2010信息系统项目管理师(3).ppt

1、信息系统项目管理师课程辅导3,北京理工大学 计算机学院 徐 进,1,五、系统架构设计,2,5.1 软件体系结构基本概念 5.2 软件体系结构风格 5.3 软件体系结构应用框架 5.4 软件设计模式,3,5.1 软件体系结构基本概念 1定义 软件体系结构，也称软件架构，是软件工程的重要研究领域。从90年代开始，很多专家学者对软件体系结构引起广泛的关注，到目前为止，软件体系结构并没有统一的定义，综合软件体系结构的定义，只有比较权威的定义性论述。 权威的定义性论述 软件体系结构是设计过程的一个层次，它处理那些超越算法和数据结构的设计，研究整体结构设计和描述方法。体系结构包括：总体组织结构、全局控制结

2、构、通信和同步以及数据存取的协议、设计元素的功能、物理分布与合成、设计方案的选择、评估和实现等。,4,理解要点： 软件体系结构是软件设计过程的一个层面，是相对独立的、有价值的软件设计方法的总结，可作为软件开发指导性的策略和途径 强调设计过程，而非分析的过程。分析的目标是理解和表达，而设计的目标是实现 非用户的观点，即非功能的观点。对于用户，结构是软件系统功能的组合，而对于设计者，结构是为特定目标而设立的、软件成分以及成分之间的关系。 软件体系结构的研究，包括：怎样选择、怎样评估，以及怎样实现一个软件结构的问题,5,2. 软件的基本结构 软件技术的发展与硬件技术密不可分。软件结构的基础受硬件结构

3、的制约，目前，在计算机基本硬件结构的基础之上，软件体系结构的基本元素和结构包括如下几种： 数据类型结构，包括基本数据类型结构、抽象数据类型结构 控制流连接结构，也称调用结构包括：条件连接结构、循环连接结构、控制转移结构；其调用连接方式，包括链询式、分析式、代理式 中断触发连接结构，包括内部进程连接结构、独立进程同步连接结构、独立进程异步连接结构 层次结构，包括单向依赖层次结构、开放式层次结构,6,3.软件体系结构设计的基本策略和原则 在大量的软件开发的设计实践中，始终存在对设计原则和策略的探讨和总结，很多被普遍性采用的原则和策略，一直被广泛使用，并不断验证和改进，它们独立于具体的软件开发方法。

4、这些原则和策略包括：,抽象 分而治之，层次化分解 封装和信息隐蔽 模块化,高内聚和低耦合 关注点分离 策略和实现分离 接口和实现分离,7,抽象 抽象，是人们认识复杂事物的基本方法。它的实质是集中表现事物的主要特征和属性，隐蔽和忽略细节部分。运用抽象，能概括普遍的、具有相同特征和属性的事物，简化表达和理解，便于利用。 软件设计中运用的抽象包括： 数据抽象：描述特定数据对象的属性集合 过程抽象：特定操作过程命名的操作序列 控制抽象：隐含内部细节的控制逻辑,8,分而治之，层次式分解 将大问题分解，从小问题入手，逐一解决整个大问题，这是人们处理问题的通常的方式。软件设计中运用的分解包括： 横向分解：按

5、照从基础问题到上层问题的分解方式，将大问题按照层次分解成相互依赖的多层，每层完成的局部解，提供对上层的支持 纵向分解：在横向分解的基础上，对每层的求解，再分解成相互独立的多项求解,9,封装和信息隐蔽 封装是为了信息隐蔽，隐蔽是为了减小出错带来损失，而出错是软件系统不可避免的事实。无论是多么精心设计，严格实施，以及反复测试，软件系统的错误就像与生俱来不可回避。 局部化设计 将处理信息限制在局部处理过程中，避免与外部其它处理共享，减少出错的几率，并且，出错后的影响面也会较小。 封装性设计 将处理过程尽量隐蔽，使外界得不到，只留出简单而统一的访问接口。这样，使软件处理的各个部分相互独立，减小系统扩充

6、或修改时的出错的机率。,10,模块化 模块是可被独立命名、具有独立作用的软件成分。软件设计的模块化，是以提高系统的可构造性为目标的。为了软件系统的可扩充性、可修改性，设计可灵活的拆解，或者可灵活组装的软件构造，则成为软件设计者的愿望和责任。模块设计的原则包括： 可分解性：问题本身可由多个部分的解合成，则应分解问题成为多个处理模块 可组装性：可作为独立的部分被组装利用，得到一个更大的解，则包装它成为独立的模块 可理解性：模块需要容易理解，不能被理解或者理解多义的软件成分不能作为独立模块 连续性： 对于一个软件成分的修改，只作用于它自身，这样的模块才是好的模块 保护性： 如果模块出现异常，对于系统

