2010系統(tǒng)集成管理工程師培訓講義3

1、系統(tǒng)集成項目管理工程師課程輔導3,北京理工大學 計算機學院徐 進,1,3.5 系統(tǒng)架構(gòu)設計,2,3.5.1 軟件體系結(jié)構(gòu)基本概念3.5.2 軟件體系結(jié)構(gòu)風格3.5.3 軟件體系結(jié)構(gòu)應用框架3.5.4 軟件設計模式,3,3.5.1 軟件體系結(jié)構(gòu)基本概念 1．定義軟件體系結(jié)構(gòu)，也稱軟件架構(gòu)，是軟件工程的重要研究領域。從90年代開始，很多專家學者對軟件體系結(jié)構(gòu)引起廣泛的關注，到目前為止，軟件體系結(jié)構(gòu)并沒有統(tǒng)一的定義，

2、綜合軟件體系結(jié)構(gòu)的定義，只有比較權威的定義性論述。權威的定義性論述軟件體系結(jié)構(gòu)是設計過程的一個層次，它處理那些超越算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設計，研究整體結(jié)構(gòu)設計和描述方法。體系結(jié)構(gòu)包括：總體組織結(jié)構(gòu)、全局控制結(jié)構(gòu)、通信和同步以及數(shù)據(jù)存取的協(xié)議、設計元素的功能、物理分布與合成、設計方案的選擇、評估和實現(xiàn)等。,4,理解要點： 軟件體系結(jié)構(gòu)是軟件設計過程的一個層面，是相對獨立的、有價值的軟件設計方法的總結(jié)，可作為軟件開發(fā)指導性的策略和途徑強調(diào)

3、設計過程，而非分析的過程。分析的目標是理解和表達，而設計的目標是實現(xiàn)非用戶的觀點，即非功能的觀點。對于用戶，結(jié)構(gòu)是軟件系統(tǒng)功能的組合，而對于設計者，結(jié)構(gòu)是為特定目標而設立的、軟件成分以及成分之間的關系。軟件體系結(jié)構(gòu)的研究，包括：怎樣選擇、怎樣評估，以及怎樣實現(xiàn)一個軟件結(jié)構(gòu)的問題,5,2. 軟件的基本結(jié)構(gòu)軟件技術的發(fā)展與硬件技術密不可分。軟件結(jié)構(gòu)的基礎受硬件結(jié)構(gòu)的制約，目前，在計算機基本硬件結(jié)構(gòu)的基礎之上，軟件體系結(jié)構(gòu)的基本元素和結(jié)

4、構(gòu)包括如下幾種：數(shù)據(jù)類型結(jié)構(gòu)，包括基本數(shù)據(jù)類型結(jié)構(gòu)、抽象數(shù)據(jù)類型結(jié)構(gòu)控制流連接結(jié)構(gòu)，也稱調(diào)用結(jié)構(gòu)包括：條件連接結(jié)構(gòu)、循環(huán)連接結(jié)構(gòu)、控制轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)；其調(diào)用連接方式，包括鏈詢式、分析式、代理式中斷觸發(fā)連接結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)部進程連接結(jié)構(gòu)、獨立進程同步連接結(jié)構(gòu)、獨立進程異步連接結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)，包括單向依賴層次結(jié)構(gòu)、開放式層次結(jié)構(gòu),6,3.軟件體系結(jié)構(gòu)設計的基本策略和原則在大量的軟件開發(fā)的設計實踐中，始終存在對設計原則和策略的探討和總結(jié)，很多被

5、普遍性采用的原則和策略，一直被廣泛使用，并不斷驗證和改進，它們獨立于具體的軟件開發(fā)方法。這些原則和策略包括：,?抽象 ?分而治之，層次化分解 ?封裝和信息隱蔽 ?模塊化,?高內(nèi)聚和低耦合?關注點分離?策略和實現(xiàn)分離?接口和實現(xiàn)分離,7,抽象抽象，是人們認識復雜事物的基本方法。它的實質(zhì)是集中表現(xiàn)事物的主要特征和屬性，隱蔽和忽略細節(jié)部分。運用抽象，能概括普遍的、具有相同特征和屬性的事物，簡化表達和理解，便于利用。軟

6、件設計中運用的抽象包括：數(shù)據(jù)抽象：描述特定數(shù)據(jù)對象的屬性集合過程抽象：特定操作過程命名的操作序列控制抽象：隱含內(nèi)部細節(jié)的控制邏輯,8,分而治之，層次式分解將大問題分解，從小問題入手，逐一解決整個大問題，這是人們處理問題的通常的方式。軟件設計中運用的分解包括：橫向分解：按照從基礎問題到上層問題的分解方式，將大問題按照層次分解成相互依賴的多層，每層完成的局部解，提供對上層的支持縱向分解：在橫向分解的基礎上，對每層的求解，再分解成

7、相互獨立的多項求解,9,封裝和信息隱蔽封裝是為了信息隱蔽，隱蔽是為了減小出錯帶來損失，而出錯是軟件系統(tǒng)不可避免的事實。無論是多么精心設計，嚴格實施，以及反復測試，軟件系統(tǒng)的錯誤就像與生俱來不可回避。局部化設計將處理信息限制在局部處理過程中，避免與外部其它處理共享，減少出錯的幾率，并且，出錯后的影響面也會較小。封裝性設計將處理過程盡量隱蔽，使外界得不到，只留出簡單而統(tǒng)一的訪問接口。這樣，使軟件處理的各個部分相互獨立，減小系統(tǒng)擴充

