4、软件架构设计

需求分析（偏向业务）->架构->软件设计（偏重技术）需求和技术之间会存在一定的鸿沟，架构就是解决这个问题的。架构设计就是需求分配，即满足需求的职责分配到组件上。体系结构=架构，可复用

软件架构的概念（***）

• 软件架构风格是描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式。架构风格定义一个系统家族，即一个体系结构定义一个词汇表和一组约束。词汇表中包含一些构件和连接类型，而这组约束指出系统是如何将这些连接件组合起来的。

• 软件架构为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象，由构成系统的元素的描述、这些元素的相互作用、指导元素集成的模式以及这些模式的约束组成

• 软件架构是项目干系人进行交流的手段，明确了对系统实现的约束条件，决定了开发和维护组织的组织结构，制约着系统的质量属性。

• 软件架构使推理和控制的更改更加简单，有助于循序渐进的原型设计，可以作为培训的基础

• 软件架构是可传递和可复用的模型，通过研究软件架构可能预测软件的质量。

• 发展史：无架构阶段（汇编语言）->萌芽阶段（结构化程序）->初级阶段（统一建模语言）->高级阶段（4+1视图）

• 架构模式（了解）

  结构模型:以架构的构件、连接件和其它概念来刻画结构
  框架模型:不太侧重描述结构的细节而更侧重于整体结构
  动态模型:系统的『大颗粒』的行为性质
  过程模型:构建系统的步骤和过程
  功能模型:由一组功能构件按层次组成，下层向上层提供服务

• 4+1模型

  逻辑视图对应UML逻辑视图，为最终用户提供服务，关注的是系统功能，一种功能需求
  开发视图对应UML实现视图，为编程人员提供软件管理，关注源代码，组件，DLL
  进程视图对应UML进程视图，为系统集成人员,说明性能的可扩充性、吞吐量等，关注并发
  物理视图对应UML部署视图，为系统工程人员提供系统拓扑、安装、通信等。关注是软件到硬件的映射
  场景视图（1），对应UML用例视图
  意义：拆分。结构化为化繁为简。

软件架构的风格（**）

概念

• 架构设计的一个核心问题是能否达到架构级的软件复用
• 架构风格反映了领域中众多所共有的结构和语义特性，并指导将各个构件有效地组织成一个完整的系统
• 架构风格定义了用于描述系统的术语表和一组指导构建系统的规则经典问题的通用解决方案

分类

• 数据流风格：批处理系列、管理-过滤器

  • 早期编译器就是采用的这种架构。要一步一步处理的，均可考虑采用此架构风格。管道可以是调用，呵呵。管道是支持数据流或流式处理，而批处理只以是一道工序完成才到下一道工序，比如早期的视频播放和现在的视频播放
  • 批处理序列：构件为一系列固定顺序的计算单元，构件之间只通过数据传递交互。每个处理步骤是一个独立的程序，每一步必须在其前一步结束后才能开始，数据必须是完整的，以整体的方式传递。
  • 管道-过滤器：每个构件都有一组输入和输出，构件读取输入的数据流，经过内部处理，然后产生输出数据流。这个过程通常是通过对输入数据的变换或计算完成的，包括通过计算和增加信息以丰富数据、通过浓缩和删除以精简数据、通过改变记录方式以转化数据和递增地转化数据等。这里的构件称为过滤器，连接件就是数据流传输的管道，将一个过滤器的输出传到另一个过滤器的输入。

• 调用/返回风格：主程序/子程序、面向对象、层次结构

  • 主程序/子程序：单线程控制，把问题划分为若干个处理步骤，构件即为主要程序和子程序，子程序通常可合成为模块。过程调用作为交互机制，即充当连接件角色。调用关系具有层次性，其语义逻辑表现为主程序的正确性取决于它调用的子程序的正确性。

  • 面向对象：构件是对象，对象是抽象数据类型的实例。在抽象数据类型中，数据的表示和它们的相应操作被封装起来，对象的行为体现在其接受和请求动作。连接件即是对象间的交互方式，对象是通过函数和过程的调用来交互的

  • 层次结构：构件组织成一个层次结构，连接通过决定层间如何交互的协议来定义。每层为上一层提供服务，使用下一层的服务，只能见到自己邻接的层。通过层次结构，可以将大的问题分解为若干个渐进的小问题逐步解决，可以隐藏问题的复杂度。修改某一层，最多影响其相邻的两层（通常只能影响上层）

    好处：
    1、这种风格支持基于可增加抽象层的设计，允许将一个复杂问题分解成一个增量步骤序列的实现。
    2、不同层次处于不同的抽象级别：越靠近底层，抽象级别越高；越靠近顶层，抽象级别越低；
    3、由于每一层最多只影响两层，同时只要给相邻层提供相同的接口，允许每层不同的方法实现，同样为软件复用提供了强大的支持
    缺点：
    1、并不是每个系统都可以很容易地划分为分层模式
    2、很难找到一个合适的、正确的层次抽象方法
    3、分层多，效率低，分层少耦合高，一般为3-5层

    • 两层（C/S）

      开发成本高，客户端程序设计复杂、信息内容和形式单一、用户界面风格不一、软件移植困难、软件维护和升级困难、新技术不能轻易应用（只有表示层，数据层）

    • 三层（C/S）

      表示层，功能层，数据层。需要有客户端，功能层就是业务层。

    • 三层（B/S）

      BS架构缺乏对动态页面的支持能力，没有集成有效的数据库处理功能BS架构的安全性难以控制
      采用BS架构的应用系统，在数据查询等响应速度上，要远远低于CS架构BS架构的数据提交一般以页面为单位，数据的动态交互不强，不利于OLTP应用。

