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      如圖所示，應用程序服務(wù)器運行于瀏覽器和數據資源之間，一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例是，顧客從瀏覽器中輸入一個(gè)定單，web服務(wù)器將該請求發(fā)送給應用程序服務(wù)器，由應用程序服務(wù)器執行處理邏輯，并且獲取或更新后端用戶(hù)數據。
摘自http://www.huihoo.com/middleware/application_server/1/a1.html

三、軟件體系結構的興起

　　六十年代的軟件危機使得人們開(kāi)始重視軟件工程的研究。起初，人們把軟件設計的重點(diǎn)放在數據結構和算法的選擇上，隨著(zhù)軟件系統規模越來(lái)越大、越來(lái)越復雜，整個(gè)系統的結構和規格說(shuō)明顯得越來(lái)越重要。軟件危機的程度日益加劇，現有的軟件工程方法對此顯得力不從心。對于大規模的復雜軟件系統來(lái)說(shuō)，對總體的系統結構設計和規格說(shuō)明比起對計算的算法和數據結構的選擇已經(jīng)變得明顯重要得多。在此種背景下，人們認識到軟件體系結構的重要性，并認為對軟件體系結構的系統、深入的研究將會(huì )成為提高軟件生產(chǎn)率和解決軟件維護問(wèn)題的新的最有希望的途徑。

　　自從軟件系統首次被分成許多模塊，模塊之間有相互作用，組合起來(lái)有整體的屬性，就具有了體系結構。好的開(kāi)發(fā)者常常會(huì )使用一些體系結構模式作為軟件系統結構設計策略，但他們并沒(méi)有規范地、明確地表達出來(lái)，這樣就無(wú)法將他們的知識與別人交流。軟件體系結構是設計抽象的進(jìn)一步發(fā)展，滿(mǎn)足了更好地理解軟件系統，更方便地開(kāi)發(fā)更大、更復雜的軟件系統的需要。

　　事實(shí)上，軟件總是有體系結構的，不存在沒(méi)有體系結構的軟件。體系結構（Architecture）一詞在英文里就是"建筑"的意思。把軟件比作一座樓房，從整體上講，是因為它有基礎、主體和裝飾，即操作系統之上的基礎設施軟件、實(shí)現計算邏輯的主體應用程序、方便使用的用戶(hù)界面程序。從細節上來(lái)看每一個(gè)程序也是有結構的。早期的結構化程序就是以語(yǔ)句組成模塊，模塊的聚集和嵌套形成層層調用的程序結構，也就是體系結構。結構化程序的程序（表達）結構和（計算的）邏輯結構的一致性及自頂向下開(kāi)發(fā)方法自然而然地形成了體系結構。由于結構化程序設計時(shí)代程序規模不大，通過(guò)強調結構化程序設計方法學(xué)，自頂向下、逐步求精，并注意模塊的耦合性就可以得到相對良好的結構，所以，并未特別研究軟件體系結構。

　　我們可以作個(gè)簡(jiǎn)單的比喻，結構化程序設計時(shí)代是以磚、瓦、灰、沙、石、預制梁、柱、屋面板蓋平房和小樓，而面向對象時(shí)代以整面墻、整間房、一層樓梯的預制件蓋高樓大廈。構件怎樣搭配才合理？體系結構怎樣構造容易？重要構件有了更改后，如何保證整棟高樓不倒？每種應用領(lǐng)域需要什么構件（醫院、工廠(chǎng)、旅館）？有哪些實(shí)用、美觀(guān)、強度、造價(jià)合理的構件骨架使建造出來(lái)的建筑（即體系結構）更能滿(mǎn)足用戶(hù)的需求？如同土木工程進(jìn)入到現代建筑學(xué)一樣，軟件也從傳統的軟件工程進(jìn)入到現代面向對象的軟件工程，研究整個(gè)軟件系統的體系結構，尋求建構最快、成本最低、質(zhì)量最好的構造過(guò)程。
　　軟件體系結構雖脫胎于軟件工程，但其形成同時(shí)借鑒了計算機體系結構和網(wǎng)絡(luò )體系結構中很多寶貴的思想和方法，最近幾年軟件體系結構研究已完全獨立于軟件工程的研究，成為計算機科學(xué)的一個(gè)最新的研究方向和獨立學(xué)科分支。軟件體系結構研究的主要內容涉及軟件體系結構描述、軟件體系結構風(fēng)格、軟件體系結構評價(jià)和軟件體系結構的形式化方法等。解決好軟件的重用、質(zhì)量和維護問(wèn)題，是研究軟件體系結構的根本目的。