8、或修改時的出錯的機率。,10,模塊化模塊是可被獨立命名、具有獨立作用的軟件成分。軟件設計的模塊化，是以提高系統(tǒng)的可構(gòu)造性為目標的。為了軟件系統(tǒng)的可擴充性、可修改性，設計可靈活的拆解，或者可靈活組裝的軟件構(gòu)造，則成為軟件設計者的愿望和責任。模塊設計的原則包括：可分解性：問題本身可由多個部分的解合成，則應分解問題成為多個處理模塊可組裝性：可作為獨立的部分被組裝利用，得到一個更大的解，則包裝它成為獨立的模塊可理解性：模塊需要容易理解，

9、不能被理解或者理解多義的軟件成分不能作為獨立模塊連續(xù)性： 對于一個軟件成分的修改，只作用于它自身，這樣的模塊才是好的模塊保護性： 如果模塊出現(xiàn)異常，對于系統(tǒng)的影響較小，甚至沒有影響，這樣的模塊才是好的模塊,11,高內(nèi)聚和低耦合內(nèi)聚性內(nèi)聚性是指軟件成份的內(nèi)部特性。成份中各處理元素的關系越緊密越好。耦合性耦合性是指軟件成份之間的關系特性。軟件成份之間的關系越松散越好。,12,12,偶然內(nèi)聚：各處理元素之間并沒有關系，只是把分

10、散在多處的功能合在一起邏輯內(nèi)聚：僅僅是邏輯功能相關的處理元素合在一起時間內(nèi)聚：需要在同一時間執(zhí)行，并無功能邏輯的處理元素合在一起過程內(nèi)聚：過程順序相關的功能元素合在一起通訊內(nèi)聚：需要對相同的外部數(shù)據(jù)進行操作的處理元素合在一起順序內(nèi)聚：一個軟件成份的輸出是另一個軟件成份的輸入，將它們合起來功能內(nèi)聚：只完成單一的功能,,內(nèi)容耦合：一個軟件成份直接修改另一個軟件成份的內(nèi)容公共耦合：兩個以上的軟件成份共同處理外部的一個公共數(shù)據(jù)控

11、制耦合：軟件成份的動作依賴于接收的控制信號標記耦合：軟件成份的接口參數(shù)具有一個復雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)耦合：軟件成份之間僅是數(shù)據(jù)傳遞,,內(nèi)聚,耦合,緊密,松散,松散,緊密,13,關注點分離關注點：關注點是軟件系統(tǒng)中特別需要考慮的多變部分。例如，軟件成分的執(zhí)行會受到運行環(huán)境、設備條件，以及通信設施等的制約和限制，為了適應不同的運行環(huán)境和條件，需要進行必要的參數(shù)調(diào)整和驅(qū)動配置。為此進行的這部分設計和開發(fā)，即是所謂的關注點。關注點分離設計

12、：軟件系統(tǒng)中涉及關注點的成分應該與非關注點的成分分為相互獨立的部分，這樣的設計會使未來的系統(tǒng)容易配置，靈活適應多種不同的情況。,14,策略和實現(xiàn)分離策略策略是指軟件中用于處理選擇控制的決策成分。通過信息語義解釋、參數(shù)條件等，進行分析判斷，以決定怎樣的具體數(shù)據(jù)加工和功能實現(xiàn)。實現(xiàn)實現(xiàn)是指軟件系統(tǒng)中，有規(guī)范步驟及完整執(zhí)行算法的成分。策略和實現(xiàn)分離的設計通常，決策部分是異變的成分，而實現(xiàn)部分相對穩(wěn)定，并可多次復用。將策略成分和實

13、現(xiàn)成分分別設計成獨立的部分，使系統(tǒng)維護的范圍減小，以提高系統(tǒng)的維護性和復用性。,15,接口和實現(xiàn)分離接口接口是軟件成分對外統(tǒng)一形式的、可直接訪問的操作集合，其操作提供了該軟件成分的功能及使用方式。一個軟件成分可以不只一個接口，每個接口提供不同的一組相關的操作。實現(xiàn)實現(xiàn)是軟件成分外部不可見的操作執(zhí)行部分接口和實現(xiàn)分離的設計為了達到軟件成分的高復用，對于不同的訪問形式的適應問題，可以采用分設不同的訪問接口來實現(xiàn)。因此，采用接口和

14、實現(xiàn)分離的設計，會極大地提高系統(tǒng)的可移植性和復用性，而這些正是軟件性能評價的重要指標。,16,4.風格、框架、模式在軟件體系結(jié)構(gòu)的研究中，有三個重要的術語需要明確：軟件體系結(jié)構(gòu)風格(Architecture Styles)，風格是描述特定系統(tǒng)組織方式的慣用范例（idiomatic paradigm），強調(diào)組織方式和習慣用法；組織方式是用靜態(tài)形式表述的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而慣用范式，則可反映眾多系統(tǒng)共有的結(jié)構(gòu)和語義。應用框架(Applicat

15、ion Framework)，框架是待實例化的、可復用的大粒度部件結(jié)構(gòu)?？蚣苊嫦虿煌?guī)模的應用問題，是通用的結(jié)構(gòu)。強調(diào)針對實際的應用問題和通用結(jié)構(gòu)。軟件設計模式（Design Pattern)，設計模式是軟件問題高效和成熟的設計模板（pattern)，模板包含了固有的問題的處理邏輯，強調(diào)處理邏輯采用方式的直接復用。,17,3.5.2 軟件體系結(jié)構(gòu)風格體系結(jié)構(gòu)風格是對軟件系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)的慣用形式總結(jié)。認識特定軟件結(jié)的原理及適合的計算模式

16、，為軟件體系結(jié)構(gòu)設計提供必要的選擇空間，對于軟件設計來說是重要的技術途徑。目前經(jīng)典的體系結(jié)構(gòu)風格包括：管道過濾器風格主程序與子過程風格面向?qū)ο箫L格黑板知識庫風格虛擬機（解釋器）風格事件驅(qū)動隱式調(diào)用風格過程控制回路風格 部件鏈接器C2風格相關的信息系統(tǒng)開發(fā)，僅介紹其中幾種經(jīng)典體系結(jié)構(gòu)風格,18,1 .管道過濾器 (Pipes and Filters),過濾器A,過濾器B,過濾器C,過濾器D,過濾器E,,,,,,,,

