SA12-基于体系结构的软件开发.ppt

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1第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式设计模式概述设计模式概述模模式式是是指指从从某某个个具具体体的的形形式式中中得得到到的的一一种种抽抽象象，在在特特殊殊的非任意性环境中，该形式不断地重复出现。

的非任意性环境中，该形式不断地重复出现。

一一个个软软件件体体系系结结构构的的模模式式描描述述了了一一个个出出现现在在特特定定设设计计语语境境中中的的特特殊殊的的再再现现设设计计问问题题，并并为为它它的的解解决决方方案案提提供供了了一一个经过充分验证的通用图示。

个经过充分验证的通用图示。

解解决决方方案案图图示示通通过过描描述述其其组组成成构构件件及及其其责责任任和和相相互互关关系系以及它们的协作方式来具体指定。

以及它们的协作方式来具体指定。

2设计模式概述设计模式概述软软件件系系统统的的基基本本组组成成单单元元是是模模块块、类类等等，但但单单个个的的模模块块或类并没有什么意义，不能提供应用的解决方案。

或类并没有什么意义，不能提供应用的解决方案。

往往往往需需要要多多个个模模块块、类类、对对象象、服服务务、进进程程、线线程程、构构件等共同协作，提供应用问题的解决方案。

件等共同协作，提供应用问题的解决方案。

模式就是针对特定环境下的特定问题给出的解决方案。

模模式式的的实实现现要要比比解解决决方方案案复复杂杂得得多多。

可可以以使使用用各各种种语语言言来实现。

来实现。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式3设计模式概述设计模式概述MVCMVC的背景的背景软软件件系系统统的的重重要要功功能能之之一一是是从从数数据据存存储储（文文件件/数数据据库库）中中检检索索数数据据，并并将将其其显显示示给给用用户户。

在在用用户户更更改改数数据据之之后后，系系统统再再将将更更新新内内容容存存储储到到数数据据存存储储中中。

如如果果将将数数据据存存储储和和界界面面显显示示代代码码放放在在一一起起，则则可可以以减减少少编编码码量量并并提提高高应应用用程程序性能。

序性能。

但这样做也存在很多问题但这样做也存在很多问题。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式4设计模式概述设计模式概述MVCMVC的背景的背景用用户户界界面面逻逻辑辑的的更更改改往往往往比比业业务务逻逻辑辑频频繁繁，尤尤其其是是在在基基于于WebWeb的的应应用用程程序序中中。

基基于于WebWeb的的瘦瘦客客户户端端应应用用程程序序的的优优点点之之一一是是可可以以随随时时更更改改用用户户界界面面，而而不不必必重重新新分分发发应应用用程程序序。

如如果果将将显显示示代代码码和和业业务务逻逻辑辑组组合合在在一一起起并并放放在在单单个个对对象象中中，则则每每次次更更改改用用户户界界面面时时，都都必必须须修修改改包包含含业业务务逻逻辑的对象。

辑的对象。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式5设计模式概述设计模式概述MVCMVC的背景的背景在在很很多多情情况况下下，应应用用程程序序需需要要以以不不同同的的方方式式显显示示同同一一数数据据。

例如，表格显示，趋势图显示，柱状图显示，饼图显示。

界界面面开开发发与与业业务务逻逻辑辑开开发发所所需需要要的的技技能能不不同同，在在这这两两方方面面都都精通比较困难。

精通比较困难。

与与业业务务逻逻辑辑相相比比，用用户户界界面面代代码码对对设设备备的的依依赖赖性性往往往往更更大大。

例例如如，要要将将应应用用程程序序从从基基于于浏浏览览器器的的应应用用程程序序迁迁移移到到个个人人数数字字助助理理（PDA）（PDA）或或支支持持WebWeb的的手手机机上上，则则必必须须替替换换很很多多用用户户界界面面代码，而业务逻辑可能不受影响。

代码，而业务逻辑可能不受影响。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式6设计模式概述设计模式概述MVCMVC的背景的背景如何让Web应用程序的用户界面和功能实现模块化，以便可以轻松地单独修改各个部分？

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式7设计模式概述设计模式概述MVCMVC解决方案解决方案MVCMVC模式将建模、显示和操作分为三个独立的类：

