1、第4章 面向对象体系结构,4.1 体系结构的标记法 4.2 流程处理系统 4.3 客户机/服务器系统 4.4 层状系统 4.5 三级和多级系统 4.6 代理,4.7 联邦和聚合体系 4.8 体系结构的样式 4.9 案例：自动柜员机系统软件 4.10 案例：租借公司 4.11 案例：共用讨论板 4.12 案例：EJB的架构,软件体系结构是对系统的组成与组织结构较为宏观的描述，它按照功能部件和部件之间的联系与约束来定义系统，着重于软件系统自身的整体结构和部件间的交互。本质上，软件体系结构提供了一种自顶向下实现基于部件的软件开发的途径，是系统实施的抽象描述。,4.1 体系结构的标记法,体系结构图标记
2、法示例如图4-1所示。,图4-1,4.2 流程处理系统,图4-2是流程处理系统的处理过程 ，从图中可以看出它以程序算法和数据结构为中心 。,图4-2,流程处理系统示例如图4-3所示,图4-3,流程处理系统具有以下优点： （1）系统的总体行为是各个处理部件的简单组合。（2）只要增加新的处理部件，系统可以很容易的扩展。（3）只要输入和输出数据合适，处理部件可以在不同系统中重复使用。（4）系统可以在大规模并行计算机中运行，解决复杂的工程技术和科研难题。,流程处理系统具有以下缺点：（1）它主要以一个批量处理的方式进行，不太适合作交互式应用。（2）当有大量和不同方式的输入和输出数据时，数据和管理就很伤脑
3、筋。,4.3 客户机/服务器系统,客户/服务器系统已经在各方面都得到了广泛的应用，本节进行对它简单的介绍。,4.3.1 客户/服务器系统简介,简单的客户机/服务器系统结构中，应分成两部分。客户机负责用户输入和展示，服务器则处理低层的功能，例如数据库的运作等。服务器通常含有一组服务器对象，能同时为多个客户机服务。,客户机/服务器系统结构的优点：（1）客户机与服务器分离，使得两者的开发可以分开同时进行，而且可以作长距离的连线运作。（2）服务器与客户机之间可以是一对多的关系。,客户机/服务器系统结构的缺点：（1）客户机与服务器的通讯依赖于网络，可能成为整体系统运作的瓶颈。 （2）倘若服务器及其界面定
4、义有改变，则客户机也要做相应改变。当客户机数量很大时，要保证每一个都有最新软件版本，就要费大力气。,4.3.2 基于MVC的网上应用系统,使用模型视图控制器架构的网上应用示例如图4-4所示。,图4-4,MVC架构在网上应用有如下特征：（1）视图方面，由样本网页定义，该网页与控制器对象完全分离，也可能含有在客户机一端执行的控制程序。,（2）模型方面，由网络服务器的数据集或其他类似对象定义，该对象由服务器的控制器对象构造，其数据来自背后的数据库或其他对象。（3）控制器主要是在服务器里面，它按客户机的请求做出反应，调用其他对象处理要求，并用数据代替样本网页的变量，最后把网页送回客户机。,4.4 层状
5、系统,所谓层，就是一个部件或结点中的一组对象或函数，层状系统则是带有这些分组或层的软件系统 。,4.4.1 层状系统简介,层状系统的优点有： （1）有助把复杂的问题按功能分解，使整体设计更为清晰。（2）使得内层函数和服务受到有效的控制，只有界面层的对象向外界公开。（3）某一个层可以反复用在不同的地方。（4）新的运算可以在界面层引入，它们把内层的一些运算合起来。,4.4.2 以服务对象分层,全显露法，如图4-5所示。,图4-5,单显露法，如图4-6所示。,图4-6,4.5 三级和多级系统,“级”则是系统中相互联系而各自分离的部件或结点实体。,4.5.1 三级系统,在三级系统中，分成了用户界面级、
6、商业逻辑结点以及数据库管理结点这三层，具体结构如图4-7所示。,图4-7,4.5.2 多级系统,n级系统中，有n-1对客户机/服务器。在上述三级系统中增加一个网络服务器（Web server）和轻便客户机，就得到四级系统，如图4-8所示。,图4-8,多级系统的优点： （1）系统维修和扩展都比较容易。（2）方便企业水平的整合。（3）从底层到高层，可以分级控制，对不同级的客户机提供不同水平的服务。（4）多级系统可以扩充，以服务大量同时使用系统的客户机。,多级系统的缺点：（1）各对客户机/服务器之间可能有多种不同的通讯协议。（2）调试系统的整体性能就很不容易。,4.6 代理,代理体系结构如图4-9所
7、示。,图4-9,代理体系结构具有优点： （1）在处理复杂任务时，代理体系结构统筹多个全自动或半自动的代理活动，具有高度的灵活性。（2）由于各组功能分布在不同的代理上，系统比较容易维修和扩展。（3）可用渐进方式建立，并容许从原有系统逐步过渡。（4）系统很容易与多极系统合并使用，伸缩性强。,代理体系结构的缺点有：（1）由于所有活动都经共用的消息总线传送，存在一定的安全性隐患。（2）因为事项分布在多个代理上处理，系统的性能调试可能比较困难。（3）消息总线要有统一的通讯协议，若企业中有遗留系统，必须让它们与新的通讯协议适配起来。,4.7 联邦和聚合体系,本节介绍联邦体系结构和聚合体系结构。,4.7.1
