第10章 面向对象设计
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教学重点
⒈架构设计的概念和原则; ⒉常用的架构摸式; ⒊详细设计原则和设计内容; ⒋设计模式。
教学难点
⒈架构设计的概念; ⒉常用的架构摸式; 3.详细设计原则和设计内容。
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10.1 架构设计
一、软件架构与框架
（1）什么是软件架构 软件架构是一种思想，一个系统蓝图，对软件结构组
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10.1 架构设计
四、常用的架构模式
2.黑板模式
黑板模式的思想是，有一系列独立的模块，或者说是 方案，这些方案能解决部分问题的一部分，这些方案进行 协作，使得问题问题能够最终解决。这就像一群人在一 块 黑板前，共同解决一个问题，根据当前问题解决的程度 和状态，不同的人上前到黑板上解决他所能解决的部分， 这样经过多人的协作，最终能够将问题解决。这就是 黑板 模式这个名字的来历。黑板模式的实现分为三个主要的组 件：黑板(Blackboard)，知识源(Knowledge Source)和控制 (Control)。。如图下所示。
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• 这种构架具有以下优点：
• 可以创建具有良好隐蔽性和高内聚、低耦合的构件。
• 设计者可以将整个系统的输入/输出行为看成是多个过 滤器行为的简单合成。
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第10章 面向对象设计
10.1 架构设计 10.2 详细设计 10.3 设计模式
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教学目的与要求
⒈掌握架构设计的概念和原则; ⒉掌握常用的架构摸式; ⒊掌握详细设计原则和设计内容； 4.了解各种设计模式；
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10.1 架构设计
软件框架是软件架构的一种实现，是一个半成品。它通 常针对一个软件架构当中某一个特定的问题提供解决方案 和辅助工具。因此，如果说架构是一个逻辑的构成，而框 架则是一个可用的半成品，是可执行的。
二、软件架构的基本组成
一个软件架构应当包括软件层次、每一层次的职责、 层次之间的接口、传输协议和标准以及每一层次上所采用 的软件框架
1. 自顶向下原则 2. 职能集中原则 3. 互不交叉原则
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自顶向下分包原则
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职能集中原则
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交叉依赖的类单独分包
增加新类并单独分包
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成的规划和职责设定。一个软件里有处理计算的、处理界 面的、处理数据的、处理业务规则的、处理安全的等许多 可逻辑划分出来的部分。软件架构的意义就是要将这些可 逻辑划分的部分独立出来，用约定的接口和协议将他们有 机的结合在一起，形成职责清晰、结构清楚的软件结构。
软件架构是一个逻辑性的框架描述，它可能并无真正 的可执行部分。大部分的软件架构都是由一个设计思想， 加上若干设计模式，在规定一系列的接口规范、传输协议、 实现标准等文档构成的。
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10.1 架构设计
四、常用的架构模式
1. 分层架构模式
分层（Layer）模式是最常见的一种架构模式。甚至 说分层模式是很多架构模式的基础。分层描述的是这样一 种架构设计过程：从最低级别的抽象开始，称为第1层。 这是系统的基础。通过将第J层放置在第J-1层的上面逐步 向上完成抽象阶梯，直到到达功能的最高级别，称为第N 层。如图下所示。
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黑板模式
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10.1 架构设计
四/过滤器模式构架中的每个构件都有一组输入和输 出，构件读入数据流，经过处理产生输出数据。这个过程 通过对输入流的变换及增量计算来完成，因此在输入流被 完全使用掉之前，变产生了输出，这样的构件就是过滤器， 而构件间的连接件就像是数据流传输的管道，它将数据从 一个过滤器传到另一个过滤器。其中，过滤器必须是独立 的实体，它不能与其他的过滤器共享数据。多个过滤器相 连，可以形成过滤器链。而每个过滤器功能单一，可以单 独修改，链中过滤器的排列顺序可以根据需求进行配置。
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特征： 每个过滤器构件是一个独立的部件，除了输入流和输 出流外，过滤器之间互不影响，因此，过滤器之间不共 享任何状态信息。 每个过滤器对其上游或下游连接的过滤器是透明的， 它的实现和使用不对链中的任何过滤器加以限制。如下 图所示。
管道/过滤器模式
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软件架构的内容
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在Rose中，我们可以用包图来描述软件架构。如下图所示，描述了一个由五个层次构成的 软件架构。
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10.1 架构设计
三、架构设计原则
改变最多影响相邻的两层。 • 可替换性。独立的层次设计容易被功能相似的模块替换。 • 分层构架也有一些缺点，主要表现在： • 效率低。分层结构通常要比单层结构效率低，原因是有时高层过分依赖
底层的服务，必须经过许多中间层进行数据传递。 • 增加了一些不必要的工作。 • 改变行为的连锁反应。 • 设计者要建立不同合适粒度的抽象层次有一定困难。 • 常见的分层架构模式有： • 客户端-服务器模型（Client-Server，C/S）。 • 三层模型：用户表示层、业务逻辑层、数据层。
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分层架构模式
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分层构架具有以下优点： • 层次的复用性。为每个层次建立好抽象接口，可以使其在其他环境复用。 • 支持基于抽象程度递增的系统设计，使设计者可以对复杂系统进行分解，
从而使系统更容易模块化。 • 支持功能增强。因为每一层至多和相邻的上下层进行交互，因此功能的