四、軟件體系結構應用現狀

1 形成研究熱點(diǎn)，仍處于非形式化水平

　　自20世紀90年代后期以來(lái)，軟件體系結構的研究成為一個(gè)熱點(diǎn)。廣大軟件工作者已經(jīng)認識到軟件體系結構研究的重大意義和它對軟件系統設計開(kāi)發(fā)的重要性，開(kāi)展了很多研究和實(shí)踐工作。

　　從軟件體系結構研究的現狀來(lái)看，當前的研究和對軟件體系結構的描述，在很大程度上來(lái)說(shuō)還停留在非形式化的基礎上。軟件構架師仍然缺乏必要的工具，這種工具應該是顯式描述的、有獨立性的形式化工具。

　　在目前通用的軟件開(kāi)發(fā)方法中，其描述通常是用非形式化的圖和文本，不能描述系統期望的存在于構件之間的接口，不能描述不同的組成系統的組合關(guān)系的意義。難以被開(kāi)發(fā)人員理解，更不能用來(lái)分析其一致性和完整性等特性。

　　當一個(gè)軟件系統中的構件之間幾乎以一種非形式化的方法描述時(shí)，系統的重用性也會(huì )受到影響，在設計一個(gè)系統結構過(guò)程中的努力很難移植到另一個(gè)系統中去。對系統構件和連接關(guān)系的結構化假設沒(méi)有得到顯式的、形式化的描述時(shí)，把這樣的系統構件移植到另一個(gè)系統中去將是有風(fēng)險的，甚至是不可能的。

2 軟件體系結構的形式化方法研究

　　軟件體系結構研究如果僅僅停留在非形式化的框圖階段，已經(jīng)難以適應進(jìn)一步發(fā)展的需要。為支持基于體系結構的開(kāi)發(fā)，需要有形式化建模符號、體系結構說(shuō)明的分析與開(kāi)發(fā)工具。從軟件體系結構研究的現狀來(lái)看，在這一領(lǐng)域近來(lái)已經(jīng)有不少進(jìn)展，其中比較有代表性的是美國卡耐基梅隆大學(xué)（Carnegie Mellon University）的Robert J．A11en于l997年提出的Wright系統。Wright是-種結構描述語(yǔ)言，該語(yǔ)言基于一種形式化的、抽象的系統模型，為描述和分析軟件體系結構和結構化方法提供了一種實(shí)用的工具。Wright主要側重于描述系統的軟件構件和連接的結構、配置和方法。它使用顯式的、獨立的連接模型來(lái)作為交互的方式，這使得該系統可以用邏輯謂詞符號系統，而不依賴(lài)特定的系統實(shí)例來(lái)描述系統的抽象行為。該系統還可以通過(guò)一組靜態(tài)檢查來(lái)判斷系統結構規格說(shuō)明的一致性和完整性。從這些特性的分析來(lái)說(shuō)，Wright系統的確適用于對大型系統的描述和分析。

3 軟件體系結構的建模研究

　　研究軟件體系結構的首要問(wèn)題是如何表示軟件體系結構，即如何對軟件體系結構建模。根據建模的側重點(diǎn)的不同，可以將軟件體系結構的模型分為5種：結構模型、框架模型、動(dòng)態(tài)模型、過(guò)程模型和功能模型。在這5個(gè)模型中，最常用的是結構模型和動(dòng)態(tài)模型。