    • 混合架构

      企业内部和外部，内部CS，外部BS

      • 架构层

        表现层
        中间层
        数据访问层：ORM（对象关系映射）
        数据架构层：DBMS

      • 常见架构

        • MVC，部分属于表现层，中间层；Spring，structs,是开发的框架，不是架构。MVC有主动和被动之分。

          Model（模型）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（J2EE:EntiyBean SessionBean）
          View（视图）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。J2EE:jsp
          Controller（控制器）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，并向模型层发送数据J2EE:Servlet

        • MVP

          Model View Presenter
          MVP是 MVC 的变种
          MVP 实现了 V与 M的解耦（V不直接使用 M，修改V不会影响M）
          MVP更好的支持了单元测试（业务逻辑在P中，可以脱离V来测试这些逻辑；可以将一个P用于多个V，而不需要改变P的逻辑
          MVP中V要处理界面事件，业务逻辑在P中，MVC中的界面事件由C处理

        • MVVM

          Model View ViewModel
          View :html,CSS,模板文件 ViewModel：Js，runtime，compler Model Java/C# 业务逻辑处理

• 独立构件：进程通信、事件驱动系统（隐式调用）
  • 进程通信

    构件是独立的过程，连接件是消息传递。构件通常是命名过程，消息传递的方式可以是点对点、异步或同步方式，以及远程过程（方法）调用等

  • 事件驱动系统（隐式调用）

    构件不直接调用一个过程，而是触发或广播一个或多个事件。构件中的过程在一个或多个事件中注册，当某个事件被触发时，系统自动调用在这个事件中注册的所有过程。一个事件的触发就导致了另一个模块中的过程调用。这种风格中的构件是匿名过程，它们之间的交互的连接件往往是以过程之间的隐式调用来实现的。主要优点是为软件复用提供了强大的支持，为构件的维护和演化带来了方便；其缺点是构件放弃了对系统计算的控制

• 虚拟机风格：解释器、基于规则的系统

  • 解释器

    解释器通常包括一个完成解释工作的解释引擎，一个包含将被解释的代码存储区、一个记录解释引擎当前工作状态的数据结构，以及一个记录源代码被解释执行的进度数据结构。具有解释器风格的软件中含有一个虚拟机，可以仿真硬件的执行过程和一些关键应用，其缺点是执行效率比较低。应用于自定义规则的场景

  • 基于规则的系统

    基于规则的系统包括规则集、规则解释器、规则/数据选择器和工作内存，一般在人工智能领域和DSS中

• 仓库风格（以数据为中心的风格）：数据库系统、超文本系统、黑板系统。

  • 仓库风格中的构件分为两种：一种是中央数据结构，保存系统的当前状态；另一种是独立构件，对中央数据存储进行操作。
  • 数据库系统
  • 黑板系统

    黑板系统通常应用在对于解决问题没有确定性算法的软件中（信号处理、问题规划、编译器优化等。）

  • 超文本系统

• 其它分类

  • 闭环控制架构（过程控制）

    当软件被用来操作一个物理系统时，软件与硬件之间可以粗略是表示为一个反馈循环，这个反馈循环通过接受一定的输入，确定一系列的输出，最终使环境达到一个新的状态。适合于嵌入式系统，涉及连续的动作与状态。空调制冷，定速巡航

  • C2风格

    基本原则：
    构件和连接件都有一个顶部和一个底部。构件的顶部要连接连接件的底部，构件的底部要连接到连接件的顶部，构件之间不允许直连。一个连接件可以和任意数量的其它构件和连接件连接。当两个连接件进行直接连接时，必须由其中一个的底部到另一个的顶部。

富互联网应用（RIA）

• RIA结合了CS架构反应速度快、交互性强的优点，以及BS架构传播范围广及容易传播的特点
• RIA简化并改进了BS架构的用户交互
• 数据能够被缓存在客户端，从而可以实现一个比基于HTML的响应速度更快且数据往返于服务器的次数更少的用户界面
• 技术：JAVA，AJAX，H5，Flex，Bindows，Laszlo
• 特点：打开比较慢，因为需要加载，之后的运行
• 表现力强，效率高。大部分网页游戏采

基于服务的架构（SOA）

• 服务是一种为了满足某项业务需求的操作，规则等的逻辑组合，它包含一系列有序活动的交互，为实现用户目标提供支持（例如ESB总线）

  服务构件粗粒度，传统构件细粒度
  服务构件的接口是标准的，主要是WSDL接口，传统常以具体API形式出现。
  服务构件的实现与语言无关，传统构件绑定某种特定语言。
  服务构件可以通过构件容器提供QoS服务，传统构件完全由程序代码直接控制

• 特点

  松散耦合
  粗粒度
  标准化接口

• 实现方式

  • WebService

    • 结构

      服务的请求者：向服务中心查询服务。根据查询的结果，绑定服务，向服务提供者请求服务。绑定分为静态绑定和动态绑定。
      服务的提供者向服务中心发布：服务、服务描述
      服务的注册中心：服务描述

    • 分层

      底层传输层
      服务通信协议层
      服务描述层
      服务层
      业务流程层
      服务注册层

  • ESB 解决问题

    提供位置透明性的消息路由和寻址服务
    提供服务注册和命名的管理功能
    支持多种的消息传递范型
    支持多种可以广泛使用的传输协议
    支持多种数据格式及其相互转换
    提供日志和监控功能