7、的影响较小，甚至没有影响，这样的模块才是好的模块,11,高内聚和低耦合 内聚性 内聚性是指软件成份的内部特性。成份中各处理元素的关系越紧密越好。 耦合性 耦合性是指软件成份之间的关系特性。软件成份之间的关系越松散越好。,12,偶然内聚：把分散在多处的各自独立的被有关系的功能合在一起 逻辑内聚：把逻辑功能相关的处理部分合在一起 时间内聚：把需要在同一时间执行并无关系的功能部分合在一起 过程内聚：过程顺序相关的功能元素合在一起 通讯内聚：需要对相同的外部数据进行操作的处理元素合在一起 顺序内聚：一个软件成份的输出是另一个软件成份的输入将它们合起来 功能内聚：只完成单一的功能,内容耦合：一个软件成份

8、直接修改另一个软件成份的内容 公共耦合：两个以上的软件成份共同处理外部的一个公共数据 控制耦合：软件成份的动作依赖于接收的控制信号 标记耦合：软件成份的接口参数具有一个复杂的内部结构 数据耦合：软件成份之间仅是数据传递,内聚,耦合,紧密,松散,松散,紧密,13,关注点分离 关注点： 关注点是软件系统中特别需要考虑的多变部分。例如，软件成分的执行会受到运行环境、设备条件，以及通信设施等的制约和限制，为了适应不同的运行环境和条件，需要进行必要的参数调整和驱动配置。为此进行的这部分设计和开发，即是所谓的关注点。 关注点分离设计： 软件系统中涉及关注点的成分应该与非关注点的成分分为相互独立的部分，这样

9、的设计会使未来的系统容易配置，灵活适应多种不同的情况。,14,策略和实现分离 策略 策略是指软件中用于处理选择控制的决策成分。通过信息语义解释、参数条件等，进行分析判断，以决定怎样的具体数据加工和功能实现。 实现 实现是指软件系统中，有规范步骤及完整执行算法的成分。 策略和实现分离的设计 通常，决策部分是异变的成分，而实现部分相对稳定，并可多次复用。将策略成分和实现成分分别设计成独立的部分，使系统维护的范围减小，以提高系统的维护性和复用性。,15,接口和实现分离 接口 接口是软件成分对外统一形式的、可直接访问的操作集合，其操作提供了该软件成分的功能及使用方式。一个软件成分可以不只一个接口，每个

10、接口提供不同的一组相关的操作。 实现 实现是软件成分外部不可见的操作执行部分 接口和实现分离的设计 为了达到软件成分的高复用，对于不同的访问形式的适应问题，可以采用分设不同的访问接口来实现。因此，采用接口和实现分离的设计，会极大地提高系统的可移植性和复用性，而这些正是软件性能评价的重要指标。,16,4.风格、框架、模式 在软件体系结构的研究中，有三个重要的术语需要明确： 软件体系结构风格(Architecture Styles)，风格是描述特定系统组织方式的惯用范例（idiomatic paradigm），强调组织方式和习惯用法；组织方式是用静态形式表述的系统结构，而惯用范式，则可反映众多系统

11、共有的结构和语义。 应用框架(Application Framework)，框架是待实例化的、可复用的大粒度部件结构。框架面向不同规模的应用问题，是通用的结构。强调针对实际的应用问题和通用结构。 软件设计模式（Design Pattern)，设计模式是软件问题高效和成熟的设计模板（pattern)，模板包含了固有的问题的处理逻辑，强调处理逻辑采用方式的直接复用。,17,5.2 软件体系结构风格 体系结构风格是对软件系统组织结构的惯用形式总结。认识特定软件结的原理及适合的计算模式，为软件体系结构设计提供必要的选择空间，对于软件设计来说是重要的技术途径。 目前经典的体系结构风格包括： 管道过滤器风

12、格 主程序与子过程风格 数据抽象与面向对象风格 黑板知识库风格 虚拟机（解释器）风格 事件驱动隐式调用风格 过程控制回路风格 部件链接器C2风格 相关的信息系统开发，仅介绍其中几种经典体系结构风格,18,1 .管道过滤器 (Pipes and Filters),过滤器A,过滤器B,过滤器C,过滤器D,过滤器E,增量计算的 功能模块,输入/输出 数据流,管道过滤器风格的特征 以数据流向的过程为核心，因此也被称为：数据流风格 过滤器自身功能独立而完整，不需要知道其他过滤器的存在与否，相互之间无状态交互 过滤器对输入的数据流有限制，并必须保证输出流的正确性 系统内，各部分的执行与整体系统的最终输出不

13、相关 适用于无交互的批量加工过程处理系统,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.主程序与子过程 (Main Program/Subroutine),主程序,子过程1,子过程2,子过程n,子过程k1,子过程k2,调用,返回,子过程f,主程序与子过程特征 与过程性语言的概念相对应，适当的设计会使代码效率很高 层次式的结构调用，几乎可以应对所有的软件问题 单纯的过程划分基于特定问题，不具普遍性，复用性差 数据结构的变化会引起复杂关联的变化，维护性差 适用于需求稳定且高效的系统问题,20,对象 实体,对象 实体,对象 实体,对象 实体,对象 实体,对象 实体,对象