17、,,,,,,,,增量計算的 功能模塊,輸入/輸出 數(shù)據(jù)流,管道過濾器風格的特征以數(shù)據(jù)流向的過程為核心，因此也被稱為：數(shù)據(jù)流風格過濾器自身功能獨立而完整，不需要知道其他過濾器的存在與否，相互之間無狀態(tài)交互過濾器對輸入的數(shù)據(jù)流有限制，并必須保證輸出流的正確性系統(tǒng)內(nèi)，各部分的執(zhí)行與整體系統(tǒng)的最終輸出不相關適用于無交互的批量加工過程處理系統(tǒng),管道1,管道2,管道3,管道4,管道5,管道6,管道8,管道7,19,2.主程序與子過

18、程 (Main Program/Subroutine),主程序,子過程1,子過程2,子過程n,?????,,,,,,,子過程k1,子過程k2,調(diào)用,返回,,,,,,,,,子過程f,,,,,主程序與子過程特征與過程性語言的概念相對應，適當?shù)脑O計會使代碼效率很高層次式的結(jié)構(gòu)調(diào)用，幾乎可以應對所有的軟件問題單純的過程劃分基于特定問題，不具普遍性，復用性差數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變化會引起復雜關聯(lián)的變化，維護性差適用于需求穩(wěn)定且高效的系統(tǒng)問題,20

19、,3 .數(shù)據(jù)抽象和面向?qū)ο?Data Abstraction and Object-Oriented),,對象實體,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,對象實體,對象實體,對象實體,對象實體,對象實體,對象實體,對象實體,消息,消息,消息,消息,消息,消息,消息,消息,消息,消息,消息,?對象實體是具有自身屬性和行為能力的獨立個體。?對象實體是主動的管理者，包括待處理的對象數(shù)據(jù)和所有參與過 程

20、的實體。?任何事務處理都是對象相互發(fā)送“消息”作用的結(jié)果。發(fā)送消息是“請求”，接受消息是對請求的“響應”。?響應“消息”的動作是接受請求對象自身的行為能力。并且它也可以 向其他對象發(fā)出請求。,面向?qū)ο蠼Y(jié)構(gòu)的特征,21,4.事件驅(qū)動和隱式調(diào)用(Event-Based,Implicit Invocation),外部實體1,,,,外部實體n,,,,消息過濾1,消息過濾n,中斷服務n,中斷服務1,?????,?????,系統(tǒng)消息隊列,應用

21、A 消息 隊列,應用線程1,應用線程n,?????,應用B 消息 隊列,,,,,,,,,,,,,,,系統(tǒng)傳送,系統(tǒng)傳送,消息發(fā)送,消息發(fā)送,事件,事件,應用線程1,應用線程n,?????,消息循環(huán) B,消息循環(huán) A,,,,?????,事件驅(qū)動和隱式調(diào)用特征事件不直接被各響應處理接收，而是通過隱藏在中間的層次間接地被接收和處理中間的層次，完成消息形式的統(tǒng)一處理及調(diào)整和調(diào)度，這樣，可以對接受事件進行必要操控請求與響應成

22、分之間構(gòu)成松散耦合，為靈活設計創(chuàng)造了條件對于資源不對等的異步并發(fā)系統(tǒng)是一種極好的控制方式,22,5. 黑板知識庫 (倉儲) (Repository),黑板（共享狀態(tài) 和策略數(shù)據(jù)）,,知識源1,知識源8,知識源7,知識源6,知識源3,知識源4,知識源2,知識源5,,,,,,,,,黑板知識庫風格的特征每個知識源的動作依據(jù)是黑板中的信息，包括需要的交互及協(xié)同 系統(tǒng)中的執(zhí)行者和決策者享有同等的地位 使系統(tǒng)中多對多的關系，以及執(zhí)行者

23、和決策者的復雜關系變得簡單而清晰對于協(xié)同求解等專家系統(tǒng)是極好的控制方式,23,虛擬機,6. 虛擬機(解釋器)(Interpreter),程序的交互輸入,被解釋的 程序,執(zhí)行偽碼,解釋引擎,,輸出,輸入,選擇指示,,,,解釋狀態(tài),虛擬機(解釋器)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢? 易于擴充文法，以適應系統(tǒng)的改變。特別是采用面向?qū)ο蟮睦^承方式。? 高效的解釋通常采用狀態(tài)機方式。狀態(tài)機方式仍然適用于解釋器結(jié)構(gòu)。,,,24,7. 部件連接器(Co

24、mponents and Connectors),?部件和連接器是軟件結(jié)構(gòu)成分的兩大部分。?部件是軟件的組成成分，在系統(tǒng)構(gòu)架中起結(jié)構(gòu)塊的作用。?連接件是建立部件和部件之間連接的成分，是專門承接連接作用 的特殊部件。?部件可以組合，連接器可以相互連接。,,,,,,,,,,,,,,部件,部件,部件,部件,部件,部件,部件,,部件,,復合部件,部件和連接器也稱為 C2 (Components and Connectors)風格。它總結(jié)

25、了所有體系結(jié)構(gòu)的成分，歸納并深入探討其規(guī)律、特性，引導了軟件體系結(jié)構(gòu)研究的新途徑。,25,軟件體系結(jié)構(gòu)成分列表,26,?部件的類別?部件的表達形式?部件的特性,接口特性運行特性遠程服務特性關聯(lián)特性動態(tài)特性等級或?qū)哟翁匦?,?連接的種類?連接的實現(xiàn)?連接協(xié)議?連接的特性,連接方向性連接的角色連接的激發(fā)連接的響應連接的匹配性,,討論部件連接器的內(nèi)容包括：,27,連接的種類,從連接目的分：操作/過程調(diào)用、控制/事件