  • 服务注册表

    服务注册
    服务位置
    服务绑定

• 关键技术

  • 发现服务

    UUID,DISCO

  • 描述服务

    WSDL,SML Schema
    WSDL就是WebService接口对应的WSDL文件，该文件通过xml格式说明如何调用，可以看作WebService的接口文档（使用说明书）

  • 消息格式层

    • SOAP

      SOAP，Simple Object Access Protocol，简单对象访问协议，简单的说就是用于访问网络服务
      协议：它是基于XML的简易协议，可使应用程序在HTTP之上进行信息交换。
      SOAP是一种网络通信协议，用于网络上、不同平台、不同语言的应用程序间的通信
      SOAP=HTTP协议+XML数据格式

    • REST

      HTTP+XML进行基于Web通信的技术简单性，缺少严格的配置文件只支持几个操作（POST，GET，PUT，DELETE）强调信息本身，称为资源
      特点:网络上的所有事物都被抽象为资源每个资源对应一个唯一的资源标识通过通用的连接器接口对资源进行操作对资源的各种操作不会改变资源标识所有的操作都是无状态的
      RESTFULL是REST的具体实现，REST是方法论

  • 编码格式层:XML(DOM,SAX)

  • 传输协议层:HTTP,TCP/IP,SMTP

微服务

• 定义

  就是很小的服务，所以它属于面和服务架构的一种

• 介绍

  微服务架构是一种架构模式，它提倡将单一应用程序划分为一组小的服务，服务之间互相协调、互相配合，为用户提供最终价值。每个服务运行在其独立的进程中，服务与服务间采用轻量级的通信机制互相沟通（通常是基于HTTP协议的RESTful API）。每个服务都围绕着具体的业务进行构建，并且能够被独立的部署到生产环境、类生产环境等。
  另外，应当尽量避免统一的、集中式的服务管理机制，对具体的一个服务而言，应根据业务上下文，选择合适的语言、工具对其进行构建。

• 特点

  小，且专注做一件事情
  轻量级的通信机制
  松耦合、独立部署

• 优势

  技术异构性
  弹性
  扩展
  简化部署
  与组织结构相匹配
  可组合性
  对可替代性的优化

• 面临挑战

  分布式系统的复杂度
  运维成本
  部署自动化
  DevOps与组织结构
  服务间依赖测试
  服务间依赖管理

微服务与SOAP对比

待完善

MDA（Model Driven Architecture）

架构描述语言(ADL)

• 概念

  ADL是一种形式化语言，在底层语义模型的支持
  下，为软件系统的概念体系结构建模提供了具体
  的语法框架。基于底层语义工具为体系结构的表
  示、分析、演化、细化、设计过程等提供支持

• 三个基本元素

  构件：计算或数据存储单元
  连接件：于构件之间交互建模的体系结构构造块及其支配这些交互的规则
  配置：描述体系结构的构件与连接件的连接图

• 主要架构描述语言

  Aesop 支持体系结构风格的应用
  MetaH 为设计者提供了关于实时电子控制软件系统的设计指导
  C2 支持基于消息传递风格的用户界面系统的描述
  Rapide 支持体系结构设计的模拟并提供了分析模拟结果的工具
  SADL 提供了关于体系结构加细的形式化基础
  Unicon 支持异构的构件和连接类型并提供了关于体系结构高层编译器
  Wrigtht 支持体系结构构件之间的交互说明和分析

特定领域软件架构（DSSA）（***）

基本活动

• 领域分析->领域设计->领域实现（从前到后，逐渐求精，循环迭代）
• 建立领域模型->获得DSSA->开发和组织可复用信息。上述描述中的每步的结果
• 垂直域，水平域

领域分析机制

• 1、领域专家（军师）有经验的用户、从事该领域中系统的需求分析、设计、实现以及项目管理的有经验的软件工程师等，领域专家的主要任务包括提供关于领域中系统的，需求规约和实现的知识
• 2、领域分析人员 应由具有知识背景的有经验系统分析员来担任
• 3、领域设计人员 应由有经验的软件设计人员来担任
• 4、领域实现人员 应由有经验的程序设计人员来担任

建立过程

定义领域范围、定义领域特定元素、定义领域特定的设计和实现需求约束、定义领域模型和架构、产生搜集可复用的产品单元。以上步骤是并发的、递归的、反复的、螺旋型的

三层次机制

• 领域架构师:领域开发环境，是开发共性的东西，核心的
• 应用工程师 领域特定应用的开发环境，利用共性的东西，结合客户的需求，完成应用的开发，个性的
• 操作员,应用执行环境

基于架构的软件开发（****）

基于架构的软件设计（ABSD）

A（architecture）架构，B（BASE）基于，S软件，D设计，能很好的支持软件重用。

• ABSD方法是架构驱动，即强调由业务、质量和功能需求的组合驱动的架构设计
• 使用ABSD方法，设计活动可以从项目总体功能框架明确就开始，这意味着需求获取和分析还没有完成（甚至远远没有完成），就开始了软件设计
• ABSD方法有三个基础

  功能的分解。在功能分解中，ABSD方法使用已有的基于模块的内聚和耦合技术；
  通过选择架构风格来实现质量和业务需求
  软件模板的使用。软件模板利用了一些软件系统的结构
  ABSD方法是递归的，且迭代的每一个步骤的逻辑结构都是清晰定义的。因此，不管设计是否完成，架构总是清晰的，这有助于降低架构设计的随意性