14、实体,对象 实体,消息,消息,消息,消息,消息,消息,消息,消息,消息,消息,消息,对象实体是具有自身属性和行为能力的独立个体。 对象实体是主动的管理者，包括待处理的对象数据和所有参与过 程的实体。 任何事务处理都是对象相互发送“消息”作用的结果。发送消息是“请求”，接受消息是对请求的“响应”。 响应“消息”的动作是接受请求对象自身的行为能力。并且它也可以 向其他对象发出请求。,面向对象结构的特征,3 .数据抽象和面向对象(Data Abstraction and Object-Oriented),21,4.事件驱动和隐式调用(Event-Based,Implicit Invocation),

15、外部实体1,外部实体n,消息过滤1,消息过滤n,中断服务n,中断服务1,系统消息队列,应用A 消息 队列,应用线程1,应用线程n,应用B 消息 队列,系统传送,系统传送,消息发送,消息发送,事件,事件,应用线程1,应用线程n,消息循环 B,消息循环 A,事件驱动和隐式调用特征 事件不直接被各响应处理接收，而是通过隐藏在中间的层次间接地被接收和处理 中间的层次，完成消息形式的统一处理及调整和调度，这样，可以对接受事件进行必要操控 请求与响应成分之间构成松散耦合，为灵活设计创造了条件 对于资源不对等的异步并发系统是一种极好的控制方式,22,5. 黑板知识库 (仓储) (Repository),黑板

16、 （共享状态 和策略数据）,知识源1,知识源8,知识源7,知识源6,知识源3,知识源4,知识源2,知识源5,黑板知识库风格的特征 每个知识源的动作依据是黑板中的信息，包括需要的交互及协同 系统中的执行者和决策者享有同等的地位 使系统中多对多的关系，以及执行者和决策者的复杂关系变得简单而清晰 对于协同求解等专家系统是极好的控制方式,23,虚拟机,6. 虚拟机(解释器)(Interpreter),程序的 交互输入,被解释的 程序,执行伪码,解释引擎,输出,输入,选择指示,解释状态,虚拟机(解释器)结构的优势 易于扩充文法，以适应系统的改变。特别是采用面向对象的继承方式。 高效的解释通常采用状态机方

17、式。状态机方式仍然适用于解释器结构。,24,7. 部件连接器(Components and Connectors),部件和连接器是软件结构成分的两大部分。 部件是软件的组成成分，在系统构架中起结构块的作用。 连接件是建立部件和部件之间连接的成分，是专门承接连接作用 的特殊部件。 部件可以组合，连接器可以相互连接。,部件,部件,部件,部件,部件,部件,部件,部件,复合部件,部件和连接器也称为 C2 (Components and Connectors)风格。它总结了所有体系结构的成分，归纳并深入探讨其规律、特性，引导了软件体系结构研究的新途径。,25,软件体系结构成分列表,26,部件的类别 部件

18、的表达形式 部件的特性,接口特性 运行特性 远程服务特性 关联特性 动态特性 等级或层次特性,连接的种类 连接的实现 连接协议 连接的特性,连接方向性 连接的角色 连接的激发 连接的响应 连接的匹配性,讨论部件连接器的内容包括：,27,连接的种类,从连接目的分：操作/过程调用、控制/事件/消息发送、数据传输 从连接机能分：有返回连接和无返回连接 从连接响应分：同步连接和异步连接。,连接的实现,计算机硬件提供了实现一切连接的基础。在此基础上构筑了各层的连接方式。无论怎样复杂的连接，都是在基本连接的基础上实现的。,串行输入/输出 并行输入输出 DMA（直接存储访问） 循环扫描 代码块连接,进程 线

19、程 共享 同步 并行,过程调用 中断 存储 栈,分时并发事件 消息 异常处理,基本连接,28,5.3 软件体系结构应用框架 软件体系结构应用框架，是在大量成功的应用系统中，被广泛使用并得到验证的系统结构。它们大都有相应的软件产品或开发环境的工具所支持。各大软件开发商，都在相互竞争地围绕这些应用的软件体系结构，发展自己独特性能的构造工具和产品，并且，不断创造新的更具优势的结构概念，以研制更多的产品占领软件开发市场。,29,1客户/服务器 ( Client/Server) C/S结构在信息产业的系统结构中占有重要地位。是随着网络时代的发展，从集中式计算到分布式计算重大演变的产物。 基本概念 C/S