模式将建模、显示和操作分为三个独立的类：

模型模型。

模型用于管理应用程序域的行为和数据，并响应为。

模型用于管理应用程序域的行为和数据，并响应为获取其状态信息（通常来自视图）而发出的请求，还会响应获取其状态信息（通常来自视图）而发出的请求，还会响应更改状态的指令（通常来自控制器）。

更改状态的指令（通常来自控制器）。

视图视图。

视图用于管理信息的显示。

控制器控制器。

控制器用于解释用户的鼠标和键盘输入，以通知。

控制器用于解释用户的鼠标和键盘输入，以通知模型和模型和/或视图进行相应的更改。

或视图进行相应的更改。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式8设计模式概述设计模式概述MVCMVC的处理过程的处理过程

（1）

（1）控控制制器器接接收收用用户户的的请请求求，并并决决定定应应该该调调用用哪哪个个模模型型来来进进行处理；行处理；

（2）

（2）模型用业务逻辑来处理用户的请求并返回数据；模型用业务逻辑来处理用户的请求并返回数据；（3）（3）控控制制器器用用相相应应的的视视图图格格式式化化模模型型返返回回的的数数据据，并并通通过过表表示层呈现给用户。

示层呈现给用户。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式9设计模式概述设计模式概述被动的被动的MVCMVC模型模型当控制器以独占方式操作模型时，则为被动模型。

控制器将当控制器以独占方式操作模型时，则为被动模型。

控制器将修改模型，然后通知视图：

修改模型，然后通知视图：

模型已经更改，应该进行刷新模型已经更改，应该进行刷新。

此情况下的模型完全独立于视图和控制器，这意味着模型无此情况下的模型完全独立于视图和控制器，这意味着模型无法报告其状态更改。

例如，法报告其状态更改。

例如，HTTPHTTP协议，浏览器没有从服务器协议，浏览器没有从服务器获取异步更新的简单方法。

浏览器显示视图并对用户输入作获取异步更新的简单方法。

浏览器显示视图并对用户输入作出响应，但是它不会检测服务器上的数据更改。

仅当用户显出响应，但是它不会检测服务器上的数据更改。

仅当用户显式请求刷新时，才会询问服务器是否发生了更改。

式请求刷新时，才会询问服务器是否发生了更改。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式10设计模式概述设计模式概述主动的主动的MVCMVC模型模型当模型更改状态而不涉及控制器时，则为主动模型。

当模型更改状态而不涉及控制器时，则为主动模型。

例如，股票报价机的显示。

当从外部源接收股票数据，并希例如，股票报价机的显示。

当从外部源接收股票数据，并希望当股票数据更改时更新视图。

因为在这些更改发生时，只望当股票数据更改时更新视图。

因为在这些更改发生时，只有模型检测对其内部状态的更改，所以模型必须通知视图刷有模型检测对其内部状态的更改，所以模型必须通知视图刷新显示。

新显示。

使用使用MVCMVC模式的一个目的是使模型独立于视图。

如果模型模式的一个目的是使模型独立于视图。

如果模型必须将更改通知视图，则会重新带来不希望的依赖性。

必须将更改通知视图，则会重新带来不希望的依赖性。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式11设计模式概述设计模式概述使用观察者的使用观察者的MVCMVC主动模型主动模型各个视图实现各个视图实现ObserverObserver接口，并向模型注册。

模型将跟踪接口，并向模型注册。

模型将跟踪由所有观察器组成的列表。

当模型发生改变时，模型将会遍由所有观察器组成的列表。

当模型发生改变时，模型将会遍历所有已注册的观察器，并将更改通知它们。

此方法通常称历所有已注册的观察器，并将更改通知它们。

此方法通常称为为发布发布-订阅订阅。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式12设计模式概述设计模式概述MVCMVC模式的优点模式的优点支持多个视图支持多个视图。

因为视图与模型分离，而且模型与视图之间。

因为视图与模型分离，而且模型与视图之间没有直接依赖性，所以用户界面可以同时显示同一数据的多没有直接依赖性，所以用户界面可以同时显示同一数据的多个视图。

个视图。

适应更改适应更改。

用户界面要求的更改往往比业务规则快。

用户可。

用户界面要求的更改往往比业务规则快。

用户可能更喜欢新设备（如手机或能更喜欢新设备（如手机或PDAPDA）采用另一颜色、字体、屏）采用另一颜色、字体、屏幕布局和支持级别。

因为模型不依赖于视图，所以将新类型幕布局和支持级别。

因为模型不依赖于视图，所以将新类型的视图添加到系统中通常不会影响模型。

因此，更改的作用的视图添加到系统中通常不会影响模型。

因此，更改的作用范围仅限于视图。

范围仅限于视图。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式13设计模式概述设计模式概述MVCMVC模式的缺点模式的缺点复杂性复杂性。

