软件工程复习（十）

要求

OO设计步骤，结构优化准则，对照架构模式，设计原则和设计模式

面向对象的设计准则

• 模块化
• 抽象
• 信息隐藏
• 弱耦合
• 强内聚
• 可重用

启发规则

• 设计结果应该清晰易懂

• 提高软件可维护性和可重用性重要措施

  • 用词一致
  • 使用已有的协议（重载）
  • 减少消息模式的数目
  • 避免模糊的定义

• 一般—特殊结构的深度应适当

  • 应该使类等级中包含的层次数适当

• 设计简单的类

  • 尽量设计小而简单的类，便于开发管理
    • 避免包含过多的属性
    • 有明确的定义
    • 尽量简化对象之间的合作关系
    • 不要提供太多服务（保持适当内聚的基础上）

• 使用简单的协议

• 使用简单的服务

• 把设计变动减至最小（结构稳定）

架构模式（Architecture Patterns）

An architectural pattern is a proven structural organization schema for software systems（架构模式是指用于软件系统中经实践证明的机构化的组织格式化）

层次、CS、MVC、Pipe-Filter、Master-slave

• 层次架构

  • eg: 网络协议（OSI/ISO 七层模型）
  • 每层向上层提供服务
  • 越低层越稳定
  • 职责分离，每层可独立开发
  • 提供给上层高的抽象接口不容易写
  • 低层可能做一些高层用不到的功能

• MVC架构

  • model: 核心功能和数据（是应用程序中用于处理应用程序数据逻辑的部分。通常模型对象负责在数据库中存取数据）
  • view： 向用户展示信息（是应用程序中处理数据显示的部分。通常视图是依据模型数据创建的）
  • controller： 处理用户的输入（是应用程序中处理用户交互的部分。通常控制器负责从视图读取数据，控制用户输入，并向模型发送数据）
  • 用于交互式系统
  • 控制流程

• CS架构

  • Server组件向多个client提供服务
  • 客户端通过向服务器请求得到服务
  • 请求是在进程和机器边界上完成的
    • 采用进程间通信机制
    • 而层级架构则是横跨进程和机器边界
  • Server通常是长期运行的，拥有监听来自Client的请求
  • Examples：
    • Remote DB access （远程数据库接入）
    • Remote file systems（远程文件系统）
    • Multi-tier information system（多层信息系统）
    • Web applications（网页应用）
  • 通常在单独的线程中处理请求
  • Server和Client的交互通常包含在一个session（会话）中
  • Stateless servers（无状态的服务）
    • 会话状态由client保存（例如：cookie机制）
    • 每个请求都带上client保存的会话状态信息
  • Stateful servers（有状态服务）
    • 会话状态由Server端保存
    • 所有的Client的请求都关联到其对应的client-id

• Master-slave（主从模式）

  • 主从模式支持容错和并行计算
  • 主组件将工作分配给若干个从组件，从组件各自计算，最后主组件从这些从组件返回的结果中计算最终的结果
  • Examples:
    • Process control(进程控制)
    • Embedded systems(嵌入式系统)
    • Large-scale parallel computations（大规模并行计算）
    • Fault tolerant systems(容错系统) ==> 比如磁盘阵列（可以用其中一块或多块硬盘做奇偶校验，可以达到容错的效果）
  • 执行流程：
  • 分析：
    • 一旦Master挂掉，整个系统也就挂了
    • 从组件之间是独立的，不共享状态
    • 从组件之间可以并行运行
    • 对于硬实时系统（对延迟很敏感），主从组件之间的通信延迟可能是一个问题
    • 要解决的问题必须是可分解的
  • 应用领域：
    • 容错
    • 并行计算
    • 精确计算

• Pipe-Filter(管道过滤器模式)

  • 该架构适用于处理数据流的系统
  • 每一个处理都封装在一个过滤器组件当中
  • 数据通过相邻过滤器之间的管道（pipe）进行传输
    • pipe主要负责处理缓存和同步
  • Examples：
    • Compilers（编译器）
    • Unix shell commands
  • 分析：
    • 很容易插入新的过滤器
    • 过滤器可重用
      • 过滤器可以被独立开发
      • 潜在数据转换开销
    • 输入可以来自不同的数据源，输出也可以输出到不同的地方
    • 天然的并行处理
    • 过滤器间不共享状态
    • 不适用于交互式系统，适用于批处理系统
  • Java中的管道
    • InputStream in = new BufferedInputStream(new DataInputStream(System.in))

• Broker（代理模式）

• Peer-to-peer（P2P模式和）

• Event-bus

• Blackboard