20、结构是分布式系统结构 分布式系统是由多个自主的处理器，平行地处理所各自独立的系统部分，来同共完成一个业务过程。它们之间不共享存储，仅通过封装的接口传递信息。C/S结构是分布式系统结构。 C/S结构的消息传递特征 消息传递是分布系统结构的基础，C/S结构采用消息传递的关系模式。即客户向服务者发送消息，客户是消息的发送者，也是请求服务者；而服务器是消息的接收者，它响应消息并执行服务。 C/S结构既是指硬件也是指软件。并且，通常用来表明一种消息交互的形式,30,C/S体系结构硬件,Internet,客户机1,打印机,调制解调器,服务器,其他公用设备,客户机2,客户机3,客户机4,客户机5,客户机通常

21、采用个人微机，在自身操作系统控制下，执行系统的应用程序。 服务器，采用高级计算机系统，提供多用户方式下的数据库服务、文件服务、网络通信、打印服务、电传及传真等设备服务等。,31,应用接口,数据库系统 Core,操作系统,用户界面,应用系统,数据库系统 运行环境,Form Report SQL,操作系统,跨平台 跨地域,接口,数据存储管理,Server,Client,C/S结构的软件系统分布,C/S结构是资源不对等结构。常被形象地称为“胖客户机结构” 客户处理机担任应用程序的全部系统处理，包括：操作界面、业务逻辑及数据计算的所有处理运行。 服务处理机担任多个客户应用的数据管理，包括：数据库服务器

22、、网络服务、应用请求响应服务。,32,C/S结构的处理流程 早期的C/S结构处理方式是两层方式的。由于所有的应用系统程序都在Client侧，程序之间的访问，是采用的共享内存的本地过程调用LPC(Local Procedure Call)方式。,33,C/S结构发展的必然趋势 1）在应用系统中，有时一个数据查询，需要多次循环的查询数据集合，由于全部数据运算都在Client端，需要多次频繁而大量的数据从服务器端传过来，造成网络传输的风险和压力。 2）随着计算机硬件技术的发展，以及远程过程存储及远程过程调用RPC(Remote Procedure Call)技术的发展，使分布式系统结构得以实现 3）

23、随着Internet网络技术，以及WWW技术的发展，三层的C/S结构，直接对应浏览器/服务器结构的基本结构形式。,34,RPC运行,Skeleton,RPC API,过程存储,数据库,操作系统,用户界面,RPC运行,Stub,RPC API,应用系统,操作系统,跨平台 跨地域,远程过程存储及RPC,Server,Client,客户端向服务器发出请求-向指定的服务器请求数据访问 服务器接收请求-向客户提供相应的数据服务 RPC接口-为应用提供的过程存储调用 IDL（Interface Description Language)-可产生C/S两端的RPC接口,35,三层C/S结构处理流程 将服务器

24、分为逻辑上独立的两部分：业务功能处理和数据访问处理。将原来客户端处理的内容只保留界面操作请求验证处理部分，而将验证过的操作请求及数据，整体发送给服务器，服务器经过业务处后，客户端仅将结果数据取回。,36,2浏览器/服务器结构( Browser/Server，B/S) B/S结构，针对Internet国际互联网络形式的系统应用问题，结合了成熟的WWW(World Wide Web)技术，是三层C/S结构的一种特定形式的实现。 WWW技术的基本原理 采用超文本标记语言(Hypertext Markup Language ,HTML)，以互联网络上全体共识的格式，在浏览器中展现资源信息。WWW技术仍

25、然采用的C/S消息传递方式： 浏览器作为信息系统的前端，仅负责操作请求及取回信息展示给外界 服务器以多用户处理方式，响应浏览器的请求，执行搜索、整理和存储各种WWW资源。,37,B/S结构的基本形式WWW技术仅针对HTML文本资源的处理，而B/S结构所面对的除了HTML文本资源，主要是针对应用系统程序的运行资源。因为，大量的应用系统越来越多地建立在Internet互联网络的基础之上。,客户端计算机运行浏览器， 服务器计算机运行逻辑上划分的Web服务器和数据服务器,38,客户浏览器 1）用统一资源定位器URL来识别对应请求的Web服务器 2）通过解释HTML页面来显示信息 3）用超文本传输协议H

26、TTP来传输请求 4）取回处理结果，转换成HTML页面信息 Web服务器 各个业务的处理包装成对应的应用服务,并执行下列任务: 1）验证客户端的业务请求 2）执行相应的业务处理代码程序 3）发送必要的请求给数据服务器，并取回结果数据 4）按事先给定的结果页面准备好执行结果 数据服务器 数据服务接受对应的数据请求 与数据库及文件系统交互，建立并管理数据，执行检索、修改、删除等数据操作,39,B/S多层结构 基本B/S结构存在如下问题： 应用服务的表示逻辑和处理逻辑紧密相关，不能独立修改和复用 业务的显示信息是以全体共识的方式直接被客户端获取，因此，系统的数据结构直接暴露，造成极高的信息安全风险

