接前一篇文章:软考 系统架构设计师之回归及知识点回顾(1)
继续回顾一下之前已经介绍和讲解过的系统架构设计师中的知识点:
5. 软件构件
构件又称为组件,是一个自包容、可复用的程序集。构建是一个程序集、或者说是一组程序的集合。这个集合可能会以各种方式体现出来,如源程序或二进制代码。这个集合整体向外提供统一的访问接口,构件外部只能通过接口来访问,而不能直接操作构建的内部。构件的两个最重要的特性是自包容与可重用。
随着软件构件技术的发展,人们开始尝试利用软件构件进行搭积木式的开发,即构件组装模型。构件组装模型的一般开发过程分为以下4步:
(1)设计构件组装;
(2)建立构件库;
(3)构建应用软件;
(4)测试与发布。
构件组装模型的优点如下:
(1)构件的自包容性让系统的扩展变得更加容易;
(2)设计良好的构件更容易被重用,降低软件开发成本;
(3)构件的粒度较整个系统更小,因此安排开发任务更加灵活,可以将开发团队分成若干组,并行地独立开发构件。
构件组装模型也有明显的缺点:
(1)对构件的设计需要经验丰富的架构设计师,设计不良的构件难以实现构件的优点,降低构件组装模型的重用度;
(2)在考虑软件的重用度时,往往会对其它方面做出让步,如性能等;
(3)使用构件组装应用程序时,要求程序员能熟练地掌握构件,增加了研发人员的学习成本;
(4)第三方构件库的质量会最终影响到软件的质量,而第三方构件库的质量往往是开发团队难以控制的。
当前,主流的商用构件标准规范包括对象管理组织(Object Management Group,OMG)的CORBA、SUN的J2EE和Microsoft的DNA。
(1)CORBA
公共对象请求代理架构(Common Object Request Broker Architecture,CORBA)主要分为3个层次:对象请求代理、公共对象服务和公共设施。
- 对象请求代理
- 公共对象服务
- 公共设施
(2)J2EE
在J2EE中,SUN给出了完整的基于Java语言开发面向企业分布的应用规范。其中,在分布式互操作协议上,J2EE同时支持远程方法调用(Remote Method Invocation,RM)和互联网内部对象请求代理协议(Internet Inter-ORB Protocol,IIOP),而在服务器端分布式应用的构造形式,则包括了Java Servlet、JSP、EJB等多种形式,以支持不同的业务需求。
J2EE核心组成:
- 容器
Applet Container、Application Container、Web Container、EJB Container。
- 组件
Applet、Application、JSP/Servlet、EJB。
- 服务
HTTP(Hyper Text 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 Request Broker Architecture公共对象请求代理体系结构)在使用Application或Web端访问EJB组件时使用。
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 Message Service):用于发送点对点消息的服务。
Java Mail: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):是一个应用程序设计的API,为开发人员提供了查找和访问各种命名和目录服务的通用、统一的接口。
JAXP(Java API for XML Processing):专门用于XML解析操作的API。
JCA(J2EE Connector Architecture):Java连接器架构。
JAAS(Java Authentication and Authhorization Service):Java认证和授权服务。
JSF(Java Server Faces):是一种用于构建Web应用程序的新标准Java框架。
JSTL(JSP Standarded Tag Library):JSP标准标签库,是一个不断完善的开放源代码的JSP标签库。
SAAJ(SOAP with Attachments API for Java):是在松散耦合软件系统中利用SOAP协议实现的基于XML消息传递的API规范。
JAXR(Java API for XML Registries):是一种Java客户机API,用于访问UDDI(仅限V2)和ebXML注册中心。
(3)DNA2000
Microsoft DNA 2000是Microsoft在推出Windows 2000系列操作系统平台的基础上,在扩展了分布计算模型以及改造BackOffice系列服务器端分布计算产品后发布的新的分布式计算架构和规范。在服务器端,DNA 2000提供了ASP、COM、Cluster等的应用支持。DNA 2000融合了当今最先进的分布计算理论和思想,如事务处理、可伸缩性、异步消息队列和集群等内容。