26、/消息發(fā)送、數(shù)據(jù)傳輸從連接機能分：有返回連接和無返回連接從連接響應分：同步連接和異步連接。,連接的實現(xiàn),計算機硬件提供了實現(xiàn)一切連接的基礎。在此基礎上構(gòu)筑了各層的連接方式。無論怎樣復雜的連接，都是在基本連接的基礎上實現(xiàn)的。,串行輸入/輸出并行輸入輸出DMA（直接存儲訪問）循環(huán)掃描代碼塊連接,進程線程共享同步并行,過程調(diào)用中斷存儲棧,分時并發(fā)事件消息異常處理,基本連接,28,3.5.3 軟件體系結(jié)構(gòu)應用框架

27、軟件體系結(jié)構(gòu)應用框架，是在大量成功的應用系統(tǒng)中，被廣泛使用并得到驗證的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它們大都有相應的軟件產(chǎn)品或開發(fā)環(huán)境的工具所支持。各大軟件開發(fā)商，都在相互競爭地圍繞這些應用的軟件體系結(jié)構(gòu)，發(fā)展自己獨特性能的構(gòu)造工具和產(chǎn)品，并且，不斷創(chuàng)造新的更具優(yōu)勢的結(jié)構(gòu)概念，以研制更多的產(chǎn)品占領軟件開發(fā)市場。,29,1．客戶/服務器 ( Client/Server)C/S結(jié)構(gòu)在信息產(chǎn)業(yè)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中占有重要地位。是隨著網(wǎng)絡時代的發(fā)展，從集中式計算到分布式

28、計算重大演變的產(chǎn)物?；靖拍頒/S結(jié)構(gòu)是分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 分布式系統(tǒng)是由多個自主的處理器，平行地處理所各自獨立的系統(tǒng)部分，來同共完成一個業(yè)務過程。它們之間不共享存儲，僅通過封裝的接口傳遞信息。C/S結(jié)構(gòu)是分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。C/S結(jié)構(gòu)的消息傳遞特征 消息傳遞是分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎，C/S結(jié)構(gòu)采用消息傳遞的關系模式。即客戶向服務者發(fā)送消息，客戶是消息的發(fā)送者，也是請求服務者；而服務器是消息的接收者，它響應消息并執(zhí)行服務。C/S結(jié)構(gòu)既是

29、指硬件也是指軟件。并且，通常用來表明一種消息交互的形式,30,C/S體系結(jié)構(gòu)硬件,,,,,,,,,,,,Internet,,,,,,,,,,客戶機1,打印機,調(diào)制解調(diào)器,服務器,其他公用設備,客戶機2,客戶機3,客戶機4,客戶機5,客戶機通常采用個人微機，在自身操作系統(tǒng)控制下，執(zhí)行系統(tǒng)的應用程序。服務器，采用高級計算機系統(tǒng)，提供多用戶方式下的數(shù)據(jù)庫服務、文件服務、網(wǎng)絡通信、打印服務、電傳及傳真等設備服務等。,,,,31,,應用接口,數(shù)

30、據(jù)庫系統(tǒng) Core,操作系統(tǒng),用戶界面,應用系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 運行環(huán)境,Form Report SQL,操作系統(tǒng),,,,跨平臺跨地域,接口,數(shù)據(jù)存儲管理,Server,Client,C/S結(jié)構(gòu)的軟件系統(tǒng)分布,C/S結(jié)構(gòu)是資源不對等結(jié)構(gòu)。常被形象地稱為“胖客戶機結(jié)構(gòu)”客戶處理機擔任應用程序的全部系統(tǒng)處理，包括：操作界面、業(yè)務邏輯及數(shù)據(jù)計算的所有處理運行。服務處理機擔任多個客戶應用的數(shù)據(jù)管理，包括：數(shù)據(jù)庫服務器、網(wǎng)絡服

31、務、應用請求響應服務。,…,32,C/S結(jié)構(gòu)的處理流程早期的C/S結(jié)構(gòu)處理方式是兩層方式的。由于所有的應用系統(tǒng)程序都在Client側(cè)，程序之間的訪問，是采用的共享內(nèi)存的本地過程調(diào)用LPC(Local Procedure Call)方式。,33,C/S結(jié)構(gòu)發(fā)展的必然趨勢1）在應用系統(tǒng)中，有時一個數(shù)據(jù)查詢，需要多次循環(huán)的查詢數(shù)據(jù)集合，由于全部數(shù)據(jù)運算都在Client端，需要多次頻繁而大量的數(shù)據(jù)從服務器端傳過來，造成網(wǎng)絡傳輸?shù)娘L險和壓力。

32、2）隨著計算機硬件技術的發(fā)展，以及遠程過程存儲及遠程過程調(diào)用RPC(Remote Procedure Call)技術的發(fā)展，使分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得以實現(xiàn)3）隨著Internet網(wǎng)絡技術，以及WWW技術的發(fā)展，三層的C/S結(jié)構(gòu)，直接對應瀏覽器/服務器結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)形式。,,,,34,RPC運行,Skeleton,RPC API,過程存儲,數(shù)據(jù)庫,操作系統(tǒng),用戶界面,RPC運行,Stub,RPC API,應用系統(tǒng),操作系統(tǒng),,,跨平臺跨地