27、Web服务器既要处理界面操作验证，又要处理业务计算，还要负责与数据服务器的联系，使其负担过重，造成系统性能下降，抗风险能力低,40,多层B/S结构的形式将Web服务器的工作适当分解为多个部分，将界面操作验证等处理逻辑分成独立的部分，不但减轻了各部分的负担，使风险分散，最重要的是可以提高系统的安全性，并提高系统的复用性和构造性。,41,3对象中间件结构 中间件基本概念 中间件的产生与C/S结构的发展密不可分。由于C/S结构存在着操作系统、文件格式、网络协议、服务等相互多元异构的问题。希望通过中间件，能够屏蔽差异，实现异构环境下，建立具有可扩展能力的分布式软件框架。 中间件的定义： 中间件是为解决

28、异构环境的分布计算问题，是位于平台和应用之间、具有标准接口和协议的通用服务。,42,早期的中间件类型 早在中间件概念被提出之前，很多系统在解决分布式互联方面就已经采用过很好的中间件解决方案。例如： 远程过程调用(Remote Procedure Call，RPC)，同步方式的分布式互联技术 消息发布/订阅（publish/subscribe），准异步的分布式互联 消息队列（Message queue），异步方式的分布式互联技术 开放数据库互连（Open Database Connectivity，ODBC），异构数据库系统互联 然而，上述中间件系统中，软件成分之间的互联访问，其双方的位置和身份

29、是固定的。,43,对象中间件 随着软件技术的不断发展，软件结构设计的抽象程度越来越高，从基本数据结构、模块，子程序、对象类，直到对象构件。 以对象构件为基础建造的系统，不但需要对象构件本身，还需要对象构件的运行机制来管理和控制，以实现构件的建立和撤销、构件的加入与退出，以及构件之间的相互访问等，这个机制就是“对象中间件”。 对象中间件的理解要点： 对象构件是包含独立数据和功能的大粒度的对象实体，是系统建设的构造块 在分布式网络环境下的对象构件系统中，对象构件不分客户还是服务者，它们的角色可以互换，并可以即插即用,44,对象中间件的三大主流结构 由国际OMG（Object Management

30、Group）制定的ORB和CORBA对象中间件规范 以SUN公司Java技术为基础的对象组件和中间件体系EJB Microsoft公司Windows环境的COM/DCOM/COM+构件技术系列,45, CORBA对象中间件 由国际OMG（Object Management Group）制定的软件跨平台交互操作标准。目标是：无论在什么地方，用的什么语言或是什么操作系统，应用程序都能在独立的情况下，透明访问对象。在此目标下，制定统一的应用软件标准，规划分布对象的体系结构，以及在此结构下对象的产生、消亡和运用方式。这套规定包括： OMA（Object Management Architecture）

31、 对象管理体系结构 ORB（Object Request Broker）对象请求代理者 CORBA(Common Object Request Broker Architecture)公共对象请求代理者体系结构,46,对象服务，提供用于实现对象的一些基本功能，如对象的命名服务、对象并行、对象存储、对象产生和消亡、事件消息响应，以及事务交易的一致性保障等 应用对象，是广泛概念的分布系统中的任何成分。可以是应用程序、进程、类实例 公共设施，提供运行在应用程序中的公共服务，例如：菜单、窗口、绘图板、电子邮件等 ORB是OMA的核心部分。对象系统中对象构件之间的交互，都是通过ORB进行的,OMA对象管

32、理体系结构,47,ORB核心，ORB核心提供底层消息通信协议GIOP（Global Internet-ORB Protocol） 接口定义语言IDL，提供对象的接口定义机制，通过编译的接口，产生stub和skeleton 桩（stub），客户请求所需要的对象代理，或者远程对象的本地代理 槽（skeleton）服务的接口，明确给出所承担的服务 接口库，提供注册构件的接口管理，动态调用时，提供对象方法的元数据 实现库，包含支持服务的类、实例化对象及标识。为定位和激活对象提供必要的手段 对象适配器，提供对象构件运行环境的适配转换机制,CORBA结构,48,EJB构件系统开发环境 EJB和J2EE J

33、2EE（Java2 Enterprise Edition）是SUN公司开发的具有性能保证，安全防护、事务处理，以及集群(cluster)管理等综合技术标准的应用系统软件开发框架。还包含网络服务技术支持，及软件开发工具SDK(Software Development Kit) 。 EJB(Enterprise Java Bean)是J2EE的核心技术，是组件式企业系统应用开发的、可视化操作的、构件系统装配工具和运行环境。是一个特定的能在服务器上运行的JavaBean。,49,J2EE还包含： JNDI（Java Naming and Directory Interface） JMS（Java M

