//结果写入文件
        }
        public static void fileopen(String InputFilename) //打开文件函数
        {
            try
            {
                input_file = new BufferedReader(new FileReader(InputFilename));//从文件中读取
            } 
            catch (IOException e)
            {
                System.err.println(("File not open" + e.toString()));
                System.exit(1);
            }
        }
        public static String readline()//含读取函数异常处理的
        {
            String line ="";
            try 
            {
                line = input_file.readLine();
            } 
            catch (Exception e)
            {
                e.getStackTrace();
            }
            return line;
        }
    public void parseLine(String line,ArrayList<String> list)//对每一行进行处理,将处理后的结果存在集合里
    {
            StringTokenizer tokener = new StringTokenizer(line);
            String token = new String();
            int index;
            ArrayList<String> tokens = new ArrayList<String>();
            int count = tokener.countTokens();//计算每一行有多少个单词
            for (int j= 0; j< count; j++) {//将一行解析,并且将解析的word加入ArrayList中
                token = tokener.nextToken();
                tokens.add(token);//对每一行先读取正常输出
            }
            //对ArrayList中的字进行循环移位,得出最后结果
            for (int i = 0; i < count; i++)
            {
                index=i;
                StringBuffer linebuffer = new StringBuffer();
                for (int j=0; j < count; j++) {
                    if (index >= count)
                          index = 0;
                        linebuffer.append ( tokens.get(index)  );
                        linebuffer.append (" ");
                        index++;
                }
                line = linebuffer.toString();
                kwicList.add(line);//移位后结果输出
            }
        }
    public void sort(ArrayList<String> List)//排序函数
    {
      for(int i=List.size()-1;i>0;i--)
      {
      for(int j=0;j<i;j++)
      {
      char a=List.get(j).charAt(0);
      char b=List.get(j+1).charAt(0);
      if(a>b)
      {
      String temp=List.get(j);
      List.remove(j);
      List.add(j+1,temp);
      }
      }
      }
    }
    /*public static void  display(ArrayList<String> List)//输出结果函数
        {
            
            for (int count=0; count< List.size();count++) {
                  System.out.println (List.get(count) );//每行输出
            }
        }
        */
    public void writeToFile(ArrayList<String> List,String filename) {


        try {


            
            output_file= new BufferedWriter(new FileWriter(filename));
            for (int count=0; count< List.size();count++)
        {
                output_file.write(List.get(count) );//每行写入文件
                output_file.newLine();//读取下一行
                
            }


           } 
        catch (FileNotFoundException ex)
        {
            ex.printStackTrace();
        } 
        catch (IOException ex)
        {
            ex.printStackTrace();
        }
        finally 
        {
            
            try {
                  if (output_file != null) 
                  {
                output_file.flush();
                output_file.close();//关闭文件
                   }
               }
               catch (IOException ex) 
               {
                ex.printStackTrace();
               }
        }
           
    }
    public static void main(String[] args) //主程序
        {
                new KWIC("input.txt");
        }
    }

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  • 1.集中式结构 概念:所有的程序,包括DBMS、应用程序、与用户终端进行通信的软件等全部集中在一台称为主机的计算机上运行,且所有的数据及其数据处理工作也都在主机中运行。 2.两层客户机/服务器架构 &nbsp...

    数据库系统架构

    1.集中式结构

    概念:所有的程序,包括DBMS、应用程序、与用户终端进行通信的软件等全部集中在一台称为主机的计算机上运行,且所有的数据及其数据处理工作也都在主机中运行。

    2.两层客户机/服务器架构

        两层C/S架构将数据库应用系统的计算机分为客户机和服务器两类,系统的功能在客户机和服务器之间划分,形成一种客户机请求服务,服务器提供服务的应用系统结构。
    两层C/S的特点与优点
    特点:两层C/S架构是“肥”客户机/“瘦”服务器结构。
    客户机需要配置好几层软件。
    如操作系统、网络协议软件、客户机软件及应用程序等
    服务器只是单纯的数据库服务器。
    优点
    相对于集中式结构,两层C/S架构把程序的功能分离,使得客户端开发集中于数据的显示和分析,数据库服务器则集中于数据的管理,这样不必在每一个新的应用开发中重新对数据库进行编码。

    缺点

    • 维护费用较高。客户端要安装庞大而复杂的应用程序,当网络用户的规模达到一定数量之后,系统的维护量急剧增加,维护应用系统变得十分困难。
      系统可靠性降低。一个客户机/服务器系统是由各自独立开发、制造和管理的各种硬件和软件的混合体,其内在的可靠性不如集中式结构的大型机或小型机。
      资源利用率不高。用户在本地硬盘 装入大量的软件,但使用的只是其中很少一部分(一般少于10%)。在一个拥有众多“胖”客户机的环境中,这无疑时巨大的浪费。
    • 系统缺乏灵活性。客户机/服务器需要对每一应用独立地开发应用程序,消费了大量的资源,且“胖”客户机的计算模式仍然满足不了日益增长的应用需要。

    3.三层数据库应用系统

    把数据库应用系统分为逻辑上相对独立的三层,数据库系统的功能分别由三层实现:

    • 数据层负责数据管理和事务处理两个功能。主要由一个或多个数据库管理系统实现。
    • 功能层由客户机中负责业务规则处理的代码分离而来,用一个专门的应用服务器支持,负责业务逻辑功能。改变业务处理规则时,不对表示层产生影响。
    • 表示层仍配置在客户机中 ,实现用户与应用间的对话,如检查用户从键盘等输入的数据,显示应用输出的数据,提供表达逻辑功能。变更用户接口时,只需改写显示控制和数据检查程序,不影响其他两层。检查的内容也只限于数据的形式和值的范围,不包括有关业务本身的处理逻辑。

    优点
    系统灵活性高。把三个层次分别放在各自不同的硬件(计算机)系统上能够适应客户机数目的增加和处理负荷的变动。
    降低了系统分析设计的难度,能够使系统结构清晰、分工明确,又利用后期的维护和升级。
    缺点
    降低了系统的性能。
    增加了系统实现的难度。
    组件的生命周期管理,安全管理,多用户访问的事务管理,组件之间的连接和通信,应用的可靠性和可伸缩性。
    【注】关于伸缩性,指的是当多个用户访问系统时,系统对每个用户访问请求处理时间。比如说10个用户访问系统,系统处理要花10s。当用户访问增多时候,系统处理不会变的很慢。

    这里写图片描述

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