33、域,遠程過程存儲及RPC,Server,Client,客戶端向服務器發(fā)出請求---向指定的服務器請求數(shù)據(jù)訪問服務器接收請求----向客戶提供相應的數(shù)據(jù)服務RPC接口----為應用提供的過程存儲調(diào)用IDL（Interface Description Language)----可產(chǎn)生C/S兩端的RPC接口,,…,35,三層C/S結(jié)構(gòu)處理流程將服務器分為邏輯上獨立的兩部分：業(yè)務功能處理和數(shù)據(jù)訪問處理。將原來客戶端處理的內(nèi)容只保留界面操

34、作請求驗證處理部分，而將驗證過的操作請求及數(shù)據(jù)，整體發(fā)送給服務器，服務器經(jīng)過業(yè)務處后，客戶端僅將結(jié)果數(shù)據(jù)取回。,36,2．瀏覽器/服務器結(jié)構(gòu)( Browser/Server，B/S)B/S結(jié)構(gòu)，針對Internet國際互聯(lián)網(wǎng)絡形式的系統(tǒng)應用問題，結(jié)合了成熟的WWW(World Wide Web)技術，是三層C/S結(jié)構(gòu)的一種特定形式的實現(xiàn)。WWW技術的基本原理采用超文本標記語言(Hypertext Markup Language ,

35、HTML)，以互聯(lián)網(wǎng)絡上全體共識的格式，在瀏覽器中展現(xiàn)資源信息。WWW技術仍然采用的C/S消息傳遞方式：瀏覽器作為信息系統(tǒng)的前端，僅負責操作請求及取回信息展示給外界服務器以多用戶處理方式，響應瀏覽器的請求，執(zhí)行搜索、整理和存儲各種WWW資源。,37,B/S結(jié)構(gòu)的基本形式WWW技術僅針對HTML文本資源的處理，而B/S結(jié)構(gòu)所面對的除了HTML文本資源，主要是針對應用系統(tǒng)程序的運行資源。因為，大量的應用系統(tǒng)越來越多地建立在Intern

36、et互聯(lián)網(wǎng)絡的基礎之上。,客戶端計算機運行瀏覽器，服務器計算機運行邏輯上劃分的Web服務器和數(shù)據(jù)服務器,38,客戶瀏覽器1）用統(tǒng)一資源定位器URL來識別對應請求的Web服務器2）通過解釋HTML頁面來顯示信息3）用超文本傳輸協(xié)議HTTP來傳輸請求4）取回處理結(jié)果，轉(zhuǎn)換成HTML頁面信息服務器各個業(yè)務的處理包裝成對應的應用服務,并執(zhí)行下列任務:1）驗證客戶端的業(yè)務請求2）執(zhí)行相應的業(yè)務處理代碼程序3）發(fā)送必要的請求給數(shù)

37、據(jù)服務器，并取回結(jié)果數(shù)據(jù)4）按事先給定的結(jié)果頁面準備好執(zhí)行結(jié)果數(shù)據(jù)服務器數(shù)據(jù)服務接受對應的數(shù)據(jù)請求與數(shù)據(jù)庫及文件系統(tǒng)交互，建立并管理數(shù)據(jù)，執(zhí)行檢索、修改、刪除等數(shù)據(jù)操作,39,B/S多層結(jié)構(gòu)基本B/S結(jié)構(gòu)存在如下問題：應用服務的表示邏輯和處理邏輯緊密相關，不能獨立修改和復用業(yè)務的顯示信息是以全體共識的方式直接被客戶端獲取，因此，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)直接暴露，造成極高的信息安全風險Web服務器既要處理界面操作驗證，又要處理業(yè)務計

38、算，還要負責與數(shù)據(jù)服務器的聯(lián)系，使其負擔過重，造成系統(tǒng)性能下降，抗風險能力低,40,多層B/S結(jié)構(gòu)的形式將Web服務器的工作適當分解為多個部分，將界面操作驗證等處理邏輯分成獨立的部分，不但減輕了各部分的負擔，使風險分散，最重要的是可以提高系統(tǒng)的安全性，并提高系統(tǒng)的復用性和構(gòu)造性。,41,3．對象中間件結(jié)構(gòu)中間件基本概念中間件的產(chǎn)生與C/S結(jié)構(gòu)的發(fā)展密不可分。由于C/S結(jié)構(gòu)存在著操作系統(tǒng)、文件格式、網(wǎng)絡協(xié)議、服務等相互多元異構(gòu)的問題

39、。希望通過中間件，能夠屏蔽差異，實現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境下，建立具有可擴展能力的分布式軟件框架。中間件的定義：中間件是為解決異構(gòu)環(huán)境的分布計算問題，是位于平臺和應用之間、具有標準接口和協(xié)議的通用服務。,42,早期的中間件類型早在中間件概念被提出之前，很多系統(tǒng)在解決分布式互聯(lián)方面就已經(jīng)采用過很好的中間件解決方案。例如：遠程過程調(diào)用(Remote Procedure Call，RPC)，同步方式的分布式互聯(lián)技術消息發(fā)布/訂閱（publish/

40、subscribe），準異步的分布式互聯(lián)消息隊列（Message queue），異步方式的分布式互聯(lián)技術開放數(shù)據(jù)庫互連（Open Database Connectivity，ODBC），異構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)互聯(lián)然而，上述中間件系統(tǒng)中，軟件成分之間的互聯(lián)訪問，其雙方的位置和身份是固定的。,43,對象中間件隨著軟件技術的不斷發(fā)展，軟件結(jié)構(gòu)設計的抽象程度越來越高，從基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、模塊，子程序、對象類，直到對象構(gòu)件。以對象構(gòu)件為基礎建造的系