34、essage Service） JCA（Java Connector Architecture） JTA（Java Transaction API）等 这些重要的技术配合EJB完成企业应用系统的开发和建设 J2EE只是个标准，它依赖于各厂商的产品实现。,50,JavaBean的基本概念 Bean(豆)可看作一个独立的整体构件 Bean的性质： 内省（可表示） 可装配 可授权操作 可事件响应 可永久性存储 JavaBean机制中提供对Bean的动态发现、组装、部署Bean ，以及运行。 Bean的连接机制是“消息”，用相互之间的消息交互，构成完整的应用系统。,51,EJB的基本概念 EJB是企业

35、级应用服务的一个特殊的Bean 在EJB中，包含一个OTM(Object Transaction Monitor)对象事务处理控制器，提供事务处理的服务构件，包括：负责激活构件、撤销构件、事务调度构件，事件处理及构件，以及持久性管理构件。 在EJB中，构件之间交互控制的机制是RMI(Remote Method Invocation）远程方法调用，它相当于SUN公司的ORB。,52,EJB服务器,EJB服务器，可以有多个EJB构件/EJB容器，部署在EJB服务器上 EJB容器，表示EJD单个构件或多个构件共同完成的整体大粒度的构件 Home接口，EJB构件的接口,提供创建、删除及发现、查找等操作

36、 Remote，EJB构件的接口，外界通过该接口调用业务构件,53,COM、DCOM、COM+对象组件技术 COM与OLE、ActiveX的关系 OLE（Object Linking and Embedded）对象连接和嵌入技术，是将应用程序的数据交换提高到“对象之间的交换”。早期的OLE技术是为了开发时能够容易地控制连接多媒体混合文档而实现的。OLE中的数据对象被称为“复合文件”，可在任一应用程序中，对其进行编辑、更新、打印等功能的操作。 随着组件技术的发展，在OLE2.0技术的基础上，建立了COM（Component Object model）组件对象技术规范，或者说OLE技术是COM的一

37、个技术应用。ActiveX是在原OLE技术的基础上，支持网络环境上的对象组件集成和交互的技术，它扩展了OLE 仅针对Windows系统内应用软件的集成和交互的技术。,54,COM对象组件模型及实现过程,客户应用，是使用对象组件的应用 COM库，提供COM对象组件的创建和标识、内存管理、对象构件程序连接等函数 注册表，操作系统范围公用的信息，是客户应用、对象购件与COM库用以信息交换的共享区 对象构件，创建COM对象构件的特殊类，用特殊接口提供标准的操作，得到构件的实例化对象,55,DCOM DCOM（Distributed COM）是COM的进一步扩展。由于COM仅支持同一计算机上Window

38、s环境的构件之间的交换，WindowsNT4.0研制了分布对象计算环境COM技术。DCOM用网络协议来代替本地进程之间的通信，并针对分布环境提供必要的特性，包括：位置透明、网络安全、跨平台调用。DCOM的分布功能主要依靠远程过程调用实现。 COM+ COM+在DCOM基础上，加入了事务服务和分布式网络应用体系。提供建立分布式事务处理企业应用的系统框架。包括：COM+目录、负载平衡、驻留内存数据库、对象池、事件模型、构件部署和管理等服务型对象构件。,56,COM+ COM+目录 负载平衡 驻留内存数据库 对象池 事件模型 构件部署和管理,COM+的基本结构,COM 接口编程方式 基本构件服务,支

39、持远程 DCOM 分布式构件服务,MTS 支持事务处理 资源分发管理 安全管理,57,4.面向服务的体系结构,基本概念 面向服务的体系结构（Service Oriented Architecture，SOA），是另一种形式的分布式系统构造模型。它将分布在网络中被称为服务的应用程序或功能单元，通过协议方式的连接机制联系起来。而这个服务的连接机制是独立于服务运行环境的硬件平台、操作系统和编程语言的执行机构。,58,理解要点 SOA的“服务”不同于“组件”。 组件也称为“构件”，是系统构造过程中的构造快。“构件可动态连接”仍然是指系统建造过程中的操作，因此，它们或被代理预置，或被事先部署，总之是非运

40、行过程的操作。 “服务”是运行中特定功能的网络实体，它们是通过独立连接机制，可动态发现并建立连接运行执行成分。 使得“服务”能够被发现，并建立连接的机制，是采用统一的协议方式，独立于服务运行环境的运行机构，而不是单纯的构件接口方式。 仅从字面意义理解“服务”和“构件”的区别就不难看出，SOA结构比起对象组件结构，可以构成更松散的耦合关系。,59,SOA和网格计算 SOA的产生与网格技术密不可分，是网格（grid）技术的实际应用和技术扩展。网格的概念借鉴了电力网的概念，希望像使用电力网一样使用网络资源。,水力发电（地点A）,火力发电（地点B）,风力发电（地点C）,核力发电（地点E）,电力网,输入