• 视角与视图：从不同的视角来检查，所以会有不同的视图
• 用例用来捕获功能需求、特定场景来捕获质量需求（非功能性需求：可靠性，性能、可维护）

开发过程（循环迭代）

• 架构需求(进行需求分析)

  从需求库获取需求->标识构件（生成类图，对类进行分组，把类打包成构件）->需求评审

• 架构设计

  提出架构模型
  映射构件
  分析构件相互作用
  产生架构
  设计评审，向上返回到映射构件（迭代）

• 架构的文档化

  架构的文档化过程主要输出架构规格说明和测试,架构需求的质量设计说明书这两个文档。文档的完成性和质量是软件架构成功的关键因素
  关于架构文档的三大注意事项

  文档要从使用者的角度进行编写
  必须分发给所有与系统有关的开发人员
  且必须保证开发者手上的文档是最新的

• 架构复审，复审中发现缺陷，应进行架构设计

  架构复审的目的是标识潜在的风险，及早发现架构设计中的缺陷的风险，及早发现架构设计中的缺陷和错误

• 架构实现（形成构件库）

  分析与设计（单个构件进行分析与设计）
  构件的实现
  构件的组装
  系统测试

• 架构演化

  需求变化归类
  架构演化计划
  构件变动
  更新构件的相互作用
  构件的组装与测试
  技术评审，不通过则返回到架构演化计划
  演化后的架构

软件架构评估（*）软件质量评估（*）

经常与案例分析结合。有时也会在论文中出现。必拿到的分。与上面的架构复审是一回事。瀑布模型的重大缺陷是一次性完成系统的开发与设计。22分以上

为什么要进行架构评估

架构是需求之后，设计之前，所以架构设计非常重要。所以完成架构设计完成后，需要评估一下是否能完成需求和支持设计
评估架构与需求的匹配度。是否解决了用户的需求

软件质量评估（*）

怎样进行架构评估

• 质量属性
  • 性能

    性能(performance)是指系统的响应能力，即要经过多长时间才能对某个事件做出响应,或者在某段时间内系统所能处理的事件的个数。
    代表参数：响应时间、吞吐量
    设计策略：优先级队列、资源调度

  • 可用性

    可用性(availability)是系统能够正常运行的时间比例。经常用两次故障之间的时间长度或在出现故障时系统能够恢复正常的速度来表示。
    代表参数：故障间隔时间
    设计策略：冗余、心跳线

  • 安全性

    安全性(security)是指系统在向合法用户提供服务的同时能够阻止非授权用户使用的企图或拒绝服务的能力。
    安全性又可划分为机密性、完整性、不可否认性及可控性等特性。
    设计策略：追踪审计

  • 可修改性

    可修改性(modifiability)是指能够快速地以较高的性能价格比对系统进行变更的能力。功能上的局部修改通常以某些具体的变更为基准，通过考察这些变更的代价衡量可修改性。
    主要策略：信息隐藏

  • 可靠性

    可靠性(reliability)是软件系统在应用或系统错误面前，在意外或错误使用的情况下维持软件系统的功能特性的基本能力。主要考虑两个方面：容错、健壮性。
    代表参数：MTTF>MTBF
    设计策略：冗余、心跳线

• 功能性

  功能性(functionality)是系统所能完成所期望的工作的能力。一项任务的完成需要系统中许多或大多数构件的相互协作。

• 可变性

  可变性(changeability)是指体系结构经扩充或变更而成为新体系结构的能力。这种新体系结构应该符合预先定义的规则，在某些具体方面不同于原有的体系结构。当要将某个体系结构作为一系列相关产品(例如，软件产品线)的基础时，可变性是很重要的。框架方面的修改

• 互操作性

  作为系统组成部分的软件不是独立存在的，经常与其他系统或自身环境相互作用。为了支持互操作性(interoperation),软件体系结构必须为外部可视的功能特性和数据结构提供精心设计的软件入口。程序和用其他编程语言编写的软件系统的交互作用就是互操作性的问题，这种互操作性也影响应用的软件体系结构。

• 方法论

  • 概念

    风险点：指架构设计中潜在的、存在问题，给架构决策所带来的隐患
    敏感点：是批为了实现某种特定的质量属性，一个或多个构件所具有的特性
    权衡点：是影响多个质量属性的特性，是多个质量属性的敏感点
    非风险点：用户提出的XX要求，是可以接受的

  • 调查方式（具体参考MindMap）

    • 原则
    • 基于问卷（检查表）的方式
    • 基于度量的方式
    • 基于场景的方式

  • 效用

• 例题

  （1）用户提交搜索请求后，系统必须在1秒内显示结果；（性能）
  （2）用户信息数据库授权必须保证99.9%可用；（安全性）
  （3）系统由MySQL数据库升级为Oracle数据库，必须在1人月内完成；（可修改性）
  （4）主服务器出现严重问题无法提供服务时，备用系统10分钟内能接替其工作;（可用性。在可用性或可靠
  性都可选择时，无容错提示，或健壮性，在答题时偏重可用性，虽然可靠性也可能对）
  （5）需要在3人周内为系统添加一种新的支付方式——支付宝；（功能性往往不会加数字前缀。可修改性）
  （6）视频点播时，超清模式必须保证画面具有1280*720的分辨率；（性能）
  （7）主站点断电后，需要在3秒内将访问请求重定向到备用站点。（可用性）