（1）結構模型
　　這是一個(gè)最直觀(guān)、最普遍的建模方法。這種方法以體系結構的構件、連接件和其他概念來(lái)刻畫(huà)結構，并力圖通過(guò)結構來(lái)反映系統的重要語(yǔ)義內容，包括系統的配置、約束、隱含的假設條件、風(fēng)格、性質(zhì)。研究結構模型的核心是體系結構描述語(yǔ)言。
（2）框架模型
　　框架模型與結構模型類(lèi)似，但它不太側重描述結構的細節而更側重于整體的結構?？蚣苣Ｐ椭饕砸恍┨厥獾膯?wèn)題為目標建立只針對和適應該問(wèn)題的結構。
（3）動(dòng)態(tài)模型
　　動(dòng)態(tài)模型是對結構或框架模型的補充，研究系統的"大顆粒"的行為性質(zhì)。例如，描述系統的重新配置或演化。動(dòng)態(tài)可能指系統總體結構的配置、建立或拆除通信通道或計算的過(guò)程。這類(lèi)系統常是激勵型的。
（4）過(guò)程模型
　　過(guò)程模型研究構造系統的步驟和過(guò)程。因而結構是遵循某些過(guò)程腳本的結果。
（5）功能模型
　　該模型認為體系結構是由一組功能構件按層次組成，下層向上層提供服務(wù)。它可以看作是一種特殊的框架模型。
這5種模型各有所長(cháng)，也許將5種模型有機地統一在一起，形成一個(gè)完整的模型來(lái)刻畫(huà)軟件體系結構更合適。例如，Kruchten在1995年提出了一個(gè)"4+1"的視角模型。"4+1"模型從5個(gè)不同的視角包括邏輯視角、過(guò)程視角、物理視角、開(kāi)發(fā)視角和場(chǎng)景視角來(lái)描述軟件體系結構。每一個(gè)視角只關(guān)心系統的一個(gè)側面，5個(gè)視角結合在一起才能夠反映系統的軟件體系結構的全部?jì)热荨?4+1"模型如圖1所示。

4 發(fā)展基于體系結構的軟件開(kāi)發(fā)模型

　　軟件開(kāi)發(fā)模型是跨越整個(gè)軟件生存周期的系統開(kāi)發(fā)、運行、維護所實(shí)施的全部工作和任務(wù)的結構框架，給出了軟件開(kāi)發(fā)活動(dòng)各階段之間的關(guān)系。目前，常見(jiàn)的軟件開(kāi)發(fā)模型大致可分為三種類(lèi)型:

　?。?）以軟件需求完全確定為前提的瀑布模型。
　?。?）在軟件開(kāi)發(fā)初始階段只能提供基本需求時(shí)采用的漸進(jìn)式開(kāi)發(fā)模型,如螺旋模型等。
　?。?）以形式化開(kāi)發(fā)方法為基礎的變換模型。

　　所有開(kāi)發(fā)方法都是要解決需求與實(shí)現之間的差距。但是，這三種類(lèi)型的軟件開(kāi)發(fā)模型都存在這樣或那樣的缺陷，不能很好地支持基于軟件體系結構的開(kāi)發(fā)過(guò)程。因此，研究人員在發(fā)展基于體系結構的軟件開(kāi)發(fā)模型方面做了一定的工作。例如，為了形象地表示體系結構的生命周期，北京郵電大學(xué)的周瑩新博士建立了一個(gè)軟件體系結構的生命周期模型，該模型如圖2所示。 

圖2 軟件體系結構的生命周期模型

5 軟件產(chǎn)品線(xiàn)體系結構的研究

　　軟件體系結構的開(kāi)發(fā)是大型軟件系統開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節。體系結構在軟件生產(chǎn)線(xiàn)的開(kāi)發(fā)中具有至關(guān)重要的作用，在這種開(kāi)發(fā)生產(chǎn)中，基于同一個(gè)軟件體系結構，可以創(chuàng )建具有不同功能的多個(gè)系統。在軟件產(chǎn)品族之間共享體系結構和一組可重用的構件，可以增加軟件工程和降低開(kāi)發(fā)和維護成本。
一個(gè)產(chǎn)品線(xiàn)代表著(zhù)一組具有公共的系統需求集的軟件系統，它們都是根據基本的用戶(hù)需求對標準的產(chǎn)品線(xiàn)構架進(jìn)行定制，將可重用構件與系統獨有的部分集成而得到的。采用軟件生產(chǎn)線(xiàn)式模式進(jìn)行軟件生產(chǎn)，將產(chǎn)生巨型編程企業(yè)。但目前生產(chǎn)的軟件產(chǎn)品族大部分是處于同一領(lǐng)域的。