MVCMVC模式引入了新的间接级别，因此增加了解决方模式引入了新的间接级别，因此增加了解决方案的复杂性。

还增加了用户界面代码的事件驱动特性，调试案的复杂性。

还增加了用户界面代码的事件驱动特性，调试用户界面代码会变得更加困难。

用户界面代码会变得更加困难。

频繁更新的成本频繁更新的成本。

将模型与视图分离并不意味着模型的开发。

将模型与视图分离并不意味着模型的开发人员可以忽略视图的特性。

例如，如果模型发生频繁更改，人员可以忽略视图的特性。

例如，如果模型发生频繁更改，则它可能向视图发出大量更新请求。

一些视图（如图形显示）则它可能向视图发出大量更新请求。

一些视图（如图形显示）的显示可能需要一定时间。

的显示可能需要一定时间。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式14设计模式的基本成分设计模式的基本成分模模式式名名称称：

通通常常用用来来描描述述一一个个设设计计问问题题、它它的的解解法法和和后果，由一到两个词组成。

后果，由一到两个词组成。

问问题题：

告告诉诉我我们们什什么么时时候候要要使使用用设设计计模模式式、解解释释问问题题及其背景。

及其背景。

解解决决方方案案：

描描述述设设计计的的基基本本要要素素，它它们们的的关关系系、各各自自的任务以及相互之间的合作。

的任务以及相互之间的合作。

效效果果：

描描述述应应用用设设计计模模式式后后的的结结果果和和权权衡衡。

比比较较与与其其他设计方法的异同，得到应用设计模式的代价和优点。

他设计方法的异同，得到应用设计模式的代价和优点。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式15设计模式的描述（设计模式的描述（11）如如果果要要理理解解和和讨讨论论模模式式，就就必必须须以以适适当当形形式式描描述述模模式。

式。

好好的的描描述述有有助助于于我我们们立立即即抓抓住住模模式式的的本本质质，即即模模式式关心的问题是什么，以及提出的解决方案是什么？

关心的问题是什么，以及提出的解决方案是什么？

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式16设计模式的描述（设计模式的描述（11）（11）模式名称和分类：

模式名称和分类：

模式名称和一个简短的摘要。

（22）目目的的：

即即设设计计模模式式的的用用处处、基基本本原原理理和和目目的的、它它针针对的是什么特殊的设计问题。

对的是什么特殊的设计问题。

（33）别名别名：

同一个模式可能会有不同的命名。

（44）动动机机：

描描述述一一个个设设计计问问题题的的方方案案，以以及及模模式式中中类类和和对象的结构如何解决这个问题。

对象的结构如何解决这个问题。

ErichGammaErichGamma博士等人采用下面的固定模式来描述：

博士等人采用下面的固定模式来描述：

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式17设计模式的描述（设计模式的描述（22）（55）应用应用：

在什么情况下可以应用本设计模式。

：

在什么情况下可以应用本设计模式。

（66）结构结构：

用对象模型技术对本模式进行表示。

：

用对象模型技术对本模式进行表示。

（77）成分成分：

组成本设计模式的类和对象及它们的职责。

（88）合作合作：

成分间如何合作实现他们的任务。

（99）效效果果：

该该模模式式如如何何支支持持它它的的对对象象；如如何何在在使使用用本本模模式时进行权衡。

式时进行权衡。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式18设计模式的描述（设计模式的描述（22）（1010）实现实现：

在实现本模式的过程中，要注意哪些缺陷、在实现本模式的过程中，要注意哪些缺陷、线索或者技术；是否与编程语言有关。

线索或者技术；是否与编程语言有关。

（1111）例例程程代代码码：

说说明明如如何何用用C+C+或或其其他他语语言言来来实实现现该该模模块的代码段。

块的代码段。

（1212）已知的应用已知的应用：

现实系统中使用该模式的实例。

（1313）相相关关模模式式：

与与本本模模式式相相关关的的其其他他模模式式，它它们们之之间间的的区别，以及本模式是否要和其他模式共同使用。

区别，以及本模式是否要和其他模式共同使用。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式19模式和软件体系结构模式和软件体系结构模式作为体系结构构造块模式作为体系结构构造块对对软软件件体体系系结结构构而而言言，模模式式的的一一个个重重要要目目标标就就是是用用已已定定义义属性进行特定的软件体系结构的构造。