41、,输出,电力,电力,电力,电力,电力网构成示意：,60,网格计算，为解决超大型计算问题，是集成计算资源环境的问题求解体系结构。它将各种计算资源转化成一种随处可得的、可靠的、标准的、同时还是经济的计算能力。资源包括计算机、网络通信、数据资源、仪器设备等。网格计算，是继Internet之后又一次重大科技进步，它代表了先进的技术和基础设施。,系统M （地点A）,系统N （地点B）,数据信息 （地点C）,设备仪器（地点E）,网格,输入,输出,计算,计算,计算,计算,网格组成示意：,61,网格计算与Web Services 具有代表性的网格技术是Globus（美国Argonne国家实验室的研发项目）。其

42、中的五层沙漏协议体系结构，以及Globus Toolkit，作为开放的结构和开放源代码，已经在世界上许多网格项目中被使用。 2002年10月，IBM与Globus在多伦多联合发布的OGSA（Open Grid Services Architecture）开放网格服务体系结构，把Globus的概念和标准运用于Web Services，把网格技术由科学计算应用，扩展到广泛的异构企业系统结构。,62,Web Services的基本思想 Web Service的“服务”，是可被Internet协议的URL统一资源定位器识别的应用软件成分。 服务的接口是采用Internet协议可被直接访问的XML（eX

43、tensible Markup Language）消息形式描述。 所有信息及信息处理都被视为同一形式的网络运行资源，包括物理设备及软件运行的逻辑成分；统称为“服务” 服务可以被动态发现和邦定，并在生命期内被管理运行。,63,Web Services 体系结构,服务提供者是提供Web服务的供应商，它实现Web服务，并放置在在线服务器上供请求服务者使用，同时，还要将服务发布到注册中心 服务注册中心是Web服务的注册地，它包含所有注册了的Web服务的有关信息，提供商业化注册手段，并有发现为Web服务的能力 Web服务的请求者，向服务注册中心发出查找服务的请求，当得到回应找到了合适的Web服务后，从服

44、务注册中心获取Web服务的信息引用，通过动态绑定机制建立Web服务，得到所需要的服务。,64,SOAP（simple object access protocol）基于XML的RPC协议，描述通用的Web服务目标 WSDL（Web service description language）描述Web服务接口的访问方法，复杂的服务可以由多个服务组成 UDDI（universal description discovery and integration）Web服务的目录结构定义 BPEL（Business Process Execution Language For Web Services）W

45、eb服务的业务流程执行语言,Web Service的标准协议,65,简单对象访问协议SOAP （Simple Object Access Protocol） SOAP协议是基于XML支持分布式环境结构化文本信息的交换 SOAP由四个部分组成： SOAP envelope（SOAP 信封）-定义了整体的表示框架，用于表示消息的内容，由谁来处理，以及可以由目标应用程序自己选择是否处理，还是强制必须处理，如果无法处理则返回错误。 SOAP encoding rules（SOAP 编码规则）-定义了数据编序机制，通过编序机制，定义应用程序中需要使用的数据类型，这些数据类型所衍生的实例可用于交换。 SO

46、AP RPC representation（SOAP RPC表示）-定义了用于远端过程调用和响应的约定。 SOAP binding（SOAP 绑定）-定义了使用底层传输协议来完成在结点间交换SOAP信封的约定。,66,Web服务描述WSDL（Web Services Definition Language） WSDL把Web服务描述成一系列端点操作（服务接口）。 WSDL描述了Web服务的三个基本属性： 服务做些什么-服务提供的操作（方法） 如何访问服务-数据格式及访问服务操作的协议 服务位于何处-由特定协议决定的网络地址,67,Web服务的寻找和发现UDDI （Universal Descr

47、iption Discovery and Integration） 统一描述、发现和集成协议，提供向注册中心注册的方式。 注册中心维护Web服务的全局目录，目录的信息描述格式采用通用的XML格式。 UDDI注册中心提供两种注册方式： Public UDDI Registry（公共UDDI注册中心） 面向全局UDDI注册，采用逻辑上统一，物理上分布的实现方式，不同站点之间采用P2P对等网络。注册其中任意一个站点就等于注册了UDDI全局注册中心。 Private UDDI Registry（私有UDDI注册中心） 独立组织、企业或某一范围内使用的UDDI注册服务，其服务对象局限在注册的局部注册中心

48、范围内。,68,BPEL （Business Process Execution Language For Web Services） Web服务的业务流程执行语言。 BPEL结合了IBM的Web服务流程语言（Web Services Flow Language）和 Microsoft 的 XLANG 规范。可以将一组服务整合起来，定义一个新的 Web 服务。 整合服务的接口被描述为 WSDL portType 的集合，并指出服务接口与总体执行的配合情况。,69,.Net 基于网格计算的Web Service受到业界广泛的关注，形成了新的产业协议，其中包括Microsoft公司的.Net，以及