8、 联邦体系结构,联邦体系结构（federation architecture）把多个相同或相容的枢纽连接起来，而每个枢纽可以有自己的次结点，次结点只能与枢纽连接。图4-10给出一个联邦体系结构的例子。,图4-10,4.7.2 聚合体系结构,要建立大的企业软件系统，一个方法是把多个相同或相容的结点连接起来，成为聚合（aggregate），如图4-11。,图4-11,聚合和联邦体系的长处是：（1）反复运用一些小的结点，系统结点分布各地，而各个结点共享整个系统的一个共同视图。（2）体系结构非常灵活，没有中央集权，各结点或枢纽在本地有很强的控制力。（3）每一个结点都比较简单，并且通过少数界面与其他结点
9、通讯。,聚合和联邦体系的缺点是：（1）聚合中消息传播要经过多个结点，速度受到限制。（2）聚合容易受某点的影响，当某点出现问题，会影响大片结点。（3）保养维修的工作量可能会很大。,4.8 体系结构的样式,流程处理系统的体系结构样式，如图4-12所示。,图4-12,多级系统的体系结构样式图 ，如图4-13所示。,图4-13,代理系统的体系结构样式，如图4-14所示。,图4-14,聚合和联邦系统的体系结构样式图，如图4-15所示。,图4-15,4.9 案例：自动柜员机系统软件,自动柜员机系统软件的四级体系结构，如图4-16所示。进行中央服务器里的持久层对象设计，如图4-17所示。进行ATM中央服务器
10、里的界面层和持久层的设计，如图4-18所示。,图4-16,图4-17,图4-18,4.10 案例：租借公司,“超级租借店”的系统需求有如下几点：（1）超级租借店的商业数据存储到数据库，容许会员在任何租借店借东西，并在任何一间归还。（2）每天做出租项目的报告。（3）每天检查过期项目。,（4）帮助店的操作人员处理事项。（5）提供各个标题出租的统计数字。（6）让所有店的操作人员能够与中央数据库安全地连接，并进行商业运作。（7）让所有会员能从“超级租借店”的网址查看目录。图4-19是“超级租借店”的四级体系结构。,图4-19,4.11 案例：共用讨论板,研究共用讨论板的体系结构时，主要是怎样把独立的讨
11、论板连接起来。,4.11.1 组的动态组合变更过程,图4-20（a）给出了两个分立的讨论组，左边的有编号P1至P9的端口（port），右边是PA到PD。右边的一组可以通过连接左边一组的任何一个端口，而把两组结合起来。在图4-20（b）中，原来两个组通过端口PB与P5而结合起来。,图4-20（a),图4-20（b),对合作组组员之间交换图像，订立了以下政策：（1）合作组中不可以有多于一个领导。 （ 2）只有领导才能发送图像资料给全组。（3）领导权必须由现行领导授予，才可以转让给要求者。（4）只有本组领导才能带领组员参加另一组，合并后组的领导由原本另一组的领导担任。,4.11.2 界面层与控制层,
12、整体的包装图如图4-21所示。 图像数据结构以及图像端口界面的设计如图4-22所示。 图像端口实施类的设计如图4-23所示。 控制类图像端口的设计如图4-24所示。 图4-25显示把本机图像端口连接到远程端口的序列图。 图4-26显示图像端口把图像传播到全组的序列图。,图4-21,图4-22,图4-23,图4-24,图4-25,图4-26,4.11.3 同步及有关问题,在图4-27中，突出并用粗线连接的端口把小组领导和请求者相连，它们全部都被同步运算锁起来。其他“请求领导权”必须等这一过程完成后，才可以继续进行。,图4-27,4.12 案例：EJB的架构,EJB（Enterprise Java
13、Beans，即企业Java豆）专门为企业中处理关键事务且事项容量大的应用系统而设计的。,4.12.1 静态结构,零件豆（Part Bean）的静态设计如图4-28所示。 界面part Home（零件产地）Part IF（零件界面）如图4-29所示。 实施类Part Bean（零件豆）如图4-30所示。 把零件豆配置到EJB容器后，得到的对象关系结构如图4-31所示。,图4-28,图4-29,图4-30,图4-31,EJB和CORBA中对象结构的对照表,4.12.2 资源管理策略,“豆”的状态与相应的资源管理策略表,4.12.3 实体豆的动态行为,图4-32显示实体豆的生命周期。 图4-33显示了客户机构造实体豆“零件”的序列图。 客户机调用实体豆运算的序列图如图4-34所示。 寻找零件豆并调用其运算的序列图如图4-35所示。,图4-32,图4-33,图4-34,图4-35,小结,本章介绍了六种常用的面向对象体系结构，给出了一般的表示方法，并且结合近年来的热点，给出了一些面向对象体系结构的实例。最后，为了便于读者理解，本章列举出了几个案例。,