属性进行特定的软件体系结构的构造。

软件体系结构的一般技术并没有针对特定问题的解决方案。

模模式式使使用用特特定定的的面面向向问问题题的的技技术术来来有有效效补补充充这这些些通通用用的的与与问题无关的体系结构技术。

问题无关的体系结构技术。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式20模式和软件体系结构模式和软件体系结构构造异构体系结构构造异构体系结构单单个个模模式式不不能能完完成成一一个个完完整整的的软软件件体体系系结结构构的的详详细细构构造，它仅仅帮助设计师设计应用程序的某一方面。

造，它仅仅帮助设计师设计应用程序的某一方面。

为为了了有有效效使使用用模模式式，需需要要将将它它们们组组织织成成模模式式系系统统。

模模式式系系统统统统一一描描述述模模式式，对对它它们们分分类类，更更重重要要的的是是，说说明明它们之间如何交互。

它们之间如何交互。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式21模式和软件体系结构模式和软件体系结构模式和方法模式和方法好好的的模模式式描描述述应应包包含含实实现现指指南南，可可将将其其看看成成是是一一种种微微方法，用来创建解决一个问题的方案。

方法，用来创建解决一个问题的方案。

通通过过提提供供方方法法的的步步骤骤来来解解决决软软件件开开发发中中的的具具体体再再现现问问题题，这这些些微微方方法法补补充充了了通通用用的的但但与与问问题题无无关关的的分分析析和和设设计方法。

计方法。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式22模式和软件体系结构模式和软件体系结构实现模式实现模式目目前前的的许许多多软软件件模模式式具具有有独独特特的的面面向向对对象象风风格格。

因因此此，人人们们往往往往认认为为，能能够够有有效效实实现现模模式式的的唯唯一一方方式式是是使使用用面面向对象编程语言，其实不然。

向对象编程语言，其实不然。

在在设设计计层层次次，大大多多数数模模式式只只需需要要适适当当的的编编程程语语言言的的抽抽象象机机制制，如如模模块块或或数数据据抽抽象象。

因因此此，可可以以用用几几乎乎所所有有的的编程范例，并在所有的编程语言中来实现模式。

编程范例，并在所有的编程语言中来实现模式。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式23设计模式方法分类设计模式方法分类CoadCoad的面向对象模式的面向对象模式代码模式代码模式框架应用模式框架应用模式形式合约形式合约第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式24设计模式方法分类设计模式方法分类11、CoadCoad的面向对象模式的面向对象模式19921992年年，美美国国面面向向对对象象技技术术大大师师PeterPeterCoadCoad从从MVCMVC的的角角度度对对面面向向对对象象系系统统进进行行了了讨讨论论，设设计计模模式式由由最最底底层层的的构构成成部部分分（类类和和对对象象）及及其其关关系系来来区区分分。

他他使使用用了了一一种种通通用用的的方方式式来来描述一种设计模式：

描述一种设计模式：

（11）模式所能解决问题的简要介绍与讨论；模式所能解决问题的简要介绍与讨论；（22）模式的非形式文本描述以及图形表示；模式的非形式文本描述以及图形表示；（33）模模式式的的使使用用方方针针：

在在何何时时使使用用以以及及能能够够与与哪哪些些模模式式结结合使用。

合使用。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式25设计模式方法分类设计模式方法分类11、CoadCoad的面向对象模式的面向对象模式将将CoadCoad的模式划分为以下三类：

的模式划分为以下三类：

（11）基基本本的的继继承承和和交交互互模模式式：

主主要要包包括括OOPLOOPL所所提提供供的的基基本本建建模模功功能能，继继承承模模式式声声明明了了一一个个类类能能够够在在其其子子类类中中被被修修改改或或被被补充，交互模式描述了在有多个类的情况下消息的传递。

补充，交互模式描述了在有多个类的情况下消息的传递。

（22）面面向向对对象象软软件件系系统统的的结结构构化化模模式式：

描描述述了了在在适适当当情情况况下下，一组类如何支持面向对象软件系统结构的建模。

一组类如何支持面向对象软件系统结构的建模。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式26设计模式方法分类设计模式方法分类11、CoadCoad的面向对象模式的面向对象模式（33）与与MVCMVC框框架架相相关关的的模模式式。