智慧食堂

采购模块

库存模块

菜品模块

财务模块

食采云

软件产品线

• 概念

  从DSSA（特定领域架构）扩展而来，多种技术综合运行的，为特定领域提供解决方案。
  核心资源
  产品集合
  过程驱动
  特定领域
  技术支持
  以架构为中心

• 过程模型

  双生命周期模型

  现有需求->需求分析->领域设计->领域实现。从领域工程（共性）
  新系统需求->需求分析->系统设计->系统实现->新系统。到应用工程（个性化）

SEI模型
三生命周期模型

• 建立方式

  • 演化方式（逐步改进）
  • 革命方式（推倒重来）

  ★将现有产品演化为产品线
  ★用软件产品线替代现有产品集
  ★全新软件产品线的演化
  ★全新软件产品线的开发

  • 对比

• 组织结构
  • 组织结构类型

    ★设立独立的核心资源小组
    ★不设立独立的核心资源小组
    ★动态的组织结构

  • 是否成功，取决于以下因素

    ★对该领域具备长期和深厚的经验
    ★一个用于构建产品的好的核心资源库
    ★好的产品线架构
    ★好的管理（软件资源、人员组织、过程）支持

构件与中间件技术（****）

构件

• 概念

  定义1:软件构件是一种组装单元，它具有规范的接口规约和显式的语境依赖。软件构件可以被独立地部署并由第三方任意地组装。
  定义2：构件是某系统中有价值的、几乎独立的并可替换的一个部分，它在良好定义的体系结构语境内满足某清晰的功能。
  定义3：构件是一个独立发布的功能部分，可以通过其接口访问它的服务。
  中间件是构件的一种

• 对比

  构件的特性:1、独立部署单元。2、作为第二三？方的组装单元。3、没有（外部的）可见状态。
  对象的特性：1、一个实例单元，具有唯一的标志。2、可能具有状态，此状态外部可见。3、封装了自己的状态和行为。
  模块的特性：结构化开发的产物

• 构件系统架构特征

  1、构件系统体系结构由一组平台决策、一组构件框架和构件框架之间的互操作设计组成。构件框架是一种专用的体系结构（通常围绕一些关键的机制），同时，也是一组固定地作用于构件层次机制的策略。
  2、概念框架的互操作设计包括系统体系结构连接的所有框架间的互操作的规则。
  3、构件是一组通常需要同时部署的原子构件。构件和原子构件之间的区别在于，大多数原子构件永远都不会被单独部署，尽管它们可以被单独部署。
  4、一个原子构件是一个模块和一组资源。
  5、模块是一组类和可能的非面向对象的结构体，比如过程或者函数。
  6、资源是一个类型化的项的固定集合。资源这个概念可以包含代码资源，进而包含模块。问题在于除了编译器编译一个模块或包生成的资源外，还可能存在其他的资源。在“纯对象”的方法中，资源是外部化的不可改变的对象一一不可改变是因为构件没有持久化的标志，而且复制不能被区分。

• 构件的复用。

  • 1、检索与摄取构件

    (1)基于关键字的检索。系统在图形用户界面上将构件库的关键字树形结构直观地展示给用户，复用者通过对树形结构的逐级浏览，寻找需要的关键字并提取相应的构件。
    (2)刻面检索法。该方法基于刻面分类法，由三步构成，分别是构造查询、检索构件和对构件进行排序。这种方法的优点是它易于实现相似构件的查找，但复用者在构造查询时比较麻烦。
    (3)超文本检索法。复用者首先给出一个或数个关键字，系统在构件的说明文档中进行精确或模糊的语法匹配，匹配成功后，向复用者列出相应的构件说明。这种方法的优点是用户界面友好，但在某些情况下复用者难以在超文本浏览过程中正确选取构件。

  • 2、理解与评价构件

    (1)要复用构件，准确地理解构件至关重要。特别是对构件修改使用时。
    (2)为达到目的，必须要求构件的开发过程遵循公共标准。
    (3)一般构件库的文档中全面而准确地说明以下内容:构件的功能与行为、相关的,领域知识、可适应性约束条件与例外情形、可以预见的修改部分及修改方法。

  • 3、修改构件

    (1)理想状态是直接复用构件库中现成的构件，但大多数情况下，必须对构件进行,或多或少的修改，以应对新需求。
    (2)为了减少构件修改的工作量，要求开发人员尽量使构件的功能、行为和接口设,计更为抽象化、通用化和参数化。这样，复用者即可通过对实参的选取来调整构件的,功能或行为。如果这种调整仍不足以使构件适用于新系统，复用者就必须借助设计信,息和文档来修改构件,
    (3)构件库中若无可修改使用的构件，则按新需求开发构件，并存入构件库。