41、統(tǒng)，不但需要對象構(gòu)件本身，還需要對象構(gòu)件的運行機制來管理和控制，以實現(xiàn)構(gòu)件的建立和撤銷、構(gòu)件的加入與退出，以及構(gòu)件之間的相互訪問等，這個機制就是“對象中間件”。對象中間件的理解要點：對象構(gòu)件是包含獨立數(shù)據(jù)和功能的大粒度的對象實體，是系統(tǒng)建設的構(gòu)造塊在分布式網(wǎng)絡環(huán)境下的對象構(gòu)件系統(tǒng)中，對象構(gòu)件不分客戶還是服務者，它們的角色可以互換，并可以即插即用,44,對象中間件的三大主流結(jié)構(gòu)由國際OMG（Object Management Gr

42、oup）制定的ORB和CORBA對象中間件規(guī)范以SUN公司Java技術為基礎的對象組件和中間件體系EJBMicrosoft公司W(wǎng)indows環(huán)境的COM/DCOM/COM+構(gòu)件技術系列,45,① CORBA對象中間件由國際OMG（Object Management Group）制定的軟件跨平臺交互操作標準。目標是：無論在什么地方，用的什么語言或是什么操作系統(tǒng)，應用程序都能在獨立的情況下，透明訪問對象。在此目標下，制定統(tǒng)一的應用軟件

43、標準，規(guī)劃分布對象的體系結(jié)構(gòu)，以及在此結(jié)構(gòu)下對象的產(chǎn)生、消亡和運用方式。這套規(guī)定包括：OMA（Object Management Architecture） 對象管理體系結(jié)構(gòu)ORB（Object Request Broker）對象請求代理者CORBA(Common Object Request Broker Architecture)公共對象請求代理者體系結(jié)構(gòu),46,對象服務，提供用于實現(xiàn)對象的一些基本功能，如對象的命名服務、對象

44、并行、對象存儲、對象產(chǎn)生和消亡、事件消息響應，以及事務交易的一致性保障等應用對象，是廣泛概念的分布系統(tǒng)中的任何成分。可以是應用程序、進程、類實例公共設施，提供運行在應用程序中的公共服務，例如：菜單、窗口、繪圖板、電子郵件等ORB是OMA的核心部分。對象系統(tǒng)中對象構(gòu)件之間的交互，都是通過ORB進行的,OMA對象管理體系結(jié)構(gòu),47,ORB核心，ORB核心提供底層消息通信協(xié)議GIOP（Global Internet-ORB Protoc

45、ol）接口定義語言IDL，提供對象的接口定義機制，通過編譯的接口，產(chǎn)生stub和skeleton樁（stub），客戶請求所需要的對象代理，或者遠程對象的本地代理槽（skeleton）服務的接口，明確給出所承擔的服務接口庫，提供注冊構(gòu)件的接口管理，動態(tài)調(diào)用時，提供對象方法的元數(shù)據(jù)實現(xiàn)庫，包含支持服務的類、實例化對象及標識。為定位和激活對象提供必要的手段對象適配器，提供對象構(gòu)件運行環(huán)境的適配轉(zhuǎn)換機制,CORBA結(jié)構(gòu),48,EJB

46、構(gòu)件系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境EJB和J2EEJ2EE（Java2 Enterprise Edition）是SUN公司開發(fā)的具有性能保證，安全防護、事務處理，以及集群(cluster)管理等綜合技術標準的應用系統(tǒng)軟件開發(fā)框架。包含網(wǎng)絡服務支持和軟件開發(fā)工具(Software Development Kit，SDK)等很多的概念和技術。其中，核心的技術就是EJB。除了EJB之外，還包含JNDI（Java Naming and Directory I

47、nterface）、JMS（Java Message Service）、JCA（Java Connector Architecture）、JTA（Java Transaction API）等重要的技術。它們可以配合EJB完成企業(yè)應用系統(tǒng)的開發(fā)和建設。J2EE只是個標準，它依賴于各廠商的產(chǎn)品實現(xiàn)。EJB(Enterprise Java Bean)是J2EE的一部分，是基于組件式企業(yè)系統(tǒng)應用的軟件開發(fā)標準。 EJB提供可視化操作的構(gòu)件系

48、統(tǒng)裝配工具和環(huán)境，是能在服務器上運行的，一個特定的JavaBean。,49,JavaBean的基本概念Bean(豆)可看作一個整體構(gòu)件，是具有內(nèi)省（可表示）、可裝配、可授權操作、可事件響應，以及可永久性存儲的軟件獨立成份。JavaBean提供動態(tài)發(fā)現(xiàn)、組裝、部署B(yǎng)ean ，以及運行Bean的機制。Bean用事件機制相互連接，可構(gòu)成完整的應用系統(tǒng)。EJB的基本概念EJB是企業(yè)級應用服務的一個特殊的Bean，在EJB中，包含一個OTM

49、(Object Transaction Monitor)對象事務處理控制器，提供事務處理的服務構(gòu)件，包括：負責激活構(gòu)件、撤銷構(gòu)件、事務調(diào)度構(gòu)件，事件處理及構(gòu)件，以及持久性管理構(gòu)件。并且，在EJB中，構(gòu)件之間交互控制的機制是RMI(Remote Method Invocation）遠程方法調(diào)用，它相當于SUN公司的ORB。,50,EJB結(jié)構(gòu),EJB服務器，可以有多個EJB構(gòu)件或稱EJB容器，部署在EJB服務器上EJB容器，表示EJD單個

50、構(gòu)件或多個構(gòu)件共同完成的整體大粒度的構(gòu)件Home接口，EJB構(gòu)件的接口,提供創(chuàng)建、刪除及發(fā)現(xiàn)、查找等操作Remote，EJB構(gòu)件的接口，外界通過該接口調(diào)用業(yè)務構(gòu)件,51,COM、DCOM、COM+對象組件技術COM與OLE、ActiveX的關系OLE（Object Linking and Embedded）對象連接和嵌入技術，是將應用程序的數(shù)據(jù)交換提高到“對象之間的交換”。早期的OLE技術是為了開發(fā)時能夠容易地控制連接多媒體混合