Microsoft的DCOM/COM/COM+技术在DNA 2000分布计算结构基础上,展现了一个全新的分布构件应用模型。首先,DCOM/COM/COM+的构件仍然采用普通的构件对象模型(Component Object Model,COM)。COM最初作为Microsoft桌面系统的构件技术,主要为本地的对象连接与嵌入(Object Linking and Embedding,OLE)应用服务,但是随着Microsoft服务器操作系统Windows NT和分布式构件对象模型(Distributed Component Object Model,DCOM)的发布,COM通过底层的远程支持使得构件技术眼神到了分布应用领域。DCOM/COM/COM+更将其扩充为面向服务器端分布应用的业务逻辑中间件。
6. 设计模式
软件模式主要可分为设计模式、分析模式、组织和过程模式等,每一类又可细分为若干个子类。在此着重介绍设计模式,目前它的使用最为广泛。设计模式主要用于得到简洁灵活的系统设计,GoF的书中共有23个设计模式,这些模式可以按两个准则来分类:一是按设计模式的目的划分,可分为创建型、结构型和行为型三种模式;二是按设计模式的范围划分,即根据设计模式是作用于类还是作用于对象来划分,可以把设计模式分为类设计模式和对象设计模式。
(1)创建型模式
该类型模式是对对象实例化过程的抽象。它通过采用抽象类所定义的接口,封装了系统中对象如何创建、组合等信息。
(2)结构型模式
该类模式主要用于如何组合已有的类和对象以获得更大的结构,一般借鉴封装、代理、继承等概念将一个或多个类或对象进行组合、封装,以提供统一的外部视图或新的功能。
(3)行为型模式
该类模式主要用于对象之间的职责及其提供的服务的分配,它不仅描述对象或类的模式,还描述它们之间的通信模式,特别是描述一组对等的对象怎样相互协作以完成其中任一对象都无法单独完成的任务。
创建型模式
(1)Abstract Factory(抽象工厂)模式
在不指定具体类的情况下,这种模式为创建一系列相关或相互依赖的对象提供了一个接口。根据给定的相关抽象类,Abstract Factory模式提供了从一个相匹配的具体子类集创建这些抽象类的实例的方法。
Abstract Factory模式提供了一个可以确定合适的具体类的抽象类,这个抽象类可以用来创建实现标准接口的具体产品的集合。客户端只与产品接口和Abstract Factory类进行交互。使用这种模式,客户端不用知道具体的构造类。Abstract Factory模式类似于Factory Method模式,但是Abstract Factory模式可以创建一系列的相关对象。
一句话概括:抽象工厂模式提供一个接口,可以创建一系列相关或相互依赖的对象,而无需指定它们具体的类。(抽象工厂模式提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口,而无需指定它们具体的类。)
(2)Builder(构建器)模式
Builder模式将复杂对象的构建与其表示相分离,这样相同的构造过程可以创建不同的对象。通过指定对象的类型和内容,Builder模式允许客户端对象构建一个复杂对象。客户端可以不受该对象构造的细节的影响。这样通过定义一个能够构建其它类实例的类,就可以简化复杂对象的创建过程。Builder模式生产一个主要产品,而该产品可能有多个类,但是通常只有一个主类。当使用Builder模式时,可以一次性就创建所有的复杂对象,而其它模式一次就只能创建一个对象。
一句话概括:构建者模式将复杂对象的构建与其表示相分离,这样相同的构建过程可以创建不同的对象。
(3)Factory Method(工厂方法)模式
Factory Method模式定义了创建对象的接口,它允许子类决定实例化哪个类。它允许类将实例化工作交给其子类,这对于在特定目的下构建单个对象是非常有帮助的,而且它不需要请求者知道要被实例化的特定类,这就可以在不修改代码的情况下引入新类,因为新类只实现了接口,这样它就可以被客户端使用。可以创建一个新的Factory类来创建新类,而由这个Factory类来实现Factory接口。
(4)Prototype(原型)模式
Prototype模式允许对象在不了解要创建对象的确切类以及如何创建等细节的情况下创建自定义对象。使用Prototype实例,便指定了要创建的对象类型,而通过复制这个Prototype,就可以创建新的对象。Prototype模式是通过先给出一个对象的Prototype对象,然后再初始化对象的创建。创建初始化后的对象再通过Prototype对象对其自身进行复制来创建其它对象。Prototype模式使得动态创建对象更加简单,只要将对象类定义成能够复制自身就可以实现。
一句话概括:原型模式允许对象在不了解创建对象的确切类以及如何创建等细节的情况下创建自定义的对象。
(5)Singleton(单例)模式
Singleton模式确保一个类只有一个实例,并且提供了对该类的全局访问入口,它可以确保使用这个类实例的所有的对象使用相同的实例。
结构型模式
结构型模式控制了应用程序较大部分之间的关系。结构型模式包括:
(1)Adapter(适配器)模式
Adapter模式可以充当两个类之间的媒介,它可以转换一个类的接口,这样就可以被另外一个类使用,这使得具有不兼容接口的类能够协同使用。Adapter模式实现为客户端所知的接口,并且为客户端提供对不为其所知的类实例的访问。Adapter对象可以在不知道实现该接口的类的情况下提供该接口的功能。
(2)Bridge(桥接)模式
Bridge模式可以将一个复杂的组件分成两个独立的但又相关的继承层次结构:功能性的抽象和内部实现。改变组件的这两个层次结构很简单,以至于它们可以相互独立地变化。当具有抽象的层次结构和相应的实现层次结构时,Bridge模式是非常有用的。除了可以抽象和实现组合成许多不同的类,该模式还可以以动态组合的独立类的形式实现这些抽象和实现。