  • 4、组装构件

    (1)基于功能的组装技术。基于功能的组装技术采用子程序调用和参数传递的方式将构件组装起,来。它要求库中的构件以子程序/过程/函数的形式出现，并且接口说明必须清晰。当使用这种组,装技术进行软件开发时，开发人员首先要对新系统进行功能分解，将系统分解为强内聚、松耦合,的功能模块;然后根据各模块的功能需求提取构件，进行适应性修改后，再挂接在上述功能分解,框架中。
    (2)基于数据的组装技术。基于数据的组装技术首先根据当前软件问题的核心数据结构设计出一,个框架，然后根据框架中各结点的需求提取构件并进行适应性修改，再将构件逐个分配至框架中,的适当位置。此后，构件的组装方式仍然是传统的子程序调用与参数传递。这种组装技术也要求,库中构件以子程序形式出现，但它所依赖的软件设计方法不再是功能分解，而是面向数据的设计,方法，例如，Jackson系统开发方法。
    (3)面向对象的组装技术。由于封装和继承特征，面向对象方法比其他软件开发方法更适合支持,软件复用。在面向对象的软件开发方法中，如果从类库中检索出来的基类能够完全满足新系统的,需求，则可以直接应用。否则，必须以基类为父类，生成相应的子类，以满足新系统的需求。
    在构件组装阶段失配问题主要包括:
    (1)由构件引起的失配，包括由于系统对构件基础设施、构件控制模型和构,件数据模型的假设存在冲突引起的失配;
    (2)由连接子引起的失配，包括由于系统对构件交互协议、连接子数据模型,的假设存在冲突引起的失配;
    (3)由于系统成分对全局体系结构的假设存在冲突引起的失配等。要解决失,配问题，首先需要检测出失配问题，并在此基础上通过适当的手段消除检测出,的失配问题。

中间件

• 概念

  中间件是一种独立的系统软件或服务程序，可以帮助分布式应用软件在不同的技术之间共享资源

• 功能

  ★负责客户机与服务器之间的连接和通信，以及客户机与应用层之间的高效率通信机制,提供应用层不同服务之间的互操作机制，以及应用层与数据库之间的连接和控制机制|,提供多层架构的应用开发和运行的平台，以及应用开发框架，支持模块化的应用开发。
  ★屏蔽硬件、操作系统、网络和数据库的差异。
  ★提供应用的负载均衡和高可用性、安全机制与管理功能，以及交易管理机制，保证交易的一致性。
  ★提供–组通用的服务去执行不同的功能，避免重复的工作和使应用之间可以协作。

• 优点

  (1)面向需求。即设计师集中精力于业务逻辑本身。
  (2)业务的分隔和包容性。应用开发人员可以按照不同的业务进行功能的划分，体现为不同,的接口或交互模式。
  (3)设计与实现隔离。构件对外发生作用或构件间的交互，都是通过接口进行的，构件使用,者只需要知道构件的接口，而不必关心其内部实现，这是设计与实现分离的关键。
  (4)隔离复杂的系统资源。架构很重要的一个功能就是将系统资源与应用构件隔离，这是保,证构件可复用甚至“即插即用”的基础，与中间件的意图也是一致的。
  (5)符合标准的交互模型。中间件则实现了架构的模型，实现了标准的协议。
  (6)软件复用。中间件提供了构件封装、交互规则、与环境的隔离等机制，这些都为软件复,用提供了方便的解决方案。
  (7)提供对应用构件的管理。基于中间件的软件可以方便地进行管理，因为构件总可以通过,标识机制进行划分。

• 主要中间件

  • CORBA公共对象请求代理体系结构

    伺服对象(Servant):CORBA对象的真正实现，负责完成客户端请求。
    对象适配器(ObjectAdapter):用于屏蔽ORB内核的实现细节，为服务器对象的实现者提供抽,象接口，以便他们使用ORB内部的某些功能。
    对象请求代理(ObjectRequest Broker) :解释调用并负责查找实现该请求的对象，将参数传,给找到的对象，并调用方法返回结果。客户方不需要了解服务对象的位置、通信方式、实现、激活或存储机制。
    CORBA体系的主要内容包括以下几部分:
    (1)对象请求代理(Object Request Broker，ORB)。负责对象在分布环境中,透明地收发请求和响应，它是构建分布对象应用、在异构或同构环境下实现应用,间互操作的基础。
    (2)对象服务(Object Services) 。为使用和实现对象而提供的基本对象集合，这些服务应独立于应用领域。
    (3)公共设施(Common Facilitites)。向终端用户提供一组共享服务接口，例如系统管理、组合文档和电子邮件等。
    (4)应用接口(Application Interfaces) 。由销售商提供的可控制其接口的产品相应于传统的应用层表示，处于参考模型的最高层。
    (5)领域接口(Domain Interfaces)。为应用领域服务而提供的接口，如OMG组,织为PDM系统制定的规范。

  • J2EE

    Bean运行于EJB容器之中，共分三类:
    ★会话Bean:
描述了与客户端的一个短暂的会话。
    ★实体Bean:
持久化数据，O/R映射。
    ★消息驱动Bean:
会话Bean+JMS,
客户把消息发送给JMS目的地，然后，JMS提供者和EJB容器协作，把消息
    
发送给消息驱动Bean。支持异步消息。
    
容器:
    
Applet
Container、
Application
Container、
Web
Container、
EJB
Container
    
组件:
    
Applet、Application、
JSP/Servlet、
EJB
    
服务:
    
HTTP
(Hypertext
Transfer
Protocol)
超文本传输协议。
    
RMI-IIOP
(Remote
Method
Invocation
ober
the
Internet
Inter-ORB
Protocol)
:远程方法调用融合了
    
Java
RMI和CORBA
(Common
Object
Rrquest
Broker
Architecture
公共对象请求代理体系结构)在使用
    
Application或Web
端访问EJB端组件是使用。
    
Java
IDL(Java
Interface
Definition
Language):Java
接口定义语言，主要用于访问外部的,CORBA服务。
    
JTA(Java
Transaction
API):用于进行事务处理操作的API。
    
JDBC(Java
Database
Connectivity)
:为数据库操作提供的一组API。
    
JMS
(Java
Massage
Service):用于发送点对点消息的服务。
    
JavaMail:用于发送邮件。
    
JAF
(Java
Activation
Framework)
:用于封装传递的邮件数据。
    
JNDI(Java
Naming
and
Directory
Interface
)
    