51、文檔而實現(xiàn)的。OLE中的數(shù)據(jù)對象被稱為“復合文件”，可在任一應用程序中，對其進行編輯、更新、打印等功能的操作。隨著組件技術的發(fā)展，在OLE2.0技術的基礎上，建立了COM（Component Object model）組件對象技術規(guī)范，或者說OLE技術是COM的一個技術應用。ActiveX是在原OLE技術的基礎上，支持網(wǎng)絡環(huán)境上的對象組件集成和交互的技術，它擴展了OLE 僅針對Windows系統(tǒng)內(nèi)應用軟件的集成和交互的技術。,52,C

52、OM對象組件模型及實現(xiàn)過程,客戶應用，是使用對象組件的應用COM庫，提供COM對象組件的創(chuàng)建和標識、內(nèi)存管理、對象構(gòu)件程序連接等函數(shù)注冊表，操作系統(tǒng)范圍公用的信息，是客戶應用、對象購件與COM庫用以信息交換的共享區(qū)對象構(gòu)件，創(chuàng)建COM對象構(gòu)件的特殊類，用特殊接口提供標準的操作，得到構(gòu)件的實例化對象,53,DCOMDCOM（Distributed COM）是COM的進一步擴展。由于COM僅支持同一計算機上Windows環(huán)境的構(gòu)件之

53、間的交換，WindowsNT4.0研制了分布對象計算環(huán)境COM技術。DCOM用網(wǎng)絡協(xié)議來代替本地進程之間的通信，并針對分布環(huán)境提供必要的特性，包括：位置透明、網(wǎng)絡安全、跨平臺調(diào)用。DCOM的分布功能主要依靠遠程過程調(diào)用實現(xiàn)。COM+COM+在DCOM基礎上，加入了事務服務和分布式網(wǎng)絡應用體系。提供建立分布式事務處理企業(yè)應用的系統(tǒng)框架。包括：COM+目錄、負載平衡、駐留內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、對象池、事件模型、構(gòu)件部署和管理等服務型對象構(gòu)件。,5

54、4,COM+COM+目錄負載平衡駐留內(nèi)存數(shù)據(jù)庫對象池事件模型構(gòu)件部署和管理,COM+的基本結(jié)構(gòu),COM接口編程方式基本構(gòu)件服務,支持遠程 DCOM分布式構(gòu)件服務,MTS支持事務處理資源分發(fā)管理安全管理,55,,4.面向服務的體系結(jié)構(gòu),基本概念面向服務的體系結(jié)構(gòu)（Service Oriented Architecture，SOA），是另一種形式的分布式系統(tǒng)構(gòu)造模型。它將分布在網(wǎng)絡中被稱為服務的應

55、用程序或功能單元，通過協(xié)議方式的連接機制聯(lián)系起來。而這個服務的連接機制是獨立于服務運行環(huán)境的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言的執(zhí)行機構(gòu)。,56,理解要點SOA的“服務”不同于“組件”。 組件也稱為“構(gòu)件”，是系統(tǒng)構(gòu)造過程中的構(gòu)造快?！皹?gòu)件可動態(tài)連接”仍然是指系統(tǒng)建造過程中的操作，因此，它們或被代理預置，或被事先部署，總之是非運行過程的操作。 “服務”是運行中特定功能的網(wǎng)絡實體，它們是通過獨立連接機制，可動態(tài)發(fā)現(xiàn)并建立連接運行執(zhí)行成分。

56、使得“服務”能夠被發(fā)現(xiàn)，并建立連接的機制，是采用統(tǒng)一的協(xié)議方式，獨立于服務運行環(huán)境的運行機構(gòu)，而不是單純的構(gòu)件接口方式。僅從字面意義理解“服務”和“構(gòu)件”的區(qū)別就不難看出，SOA結(jié)構(gòu)比起對象組件結(jié)構(gòu)，可以構(gòu)成更松散的耦合關系。,57,SOA和網(wǎng)格計算SOA的產(chǎn)生與網(wǎng)格技術密不可分，是網(wǎng)格（grid）技術的實際應用和技術擴展。網(wǎng)格的概念借鑒了電力網(wǎng)的概念，希望像使用電力網(wǎng)一樣使用網(wǎng)絡資源。,水力發(fā)電（地點A）,火力發(fā)電（地點B）,風力

57、發(fā)電（地點C）,核力發(fā)電（地點E）,電力網(wǎng),,,輸入,輸出,電力,電力,電力,電力,,,,,,,,,,電力網(wǎng)構(gòu)成示意：,58,網(wǎng)格計算，為解決超大型計算問題，是集成計算資源環(huán)境的問題求解體系結(jié)構(gòu)。它將各種計算資源轉(zhuǎn)化成一種隨處可得的、可靠的、標準的、同時還是經(jīng)濟的計算能力。資源包括計算機、網(wǎng)絡通信、數(shù)據(jù)資源、儀器設備等。網(wǎng)格計算，是繼Internet之后又一次重大科技進步，它代表了先進的技術和基礎設施。,系統(tǒng)M（地點A）,系統(tǒng)N（地

58、點B）,數(shù)據(jù)信息（地點C）,設備儀器（地點E）,,網(wǎng)格,,,輸入,輸出,計算,計算,計算,計算,,,,,,,,,網(wǎng)格組成示意：,59,網(wǎng)格計算與Web Services具有代表性的網(wǎng)格技術是Globus（美國Argonne國家實驗室的研發(fā)項目）。其中的五層沙漏協(xié)議體系結(jié)構(gòu)，以及Globus Toolkit，作為開放的結(jié)構(gòu)和開放源代碼，已經(jīng)在世界上許多網(wǎng)格項目中被使用。2002年10月，IBM與Globus在多倫多聯(lián)合發(fā)布的OGSA