49、SUN公司的Sun One等。因此，.Net技术属于面向服务的体系结构，是基于XML Web services标准的应用系统开发环境，被称为.Net平台。 .Net技术的基本思想 .Net技术的基本理念，不再关注单个网站和与Internet连接的单个设备，而是要让所有的计算机和相关设备，以及应用服务协同工作。使人们能控制信息并让所需信息在指定的时间，以指定的方式传送给自己。,70,.Net平台结构 Operating System运行在Windows 2000 Server等多种操作系统中 .Net Enterprise Servers提供企业应用系统使用的服务器产品 .Net Buildin

50、g Block Services，提供可采用付费方式直接访问的成型服务，如：Passport服务。 Visual Studio.Net提供 C#语言、.Net VB、.Net XML、等开发环境。可开发桌面应用程序、 Web应用程序、智能设备等应用程序。,Visual Studio .NET,Operating System,.NET Enterprise Servers,.NET Framework,.NET Building Block Services,71,.Net Framework 是平台结构的技术核心 包括： 公共语言运行机制（ Common Language Runtime,C

51、LR） .Net框架类库 (Framework Class Library, FCL),Common Language Runtime （debug，IL，JIT等）,Web service,Web Form,Windwos Form,Framework Baes Classes （IO，String，net，threading等）,Data and XML Classes （ADO，SQL，XSLT，Xpath，XML等）,72,5引擎结构 工作流引擎 工作流，是经营管理过程的计算机实现 工作流管理系统，上述实现的软件环境（或平台） 工作流三大部分： 工作流建模工具 工作流运行机制 工作流引

52、擎 工作流建模，统一描述业务过程的各项任务，分配任务角色；定义任务间的交互操作和过程。 工作流运行机制，启动对应业务的工作流引擎，按照模型描述的任务、角色及工作过程，控制不同操作者的、不同任务的各项操作执行。 工作流引擎，逐一解释对应业务的工作流模型，根据执行状态及操作输入，决定每一操作步骤，并输出操作，以控制业务应用系统的执行。,引擎执行过程,73,过程建模工具,工作流模型,工作流引擎,工作流引擎,工作流引擎,过程状态,工作流 运行数据,企业应用系统,应用系统 数据库,任务 管理,操作 界面,工作流 控制数据,应用系统 运行核心,角色 管理,用户操作输入,工作流引擎结构及工作示,74,AJA

53、X引擎 AJAX基本概念 AJAX（Asynchronous JavaScript and XML）异步的JavaScript和XML，是联合使用多种技术，以提高Web应用效率的一个解决方案。其中的多个技术包括： XHTML和CSS标准，XHTML（The Extensible HyperText Markup Language）可扩展标识语言，CSS（Cascading Style Sheet）级联样式单。用于动态Web页面呈现效果和布局。 DOM（Document Object Model）文档对象模型，是对HTML和XML文档操作的程序接口，提供两种文档的结构描述，用于实现动态修改浏览器

54、页面。 XSLT（Extensible Stylesheet Language Transformations）扩展样式单转换语言。用于将 XML 文档转换为另外形式的、可被浏览器识别的文档，比如 HTML、XHTML等。 XMLHttpRequest对象类，提供浏览器脚本发送Http请求并获取回执的异步数据读取操作。 JavaScript脚本语言，AJAX引擎是用JavaScript编写，可嵌入在浏览器中，用于动态连接，并实现相关的处理逻辑。,75,AJAX技术原理 传统的Web应用处理方式： 浏览器与服务器交互时，需要浏览器端触发一个HTTP请求到服务器，服务器对其进行处理后，再返回一个新

55、的HTHL网页到浏览器。这样，每当服务器处理提交的请求时,浏览器端基本是空闲的，并且，哪怕从服务器端得到的只是很简单的一个数据，也都需要一个完整的HTML页的重写。 AJAX的Web应用处理方式： 在客户端浏览器上添加AJAX引擎，当浏览器向服务器提交数据时，由AJAX引擎收集数据，并通过XMLHttpRequest向服务器发送数据及处理请求，服务器处理完成后返回XML，由AJAX引擎再将XML转换为XHTML和CSS标准格式显示到浏览器，并负责更新浏览器界面。AJAX引擎的结构如图3.43所示。,76,AJAX引擎的结构,AJAX引擎的主要任务： 收集数据并完成必要数据验证 控制不需要提交的请求 异步数据交换的同步控制 输出格式的转换 页面更新处理，以及控制刷新页面,5.4 设计模式,设计模式： 是面向对象的软件开发经验的总结，其中包含了软件设计中很多问题的解决方案和设计思路，是可直接利用的程序结构。,按照以下要点讨论设计模：,模式名称：表达设计思想的简单名字 设计意图：针对的问题和解决问题的思路 实现效果：达到的实际效果及作用 技术途径：采用的技术方法和策略,77,设计模式分类：,构造式：涉及对象创建过程的模式,78,结构式：涉及对象类组合的模式,79,行为式：涉及对象之间交互操作的模式,80,81,构造型设计模式，提供在系统中创建独立对象、创建组合对象，创建系