JAXP(Java
API
for
XML
Parsing
):专门用于XML解析操作的API。
    
JCA(J2EE
Connector
Architecture
):Java
连接器构架。
    
JAAS
(Java
Authenticati
on
and
Authorization
Service)
    
JSF
(Java
Server
Faces)
    
JSTL
(JSP
Standard
Tag
Library)
    
SAAJ
(SOAP
with
Attachments
API
for
JAVA)
    
JAXR
(Java
ApI
for
XML
Registries)

Web架构设计（*）

主要技术

• 从架构来看:MVC,MVP，MVVM，REST，Webservice，微服务，中台。
• 从缓存来看:MemCache，Redis，Squid.,从并发分流来看:集群(负载均衡)、CDN。
• 从数据库来看:主从库(主从复制)，内存数据库，反规范化技术，NoSQL，分区(分表)技术，视图与物化视图。
• 从持久化来看:Hibernate，Mybatis。
• 从分布存储来看:Hadoop，FastDFS，区块链。
• 从数据编码看:XML，JSON。
• 从Web应用服务器来看:Apache，
• WebSphere,WebLogic,Tomcat,JBOSS，IIS。
• 其它:静态化，有状态与无状态，响应式Web设计。

负载均衡的引入

• 负载均衡技术

  基于特定软件的负载均衡(HTTP重定向)(应用层)
  反向代理负载均衡(应用层)
  基于DNS的负载均衡(传输层)
  基于NAT的负载均衡(传输层)
  混合型负载均衡
  静态算法:轮转算法、加权轮转算法、源地址哈希散列算法、目标地址哈希散列算法、随机算法。
  动态算法:最小连接数算法、加权最小连接数算法、加权百分比算法。
  硬件负载均衡:F5。
  软件负载均衡:LVS、Nginx、HAproxy。

• 应用层负载均衡技术

  1、http重定向。HTTP重定向就是应用层的请求转发。用户的请求其实已经到了HTTP重定向负载均衡服务器，服务器根据算法要求用户重定向，用户收到重定向请求后，再次请求真正的集群。
  特点:实现简单，但性能较差。
  2、反向代理服务器。在用户的请求到达反向代理服务器时(已经到达网站机房)，由反向代理服务器根据算法转发到具体的服务器。常用的apache,nginx都可以充当反向代理服务器。
  特点:部署简单，但代理服务器可能成为性能的瓶颈。

• 传输层负载均衡技术

  1、DNS域名解析负载均衡。DNS域名解析负载均衡就是在用户请求DNS服务器，获,取域名对应的IP地址时，DNS服务器直接给出负载均衡后的服务器IP。
  特点:效率比HTTP重定向高，减少维护负载均衡服务器成本。但一个应用服务器故障，不能及时通知DNS，而且DNS负载均衡的控制权在域名服务商那里，网站无法做更多的改善和更强大的管理。
  2、基于NAT的负载均衡。基于NAT的负载均衡将一个外部IP地址映射为多个IP地址，对每次连接请求动态地转换为一个内部节点的地址。
  特点:技术较为成熟，一般在网关位置，可以通过硬件实现。像四层交换机一般,就采用了这种技术。

有状态和无状态

• 无状态服务(stateless service)对单次请求的处理，不依赖其他请求，也就是说，处理一次请求所需的全部信息，要么都包含在这个请求里，要么可以从外部获取到(比如说数据库)，服务器本身不存储任何信息。
• 有状态服务(stateful service) 则相反，它会在自身保存一些数据，先后的请求,是有关联的。

缓存技术

• MemCache

  Memcache是-一个高性能的分布式的内存对象缓存系统，用于动态Web应用，以减轻数据库负载。
  Memcache通过在内存里维护一个统一的巨大的hash表，它能够用来存储各种格式的数据，包括图像、视频、文件以及数据库检索的结果等。

• Redis

  Redis是一个开源的使用ANSI C语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。

• Squid

  Squid是一个高性能的代理缓存服务器，Squid支持FTPgopher、HTTPS和HTTP协议。和一般的代理缓存软件不同，Squid用一个单独的、非模块化的、I/0驱动的进程来处理所有的客户端请求。

• Redis与Memcache的差异

  1、Redis和Memcache都是将数据存放在内存中，都是内存数据库。他们都支持key-value数据类型。同时Memcache还可用于缓存其他东西，例如图片、视频等等,Redis还支持list、set、hash等数据结构的存储。
  2、Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保持在磁盘中，重启的时候可以再次加载,进行使用。Memcache挂掉之后，数据就没了。
  3、灾难恢复Memcache挂掉后，数据不可恢复;
Redis数据
丢失后可以恢复。
  4、在Redis中，并不是所有的数据都一直存储在内存中的。
这是和Memcache相比一个最大的,区别。当物理内存用完时，Redis可以将一些很久没用到的value交换到磁盘。
  5、Redis在很多方面支持数据库的特性，可以这样说他就是一个数据库系统，而Memcache只是简单地K/V缓存，所以在选择方面如果有持久方面的需求或对数据类型和处理有要求的应该选择Redis，如果简单的key/value存储应该选择Memcache。

