软件体系结构

描述软件开发过程中若干重复出现问题的解决方案，这些方案由UML图表达，被反复使用，多数人知晓，经过分类编目的代码设计经验的总结，使用设计模式可以使代码的复用性和扩展性更好，可靠性更高，更容易理解

对扩展开放，对修改关闭——对外界变化而进行的扩展开放，对原有代码修改的禁止

对扩展的开放和对修改的关闭     含义：1> 软件需求的变化是设计变化的主要诱因  2> 软件的扩展性和稳定性可以和谐共存

开闭原则

面向对象提供继承、复用两种技术，在复用时更倾向于组合因为：                                                                                                                      1> 组合\\聚合技术更加符合面向对象编程的思想(针对接口约定进行编程，不破坏对象的封装性，依赖关系也弱)        2> 组合\\复用比继承更加灵活3> 组合\\聚合适于表达多个构件组成的复杂对象        4> 组合\\聚合可防止类爆炸现象的出现

组合\\聚合复用原则

耦合是两个对象相互依赖于对方的程度。内聚是一个对象内部之间功能的相关联程度。高内聚低耦合具有更好的扩展性和复用性                            需要注意两个原则：类的单一职责、接口的隔离

高内聚低耦合原则

模式设计原则

概念

问题：系统由不同类型的对象构成、不同类型下有不同的型号，建立对象在每个类型中选择一种型号对象创建，对于组合创建需同一方式操作

解决方案：

优点①抽象工厂模式隔离了具体产品/类的生成， 使得客户并不需要知道什么被创建。 由于这种隔离，更换或增加一个具体工厂就变得相对容易， 所有的具体工厂都实现了抽象工厂中定义的那些公共接口， 因此只需改变具体工厂的实例， 就可以在某种程度上改变整个软件系统的行为。②当一个族中的多个对象被设计成一起工作时， 它能够保证客户端始终只使用同一个族中的对象。③增加新的族很方便， 无须修改已有系统， 符合“开闭原则”。缺点：增加新的等级结构麻烦， 需要对原有系统进行较大的修改， 甚至需要修改抽象层代码，这显然会带来较大的不便， 违背了“开闭原则”。

效果：

案例：代码

抽象工厂

问题：构成系统的对象不仅需要创建也需要装配，创建和装配一起属于紧耦合，当希望同样的创建过程不同的装配流程时

解决方案：创建过程和装配分开，Director负责产品的创建过程，具体的装配在Builder中，最终只返回装配结果

效果：优点将一个对象分解为各个组件。装配方式多样将对象组件的构造封装起来可以控制整个对象的生成过程缺点对不同类型的对象需要实现不同的具体构造器的类，即创建流程不能变

案例

生成器

问题：不同类型的创建对象拥有共同的使用方式

解决方法：在抽象类中定义用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类

效果：优点：子类只关心如何实现抽象方法来创建一个具体对象，之后就自动拥有对该对象的扩展功能。缺点：在Creator和Product下容易产生平行类，即每个Creator子类对应产生一个具体子类

工厂模式

问题：一定数量的对象需要装配成多样的组合对象。如果用类定义的方式，则会出现类急剧增加或平行类的现象

解决方法：用若干原型对象进行克隆并装配成组合对象

效果：优点：用同一的接口克隆对象，装配成组合对象，避免类数量极具增加体现了开闭原则。组合对象由克隆对象装配而成，各组合独享之间也是彼此独立的。缺点：如果克隆对象本身也是一个组合对象，进行克隆操作时，构件对象是克隆，还是共享需要权衡

原型模式

问题：对象占用大量资源时，希望类的对象只有一个

解决方法：类的构造方法封装起来，导致外部无法实例化，在类内使用静态方法定义类的声明。提供静态方法完成单件逻辑，即当静态声明没有引用对象时，实例化对象。在引用类对象时，返回对象的引用。

效果：优点：保证了一个类仅有一个实例，提供了某个对象的全局访问点。 缺点：只考虑了对象创建的管理，没考虑销毁的管理，且对象的序列化

单件模式

创建型设计模式

结构型设计模式

问题：系统对象增多，对象之间的耦合关系愈加复杂，如何降低对象之间的耦合度

解决方案：所有对象通过中介者进行通信，从而将对下个间复杂的耦合关系封装在中介者中

效果：优点：将对象间强耦合变弱耦合，中介者将原本分布于多个对象间的行为集中起来，改变这些行为只需要产生中介者的子类。缺点：中介者模式将对象的复杂性变成中介者的复杂性。可能使得自身变成难以维护的产物

