基于模式的多層分布式軟件系統架構的設計研究

田龍

【摘要】 現代大型軟件生產的重要因素之一在于軟件架構的復用。軟件復用（SoftWare Reuse）則是指將軟件已有的所有知識融合起來應用于創建新的軟件，以此來縮減軟件開發所帶來的各種花費。本文主要討論基于模式構建軟件架構在軟件開發中的作用，從分析其使用效果來說明軟件架構的良好前景。

【關鍵詞】 軟件架構 架構 軟件工程

現代大型軟件的生產離不開軟件復用，而軟件復用所帶來的困難，無論是專業問題還使非專業問題，都影響著軟件復用的實行。軟件開發中設計結果往往比源程序的抽象級別更高，而架構設計則分為了三種模式，即架構模式、設計模式和代碼模式。其中在本文中主要講的就是架構模式了。

一、軟件架構模式產生的背景

模式是指軟件工程專家將軟件開發過程中積累的能提高軟件開發質量的規范化的方法，即設計模式和框架。設計模式有利于對框架結構的理解，有效實用的框架則往往使用了較多的設計模式，所以只有先掌握設計模式，才能對以后分析各種軟件系統提供先機。

根據軟件架構設計中處理問題的不同層面來講，架構模式分為了三種模式：架構模式、設計模式和代碼模式。架構模式主要講的是軟件系統里的基本組織結構或綱要。其負責提供已經規定了的子系統，并規劃了責任和接下來要做的任務，是三種模式中的最高層次策略。設計模式則是中等層次的結構策略，是用于為細化軟件系統的子系統。特點為規模較小，且架構模式能夠拆分成不同的模式使用。代碼模式是指有規定的特征來完成軟件的編程技巧，代碼模式的好壞只能對一些底層細節產生影響，往往不會影響到組件或子系統的結構和框架等。

軟件系統在不斷的深入開發，各種科學技術也在不斷地創新，規模越大，軟件的需求就越復雜，涉及的知識點也就越多，所以近年來軟件工程專家逐漸將軟件開發工作的重心從早期按個人意愿編寫代碼到按軟件工程的理論生產大型應用系統上來。要想開發大型的、復雜的軟件系統必不可少的就是提高軟件開發技術能力。

二、軟件架構模式的作用

軟件開發過程中重要的一項工作就是系統構建，在開發過程中，開發人員可以利用模式和模式語言給出一條構建系統架構的框架這一途徑。模式是支撐起整個架構的重要構件，兩者密不可分且息息相關。模式的本身就是從系統架構上衍生而來的，兩者有相同點也有不同點。它們都是處理一些抽象的概念之間的關系這是相同點。不同點則包括：模式與領域無關，是單純的解決抽象概念問題的，而系統架構則是和領域息息相關，給我們處理實際問題的。

三、多層分布式軟件系統架構設計

軟件系統架構是指軟件系統的各種組成因素之間相互作用的抽象關系。系統分析、系統設計、需求獲取、編碼研發等階段都是軟件開發過程所需要經歷的。如果將系統架構做好，不僅可以提供可靠的平臺供系統使用，還可以加大軟件的復用，降低成本。

3.1建立系統架構的步驟

軟件設計將軟件的全部開發過程可為架構需求、軟件架構設計、軟件文檔化、檢查復審、軟件制作和實際操作6個過程，分別如下：

架構需求：是指將用戶群體對系統各方面的需求進行采納整理的過程。

軟件架構設計：即選定一個合適的軟件體系架構風格（如B/S、N層、C/S等）作為模型，然后將通過重復反饋的過程來實現提取有效構件，并與不同構件之前形成產生新的軟件架構。

軟件文檔化：是指制作出提供用戶觀看的說明書。

檢查復審：是指在開發過程中及時發現設計中的錯誤并修改。

軟件制作：即開發人員對已經開發出來的系統構件進行合成、組裝和測試。

實際操作：即隨著用戶需求的變化而變化，根據用戶新的需求進行相應的調整，滿足其所需要的要求。

上面的6點就是架構設計里開發人員常用的步驟，架構設計在不停的發展，使用步驟也日漸走向成熟，即使調整了體系結構，基本步驟也能隨之而發生相應的改變。

例如某學校需要建立信息管理系統，方便學校進行數字化管理。學校認為信息管理系統需要建立數十個信息資源庫、必須包含學校學生的檔案和人事等多個環節部門、開通網上交納學費、涵蓋學校的普通教學管理以及業務等。首先選用B/S架構風格為模型建立軟件架構及軟件系統。建立校園共享資源庫，方便學校教學管理和學生生活學習。數據庫需要加入電子文檔、視頻和多媒體課件等；建立業務收費系統，方便學生網上交納學費；建立數據同步操作系統，針對學生、教職工的檔案信息同步服務等和學生離校系統；還需要建立監控系統，方便監測系統組件與維護等。其次設計好軟件基本架構以及需要建設的子系統后，將設計文檔化，與其他開發人員探討交流，發現其中不足與錯誤的地方并及時改正。然后利用軟件開始制作系統并合成組裝子系統。最后經過不停地測試與改正，彌補之前的不足，加入學校新的要求并完善系統的完整性和可靠性。

3.2系統架構中的常用模式

系統架構里面常用的模式有層次化架構設計、嵌入式架構設計、企業集成架構設計等。

層次化架構設計模式：分層設計能夠迅速的調整系統結構框架，是幾種模式中經常使用的設計方案。在該模式中MVC模式是分層設計模式中最為流行的。該模式通過將應用的做法重新整合進行再加工控制器控制器、模型、視圖三塊，增加了系統的靈活性和可操作性；嵌入式架構設計：該模式擁有各種良好的性能指標，是目前業界主流的嵌入式操作系統的專用，其中有：ECOS、EPOC、WinCE等等；企業集成架構設計模式：該模式主要是企業間在使用，其特點是迅速的通信和集各種服務為一體，方便且便捷。

四、軟件架構和模式的發展前景

4.1軟件架構方面

軟件架構將來除了會越來越抽象、系統組件的構件會更加復雜外，架構的未來發展可以分為以下兩點：首先，實現軟件的靈活性和可拓展性是軟件系統架構中企業需求的首選。軟件開發組需要認真的設計架構，并以其為核心，生產出符合市場需求的不同的產品，從而不被迅速發展的主流市場所淘汰。其次，開發人員對架構樣式的研究有利于新的架構的產生，也有利于就得架構的完善。開發人員可以利用已有的標準架構中選擇使用一個，然后通過迭代的方法進行不同的實驗，很可能因為新的系統軟件的出現從而出現新的架構，并得到廣泛的推廣，就像納斯的基本算法一樣。上面的兩個預測，如果在將來的軟件發展中得以成為現實，那么對軟件架構的研究就不再僅僅只是一個熱門的研究行業了。

4.2模式方面

就我國目前的情況來看，軟件模式的研究還尚處于發展階段，對模式的研究也大多處于對模式和模式系統的簡單層面上。未來的研究熱點終究還是會落到模式的產生上來。模式的產生即模式的生成能力，是一種模式語言，也是模式語言的要素和規則。軟件系統的復雜性和多樣性使得模式難以迅速發展，故擁有強大的模式產生能力是將來工作中的重中之重。

五、結束語

作為一個研究的領域，軟件架構是一個值得研究的課題。由于其產生的時間不久思想較新，還不是很成熟。想要得到穩定的發展，就需要深入研究相關的技術和思想，畢竟實踐才是檢驗真理的唯一標準。

參 考 文 獻

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