• Redis常见难题

  • 1.缓存雪崩。大部分缓存失效->数据库崩溃

    解决方案：
    1.缓存的高可用性
    2.缓存降级
    3.Redis备份
    4.提前演练-提前查找出导致崩溃的问题

  • 2、缓存穿透。查询无数据返回->直接查数据库

    解决方案：
    1.如果查询结果为空,直接设置一个默认值存放到缓存，这样第二次到缓冲中获取就有值了。设置一个不超过5分钟的过期时间，以便能正常更新缓存。
    2.设置布隆过滤器，将所有可能存在的数据哈希到一个足够大的bitmap中，一个一定不存在的数据会被这个bitmap拦截掉，从避免了对底层存储系统的查询压力。

CDN（内容分发网络）

• CDN的全称是Content Delivery Network，即内容分发网络。其基本思路是尽可能避开互联网上有可能影响数据传输速度和稳定性的瓶颈和环节，使内容传输的更快、更稳定。

XML与JSON

• XML

  扩展标记语言(Extensible Markup Language, XML)
，用于标记电子文件使其具有结构,性的标记语言，可以用来标记数据、定义数据类型，是一种允许用户对自己的标记语言,进行定义的源语言。
  XML的优点：
  A.格式统一，符合标准;
  B.容易与其他系统进行远程交互，数据共享比较方便。
  XML的缺点：
  A.XML文件庞大，文件格式复杂，传输占带寬。
  B.服务器端和客户端都需要花费大量代码来解析XML,导致服务器端和客户端代
  码，变得异常复杂且不易维护。
  C.客户端不同浏览器之间解析XML的方式不一致，需要重复编写很多代码。
  D.服务器端和客户端解析XML花费较多的资源和时间。

• JSON

  JSON(JavaScript object Notation)一种轻量级的数据交换格式，具有良好的可读和便于快速编写的特性。可在不同平台之间进行数据交换。广泛，没有XML那么通用性。
  JSON的优点:
  1、数据格式比较简单，易于读写，格式都是压缩的，占用带宽小;
  2、易于解析，客户端JavaScript可以简单的通过eval()进行JSON数据的读取;
  3、支持多种语言，包括ActionScript，C，C#，ColdFusion，Java，
  JavaScript，Perl，PHP，Python，Ruby等服务器端语言，便于服务器端的解析;
  4、因为JSON格式能直接为服务器端代码使用，大大简化了服务器端和客户端的
  代码开发量，且完成任务不变，并且易于维护。
  JSON的缺点
  没有XIL格式这么推广的深入人心和喜用

WEB应用服务

WEB应用服务器可以理解为两层意思:
(1)WEB服务器:其职能较为单一，就是把浏览器发过来的Request请求，返回Html页面。
(2)应用服务器:进行业务逻辑的处理。
Apache: Web服务器，市场占有率达60%左右。它可以运行在几乎所有的Unix、
Windows、Linux系统平台上。
IIS:早期Web服务器，目前小规模站点仍有应用。
Tomcat:开源、运行servlet和JSP Web应用软件的基于Java的Web应用软件容器。
JBOSS: JBOSS是基于J2EE的开放源代码的应用服务器。一般与Tomcat或Jetty绑定使用。
WebSphere:一种功能完善、开放的Web应用程序服务器，它是基于Java的应用环境，用于建立、部署和管理Internet和Intranet Web应用程序。
WebLogic: BEA WebLogic Server 是一种多功能、基于标准的web应用服务器，为企业构建,自己的应用提供了坚实的基础。
Jetty: Jetty是一个开源的servlet容器，它为基于Java的web容器.

REST表述性状态传递

REST(Representational State Transfer,表述性状态转移)是一种只使用HTTP和XML
进行基于Web通信的技术，可以降低开发的复杂性，提高系统的可伸缩性。
REST的5个原则
(1)网络上的所有事物都被抽象为资源。
(2)每个资源对应一个唯一的资源标识。
(3)通过通用的连接件接口对资源进行操作。
(4)对资源的各种操作不会改变资源标识。
(5)所有的操作都是无状态的。

响应式WEB设计

响应式WEB设计是一种网络页面设计布局，其理念是:
集中创建页面的图片排版大小，可以智能地根据用户行为以及使用的设备环境进行相对应的布局。
方法与策略：
(1)采用流式布局和弹性化设计:使用相对单位，设定百分比而非具体值的方式设置页面元素的大小。
(2)响应式图片:不仅要同比的缩放图片，还要在小设备上降低图片自身的分辨率。

数据中台

• 概念

  中台是一套结合互联网技术和行业特性，将企业核心能力以共享服务形式沉淀，形成『大中台、小前台』的组织和业务机制，供企业快速低成本的进行业务创,新的企业架构。
  中台又可以进一步细分，比如业务中台，数据中台，XX中台。
  本质上，都是对企业通用能力在不同层面的沉淀，并对外能力开放。
  中台的践行者：
  Supercell:芬兰移动游戏巨头，2015年世界游戏前10占5席，员工仅200多人，因使用
  中台，具有小团队快速开发能力，后被腾讯86亿美金收购。
  阿里:2015年参观Supercell,而后推行中台。

• 业务中台VS数据中台

  多个电商渠道使用一个下单服务，一个订单接口同时为多个前台系统提供服务。（业务中台）多个前台系统，根据一个用户的手机号，获取对应的画像，用户的标签。（数据中台）将多个支付通道，抽象建立成一个支付API，暴露给前台业务系统。（业务中台）
  通过一个订单编号，来获取可能的商品推荐清单，从而做到交叉销售。（数据中台）