软件体系结构2-04层次体系结构

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,4,讲：层次体系结构,2.3 层次体系结构,2.3.1 层次结构组成原理,1. 设计思想,2. 结构组成,3. 技术特征,4. 优缺点评价,2.3.2 层次结构的应用实例,1.,层次模型的设计过程,2. ISO,OSI,参考模型,2.3 层次体系结构,学科关联：,计算机网络，操作系统，数据库，工作流参考模型,层次结构：,是一种基本的体系结构设计风格；,也是一种普遍适用的软件设计方法与通用抽象原则,2.3.1 层次结构组成原理,1,.,设计思想：,问题抽象,层次化,，层间交互,接口化, 设计内容,分层,分块,组织，,形成纵向（分层）和横向（分块）的,功能分割,体系；,纵向体现,层间,关联，横向体现,层内,功能, 层间信息交换需要以,接口,协议,的形式进行,接口：,功能,互操作,和数据互交换的,调用,服务与,连接机制,协议：,通信体在,连接交互,过程中应共同遵守的,规约,2,.,结构组成：,基于“,调用返回,”原理和,接口,互连机制,区别：参数连接，事件连接，操作链连接,每一层作为一个,抽象基,体，包括三部分：, 构成系统的,部件,（一个虚拟机的实现：过程调用）, 部件间的,连接,（接口说明，上下文约定，合成规则）, 行为操作的语义,约束,（层间交互层内的限制条件）,讨论1：,层次模型,设计,的核心,理念,(1) 层次：,模型复杂度的纵向分割,可,分解,可,重叠,的分块单元的迭放,次序,关联,粒度：,可,封装,可,重用,的独立分块的,大小,程度,(2) 功能：,模型复杂度的横向分割；单层部件,内部,所提供的,服务,(3) 接口：,层间,数据交换的,连接,机制,（,signature,）,层内,功能抽象的,封装,机制,（,wrapper,）,避免层间共享,（松化耦合）,(4) 协议：,接口语境即,上下文,（,context,）描述,（状态转换集）,接口与实现之间,调用,服务应遵守的顺序性等,限定,讨论2：, 层次模型的复杂性：层间接口协议, 层次结构的正确画法,3,.,技术特征,分层分块调用返回接口协议, 结构分层层内分块：,层间工作,过程,遵循,调用返回,原理,层间,耦合,采用,接口协议,机制,层内,功能,实现为基于虚拟机的,抽象基,（接口实现程序）,结构,优化,：可引入,客户服务,计算逻辑（集中式系统）,甚至,引入,客户代理服务,计算逻辑（分布式系统）, 调用返回关系,:,自顶向下,的,调用,：把高层请求映射成低层的基本操作,例如，层,K,把层,K+1,发出的请求，,转换成对层,K1,层的多个请求,自底向上,的,返回,：把低层处理结果发送给高层（提供服务）,并释放控制权,部件,功能：作为一个,虚拟机,，,屏蔽,掉低层的处理细节，,但不一定采用,解释,执行和状态,模拟,工作方式；,提供过程,调用,操作；为高层提供,连接,服务,连接,功能：以协议形式，定义部件间的,交互,合成,规则, 语义,约束,：每一层至多和,相邻,的上下层存在,交互,关系，,一般不可跨层次进行数据通信,讨论,1,：,一般通信协议的组成,语义,部分：决定交互双方的,对话类型,语法,部分：,决定交互双方的,对话格式,交换,规则,：,决定交互双方的,应答关系,关联：构件协议,协议,（协议名，状态表，身份认证表）,状态表,状态，转换，映射方法,身份认证表身份标识，描述信息,讨论,2,：,层次结构中的,PushPull,机制,推式,机制：高层低层请求,调用,方法,拉式,机制：低层高层通知,回调,方法,层次结构中应避免拉式机制（强依赖）,讨论,3,：,层次结构的变异, 松弛型：,层间约束条件放松，允许,跨层次,的交互通信；,每一层可使用所有下层的服务，而不限于相邻层,优缺点：提高了服务的,灵活性,；牺牲了软件的,可维护性,适用场合：,可用于系统软件（少修改，对性能要求高）,不宜用于应用软件（应用多变，对可维护性要求高）, 继承型：,面向对象系统中的,分类结构,；,超类使用子类提供的服务，子类继承超类固有的属性,优缺点：高层可根据需要,改写,低层提供的服务；,超类子类的依赖关系影响了结构的可修改性,适用场合：,面向对象的软件设计,4.,优缺点评价,优点：, 支持层次抽象过程的,渐进式,设计, 支持基于,接口,的系统功能,扩充, 提供,层次独立性,级别的可重用环境, 把代码,变化,的影响,限制,在本层内,缺点：, 可,维护性,较差（改变结构或行为时，会引起连锁效应）, 数据通信,效率,较低（可能存在多层次的数据传送）, 层次间的,功能冗余,会增加系统运行的开销, 找出正确的,层次划分,及结构关系并非易事,2.3.2 层次结构的应用实例,1.,层次模型的设计过程, 定义设计,目标,：设计对象（,S,，,A,），分层标准，模型层数, 层内,功能,描述：层次命名，功能任务描述，,方法（面向过程，面向对象）,层次,接口,定义：黑盒原则，灰盒原则，白盒原则,层间,协议,说明：采用的协议格式，,层间的调用返回限制，出错处理, 确定,邻层,通信：推模型（高 低的调用请求）,拉模型（避免依赖，引入回调）, 设计,优化,：高层服务综合化，低层服务原子化；,层间耦合弱化；错误处理,2. ISOOSI,参考模型,（层次模型的精华）,网络体系结构参考模型分析：层次，服务，接口，协议,(1) 层次划分：,7个功能层次,(2) 服务功能,应用设计目标定位, 设备连接：介质连接，位流传输；,Modem,接口,LAN,构成：设备互连，数据流传输；,Bridge,接口,LAN,互连：路由选择，拥塞（流量）控制；,Router,接口,WAN,通信：网间数据传输，可靠性安全性控制, 数据通信：会话连接，交互管理，同步控制, 公共表示：数据交换通信服务的公共表示方法,Internet,服务：网络设备管理，应用服务；,Gateway,接口,(3) 接口与协议,：,OSIRM,与,Internet,协议集见下图,