59、（Open Grid Services Architecture）開放網(wǎng)格服務體系結(jié)構(gòu)，把Globus的概念和標準運用于Web Services，把網(wǎng)格技術由科學計算應用，擴展到廣泛的異構(gòu)企業(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。,60,Web Services的基本思想Web Service的“服務”，是可被Internet協(xié)議的URL統(tǒng)一資源定位器識別的應用軟件成分。 服務的接口是采用Internet協(xié)議可被直接訪問的XML（eXtensible Mark

60、up Language）消息形式描述。所有信息及信息處理都被視為同一形式的網(wǎng)絡運行資源，包括物理設備及軟件運行的邏輯成分；統(tǒng)稱為“服務”服務可以被動態(tài)發(fā)現(xiàn)和邦定，并在生命期內(nèi)被管理運行。,61,Web Services 體系結(jié)構(gòu),服務提供者是提供Web服務的供應商，它實現(xiàn)Web服務，并放置在在線服務器上供請求服務者使用，同時，還要將服務發(fā)布到注冊中心服務注冊中心是Web服務的注冊地，它包含所有注冊了的Web服務的有關信息，提供商業(yè)

61、化注冊手段，并有發(fā)現(xiàn)為Web服務的能力 Web服務的請求者，向服務注冊中心發(fā)出查找服務的請求，當?shù)玫交貞业搅撕线m的Web服務后，從服務注冊中心獲取Web服務的信息引用，通過動態(tài)綁定機制建立Web服務，得到所需要的服務。,62,SOAP（simple object access protocol）基于XML的RPC協(xié)議，描述通用的Web服務目標WSDL（Web service description language）描述Web服務

62、接口的訪問方法，復雜的服務可以由多個服務組成UDDI（universal description discovery and integration）Web服務的目錄結(jié)構(gòu)定義BPEL（Business Process Execution Language For Web Services）Web服務的業(yè)務流程執(zhí)行語言,Web Service的標準協(xié)議,63,簡單對象訪問協(xié)議SOAP （Simple Object Access Pro

63、tocol）SOAP協(xié)議是基于XML支持分布式環(huán)境結(jié)構(gòu)化文本信息的交換SOAP由四個部分組成：①SOAP envelope（SOAP 信封）---定義了整體的表示框架，用于表示消息的內(nèi)容，由誰來處理，以及可以由目標應用程序自己選擇是否處理，還是強制必須處理，如果無法處理則返回錯誤。②SOAP encoding rules（SOAP 編碼規(guī)則）---定義了數(shù)據(jù)編序機制，通過編序機制，定義應用程序中需要使用的數(shù)據(jù)類型，這些數(shù)據(jù)類型所

64、衍生的實例可用于交換。③SOAP RPC representation（SOAP RPC表示）---定義了用于遠端過程調(diào)用和響應的約定。④SOAP binding（SOAP 綁定）---定義了使用底層傳輸協(xié)議來完成在結(jié)點間交換SOAP信封的約定。,64,Web服務描述WSDL（Web Services Definition Language） WSDL把Web服務描述成一系列端點操作（服務接口）。WSDL描述了Web服務的三個

65、基本屬性：①服務做些什么---服務提供的操作（方法）②如何訪問服務---數(shù)據(jù)格式及訪問服務操作的協(xié)議③服務位于何處---由特定協(xié)議決定的網(wǎng)絡地址,65,Web服務的尋找和發(fā)現(xiàn)UDDI（Universal Description Discovery and Integration） 統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成協(xié)議，提供向注冊中心注冊的方式。注冊中心維護Web服務的全局目錄，目錄的信息描述格式采用通用的XML格式。UDDI注冊中心

66、提供兩種注冊方式：① Public UDDI Registry（公共UDDI注冊中心）面向全局UDDI注冊，采用邏輯上統(tǒng)一，物理上分布的實現(xiàn)方式，不同站點之間采用P2P對等網(wǎng)絡。注冊其中任意一個站點就等于注冊了UDDI全局注冊中心。② Private UDDI Registry（私有UDDI注冊中心）獨立組織、企業(yè)或某一范圍內(nèi)使用的UDDI注冊服務，其服務對象局限在注冊的局部注冊中心范圍內(nèi)。,66,BPEL（Business

67、Process Execution Language For Web Services）Web服務的業(yè)務流程執(zhí)行語言。BPEL結(jié)合了IBM的Web服務流程語言（Web Services Flow Language）和 Microsoft 的 XLANG 規(guī)范?？梢詫⒁唤M服務整合起來，定義一個新的 Web 服務。 整合服務的接口被描述為 WSDL portType 的集合，并指出服務接口與總體執(zhí)行的配合情況。,67,.Net基于網(wǎng)

68、格計算的Web Service受到業(yè)界廣泛的關注，形成了新的產(chǎn)業(yè)協(xié)議，其中包括Microsoft公司的.Net，以及SUN公司的Sun One等。因此，.Net技術屬于面向服務的體系結(jié)構(gòu)，是基于XML Web services標準的應用系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，被稱為.Net平臺。.Net技術的基本思想.Net技術的基本理念，不再關注單個網(wǎng)站和與Internet連接的單個設備，而是要讓所有的計算機和相關設備，以及應用服務協(xié)同工作。使人們能控制信

69、息并讓所需信息在指定的時間，以指定的方式傳送給自己。,68,.Net平臺結(jié)構(gòu) Operating System運行在Windows 2000 Server等多種操作系統(tǒng)中.Net Enterprise Servers提供企業(yè)應用系統(tǒng)使用的服務器產(chǎn)品.Net Building Block Services，提供可采用付費方式直接訪問的成型服務，如：Passport服務。Visual Studio.Net提供