几几乎乎所所有有CoadCoad提提出出的的模模式式都都指指明明如如何何构构造造面面向向对对象象软软件件系系统统，有有助助于于设设计计单单个个的的或或者者一一小小组组构构件件，描描述述了了MVCMVC框框架架的的各各个个方方面面。

但但是是，他他没没有有重重视视抽抽象象类类和和框架，没有说明如何改造框架。

框架，没有说明如何改造框架。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式27设计模式方法分类设计模式方法分类22、代码模式、代码模式代代码码模模式式的的抽抽象象方方式式与与OOPLOOPL中中的的代代码码规规范范很很相相似似，该该类类模模式式有有助于解决某种面向对象程序设计语言中的特定问题。

助于解决某种面向对象程序设计语言中的特定问题。

主要目标在于：

（11）指明结合基本语言概念的可用方式；指明结合基本语言概念的可用方式；（22）构成源码结构与命名规范的基础；构成源码结构与命名规范的基础；（33）避免面向对象程序设计语言（尤其是避免面向对象程序设计语言（尤其是C+C+语言）的缺陷。

语言）的缺陷。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式28设计模式方法分类设计模式方法分类22、代码模式、代码模式代代码码模模式式与与具具体体的的程程序序设设计计语语言言或或者者类类库库有有关关，它它们们主主要从语法的角度对软件系统的结构方面提供一些基本的规范。

要从语法的角度对软件系统的结构方面提供一些基本的规范。

这这些些模模式式对对于于类类的的设设计计不不适适用用，同同时时也也不不支支持持程程序序员员开开发发和和应应用用框框架架，命命名名规规范范是是类类库库中中的的名名字字标标准准化化的的基基本本方方法法，以免在使用类库时产生混淆。

以免在使用类库时产生混淆。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式29设计模式方法分类设计模式方法分类33、框架应用模式、框架应用模式l框框架架是是从从特特定定域域中中提提取取出出来来的的一一组组组组件件及及其其相相互互关关系系的的可可重重用用的的体体系系结结构构。

它它定定义义了了整整体体结结构构、类类和和对对象象的的分分割割，各各部部分分的主要责任，类和对象如何协作，以及控制流程。

的主要责任，类和对象如何协作，以及控制流程。

l框框架架记记录录了了其其应应用用领领域域共共同同的的设设计计决决策策，因因而而框框架架更更强强调调设设计复用。

计复用。

l程程序序员员将将框框架架作作为为应应用用程程序序开开发发的的基基础础，特特定定的的框框架架适适用用于于特定的需求。

特定的需求。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式30设计模式方法分类设计模式方法分类44、形式合约、形式合约形形式式合合约约（formal（formalcontracts）contracts）也也是是一一种种描描述述框框架架设设计计的方法，强调组成框架的对象间的交互关系。

的方法，强调组成框架的对象间的交互关系。

有有人人认认为为它它是是面面向向交交互互的的设设计计，对对其其他他方方法法的的发发展展有有启迪作用。

启迪作用。

形形式式化化方方法法由由于于其其过过于于抽抽象象，而而有有很很大大的的局局限限性性，仅仅仅在小规模程序中使用。

仅在小规模程序中使用。

第第1212章章基于体系结构的软件开发基于体系结构的软件开发12.1设计模式设计模式31设计模式目录的内容设计模式目录的内容GammaGamma和和他他的的同同事事已已发发布布了了可可用用于于OOOO系系统统的的一一系系列列设设计计模模式式，用用一一种种类类似似分分类类目目录录的的形形式式将将设设计计模模式式记记载载下下来来。

我我们们称称这这些设计模式为设计模式目录。

些设计模式为设计模式目录。

根根据据模模式式的的目目标标，可可以以将将它它们们分分成成创创建建型型模模式式、结结构构型型模模式式和和行行为为型型模模式式。

创创建建型型模模式式处处理理的的是是对对象象的的创创建建过过程程，结结构构型型模模式式处处理理的的是是对对象象/类类的的组组合合，行行为为型型模模式式处处理理类类和和对对象象间间的交互方式和任务分布。

的交互方式和任务分布。

根根据据它它们们主主要要的的应应用用对对象象，又又可可以以分分为为主主要要应应用用于于类类的的和和主主要应用于对象的。

要应用于对象的。

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