中介者模式

问题：对象的状态决定对象的行为，状态变化后行为也变化。通常采用case语句，但这违背了开闭原则

解决方案：状态对象化。State为抽象状态类，下面派生出可能状态的子类，运行时可以选择状态进行实例化

效果：优点：状态对象化后，如果有新的状态可以对State扩展出新的子类，而不改变Context的代码体现了开闭原则。缺点：如果状态多，会导致具体类变多

案例：

状态模式

行为型设计模式

设计模式

是一种可视化建模语言，有语法和语义，消除了自然语言的歧义

Language

用于描述系统核心 | 模型：是系统抽象的概括，强调系统设计特定的重要方面，忽略大量底层的实现细节

Mode

软件设计者使用相同的符号进行沟通和交流

Unified——统一

实例层 - 模型层 - 元模型层 - 元元模型层

四层模型体系结构

1> 建模设计上可视化和标准化的结合                                                                                                                                                                2> 建模设计上语言的无关性                                                                                                                                                                              3> 建模设计上标准性和扩展性的统一

特点

特点：1> 构造模型并进行详细说明，可以检查模型语法正确与否                                                                                                                       2> 可同时进行正向工程和逆向工程                                                                                                                                                                   3> 便于团队对模型的共享访问和安全管理                                                                                                                                                         4> 对模型对象进行档案管理

PowerDesigner

工具

概述

1>视图可以看成是图的一种划分角度。

视图和图的关系？

用例图：表达需求。逻辑视图：定义系统静态结构和动态行为。构件视图：表达系统物理构件。进程视图：表达系统的并发行为。部署视图：表达构件在计算机和服务器上的物理分布。

视图

(4+1)视图:描述软件系统的不同方面

用例图

类图VS对象图1）类具有3个分栏，自上而下依次为名称、属性和操作；对象只有两个分栏，自上而下依次为名称、属性2）在类的名称分栏中只有类名；对象的名称形式为“对象名：类名”，匿名对象的名称形式为“：类名”；3）类的属性分栏定义了所有属性的特征；对象则只定义了属性的当前值，以便用于测试用例或例子中；4）类中列出了操作；对象图中不包括操作，因为对于同属于同一个类的对象而言，其操作是相同的；5）类使用关联连接，关联使用名称、角色、多重性以及约束等特征定义。类代表的是对对象的分类所以必须说明可以参与关联的对象的数目；对象使用链连接、链拥有名称、角色，但是没有多重性。对象代表的是单独的实体，所有的链都是一对一的，因此不涉及到多重。

类图和对象图的区别

在对象图中与关联对应的是链接。面向对象设计中对象之间的相互作用在类图中表现为关联、在对象图中是链接，在代码级则在引用实现。

关联和链接的关系

类图细节：斜体表示抽象类、静态属性和专属于类的方法有下划线，长式表示法有属性部分，短式没有

泛化关系(空心箭头)一般由子类指向抽象类。抽象类的声明可以引用所有具体的子类—引用关系可替换。不同的引用对象可发送相同的消息——多态性。

依赖关系(带有箭头的虚线)：类型：类与对象之间的依赖关系、对接口使用的依赖关系、类之间的依赖关系(依赖类、引用类)

类图和对象图

描述对象之间动态的消息交互关系，体现对象间消息传递的时间顺序

顺序图|序列图

描述互相合作对象间的交互关系。模型元素：类元\\对象(对象在交互中扮演的角色)。链接(用实线表示两个对象的链接)、消息

链接种类：全局性——链接是类中关联的实例化。                                                                                                                                              2> 局部性：链接是方法中的一个局部变量                                                                                                                                                          3> 参数性：链接是方法中的传入参数                                                                                                                                                                4> 自我性：链接是自身发送的消息

协作图

UML图的演化关系

活动图——描述系统需求用例内的活动执行顺序或类方法中程序的执行流程

相同点：1> 图中的建模元素有相似之处。2>对系统或对象在生存周期的状态和行为进行描述。不同点：1> 状态图中迁移发生时，必须有事件发生或条件满足，活动图的迁移则可以无条件或没有事件发生。2> 状态图对系统状态的描述可以横跨多个用例，活动图则是针对同一个用例内部动作的描述

活动图和状态图的异同点

构件图 —— 描述构件及其相互依赖关系。逻辑设计和物理模块相对应

UML图

案例1：潜在问题：1> 属性冗余：零件数目庞大，零件存在相同信息，造成内存浪费                                                                                           2>  维护困难：零件属性值变动，造成维护困难                                                                                                                                                  3> 当仓库没有零件时，零件的属性信息无法在计算机中体现。                                                                                                                         小结：对象数量较大时，可以将属性信息放置在另一个对象中并通过引用得到属性信息，从而降低冗余度。                                                          2> 使用组合方式创建复杂对象                                                                                                                                                                          3> 组件对象和构件对象拥有一个抽象类，保证了接口一致性的同时也便于对象的组装

UML

软件体系结构设计