一句话概括:桥接模式将类的抽象部分和它的实现部分分离出来,使它们可以独立变化。
(3)Composite(组合)模式
Composite模式允许创建树型层次结构来改变复杂性,同时允许结构中的每一个元素操作同一个接口。该模式将对象组合成树型结构来表示整个或部分的层次结构。这就意味着Composite模式允许客户端使用单个对象或多个同一对象的组合。
一句话概括:组合模式将对象组合成树型结构以表示“部分-整体”的层次结构。它使得客户对单个对象和复合对象的使用具有一致性。
(4)Decorator(装饰器)模式
Decorator模式可以在不修改对象外观和功能的情况下添加或者删除对象功能。它可以使用一种对客户端来说是透明的方法来修改对象的功能,也就是使用初始类的子类实例对初始对象进行授权。Decorator模式还为对象动态地添加了额外的责任,这样就在不使用静态集成的情况下,为修改对象功能提供了灵活的选择。
一句话概括:装饰器模式动态地给一个对象添加一些额外的职责。就扩展功能而言,它比生成子类方式更为灵活。
(5)Facade模式
Facade模式为子系统的一组接口提供了一个统一的接口。因为只有一个接口,该模式就定义了更容易使用子系统的高级接口。这个统一的接口允许对象使用该接口与子系统进行通信,从而实现对子系统的访问。
(6)Flyweight模式
Flyweight模式可以通过共享对象减少系统中低等级的、详细的对象数目。如果一个类实例包含用来互换使用的相同信息,Flyweight模式允许程序通过共享一个接口来避免使用多个具有相同信息的实例所带来的的开销。
(7)Proxy(代理)模式
Proxy模式为控制对初始对象的访问提供了一个代理或者占位符对象。它的实现可以有多种类型,其中Remote Proxy(远程代理)和Virtual Proxy(虚拟代理)是最常见的。
行为型模式
(1)Chain of Responsibility(责任链)模式
Chain of Responsibility模式可以在系统中建立一个链,这样消息可以在首先接收到它的级别被处理,或者可以定位到可以处理它的对象。
一句话概括:责任链模式为解除请求的发送者和接收者之间的耦合,而使多个对象都有机会处理这个请求。将这些对象连成一个链,并沿着这条链接传递该请求,直到有一个对象处理它。
(2)Command(命令)模式
Command模式在对象中封装了请求,这样就可以保存命令,将该命令传递给方法以及像任何其它对象一样返回该命令。
一句话概括:Command模式将一个请求封装为一个对象,从而可用不同的请求对客户进行参数化,将请求排队或记录请求日志,支持可撤销的操作。
(3)Interpreter(解释器)模式
Interpreter模式可以解释定义其语法表示的语言,还提供了用表示来解释语言中的语句的解释器。
一句话概括:解释器模式描述了如何为语言定义一个文法,如何在该语言中表示一个句子,以及如何解释这些句子。
(4)Iterator(迭代器)模式
Iterator模式为集合中的有序访问提供了一致的方法,而该集合是独立于基础集合、并与之相分离的。
一句话概括:迭代器模式提供了一种方法来访问聚合对象,而不用暴露这个对象的内部表示。迭代器模式支持以不同的方式遍历一个聚合对象。
(5)Mediator(中介者)模式
Mediator模式通过引入一个能够管理对象间消息分布的对象,简化了系统中对象间的通信。该模式可以减少对象之间的相互引用,从而提高了对象间的共耦合度,并且它还可以独立地改变其间的交互。
(6)Memento模式
Memento模式可以保持对象状态的“快照(snapshot)”,这样对象可以在不向外界公开其内容的情况下返回到它的最初状态。
(7)Observer模式
Observer模式为组件向相关接收方广播消息提供了灵活的方法。该模式定义了对象间一到多的依赖关系,这样当对象改变状态时,将自动通知并更新它所有的依赖对象。
(8)State(状态)模式
State模式允许对象在内部状态变化时,变更其行为,并且修改其类。
一句话概括:状态模式将每一个条件分支放入一个独立的类中,这样就可以根据对象自身的情况将对象的状态作为一个对象,这一对象可以不依赖于其它对象而独立变化。
(9)Strategy(策略)模式
Strategy模式定义了一组能够用来表示可能行为集合的类。这些行为可以在应用程序中使用,来修改应用程序功能。
一句话概括:策略模式定义一系列算法,并将每个算法封装起来,并让它们可以相互替换。策略模式让算法独立于使用它的客户而变化,其目的是将行为和环境分隔,当出现新的行为时,只需要实现新的策略类。
(10)Template Method模式
Template Method模式提供了在不重写方法的前提下,允许子类重载部分方法的方法。在操作中定义算法的框架,将一些步骤由子类实现。该模式可以在不修改算法结构的情况下,让子类重新定义算法的特定步骤。
(11)Visitor(访问者)模式
Visitor模式提供了一种方便的、可维护的方法来表示在对象结构元素上要进行的操作。该模式允许在不改变操作元素的类的前提下定义一个新操作。
余下的知识点回顾请看下回:
7. 净室软件工程
8. 架构评估
9. 数字孪生体
10. 边缘计算
11. 云计算
12. 大数据