五、軟件體系結構的影響

      軟件體系結構貫穿于軟件研發(fā)的整個(gè)生命周期內，具有重要的影響。這主要從以下三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行考察：

      （1） 利益相關(guān)人員之間的交流：軟件體系結構是一種常見(jiàn)的對系統的抽象，代碼級別的系統抽象僅僅可以成為程序員的交流工具，而包括程序員在內的絕大多數系統的利益相關(guān)人員都借助軟件體系結構來(lái)進(jìn)行彼此理解、協(xié)商、達成共識或者相互溝通的基礎。

      （2） 系統設計的前期決策：軟件體系結構是我們所開(kāi)發(fā)的軟件系統最早期設計決策的體現，而這些早期決策對軟件系統的后續開(kāi)發(fā)、部署和維護具有相當重要的影響。這也是能夠對所開(kāi)發(fā)系統進(jìn)行分析的最早時(shí)間點(diǎn)。

      （3） 可傳遞的系統級抽象：軟件體系結構是關(guān)于系統構造以及系統各個(gè)元素工作機制的相對較小、卻又能夠突出反映問(wèn)題的模型。由于軟件系統具有的一些共通特性，這種模型可以在多個(gè)系統之間傳遞，特別是可以應用到具有相似質(zhì)量屬性和功能需求的系統中，并能夠促進(jìn)大規模軟件的系統級復用。

六、軟件體系結構的風(fēng)格

      對軟件體系結構風(fēng)格的研究和實(shí)踐促進(jìn)了對設計的復用，一些經(jīng)過(guò)實(shí)踐證實(shí)的解決方案也可以可靠地用于解決新的問(wèn)題。體系結構風(fēng)格的不變部分使不同的系統可以共享同一個(gè)實(shí)現代碼。只要系統是使用常用的、規范的方法來(lái)組織，就可使別的設計者很容易地理解系統的體系結構。例如，如果某人把系統描述為"客戶(hù)／服務(wù)器"模式，則不必給出設計細節，我們立刻就會(huì )明白系統是如何組織和工作的。

　　下面是Garlan和Shaw對通用體系結構風(fēng)格的分類(lèi)：
　?。?）數據流風(fēng)格：批處理序列；管道/過(guò)濾器
　?。?）調用/返回風(fēng)格：主程序/子程序；面向對象風(fēng)格；層次結構
　?。?）獨立構件風(fēng)格：進(jìn)程通訊；事件系統
　?。?）虛擬機風(fēng)格：解釋器；基于規則的系統
　?。?）倉庫風(fēng)格：數據庫系統；超文本系統；黑板系統
　　限于篇幅，在本文中，我們將只介紹幾種主要的和經(jīng)典的體系結構風(fēng)格和它們的優(yōu)缺點(diǎn)。有關(guān)新出現的軟件體系結構風(fēng)格，將在后續文章中進(jìn)行介紹。

1、C2風(fēng)格

　　C2體系結構風(fēng)格可以概括為：通過(guò)連接件綁定在一起的按照一組規則運作的并行構件網(wǎng)絡(luò )。C2風(fēng)格中的系統組織規則如下：
　?。?）系統中的構件和連接件都有一個(gè)頂部和一個(gè)底部；
　?。?）構件的頂部應連接到某連接件的底部，構件的底部則應連接到某連接件的頂部，而構件與構件之間的直接連接是不允許的；
　?。?）一個(gè)連接件可以和任意數目的其它構件和連接件連接；
　?。?）當兩個(gè)連接件進(jìn)行直接連接時(shí)，必須由其中一個(gè)的底部到另一個(gè)的頂部。

　　圖3是C2風(fēng)格的示意圖。圖中構件與連接件之間的連接體現了C2風(fēng)格中構建系統的規則。

　　C2風(fēng)格是最常用的一種軟件體系結構風(fēng)格。從C2風(fēng)格的組織規則和結構圖中，我們可以得出，C2風(fēng)格具有以下特點(diǎn)：
　?。?）系統中的構件可實(shí)現應用需求，并能將任意復雜度的功能封裝在一起；
　?。?）所有構件之間的通訊是通過(guò)以連接件為中介的異步消息交換機制來(lái)實(shí)現的；
　?。?）構件相對獨立，構件之間依賴(lài)性較少。系統中不存在某些構件將在同一地址空間內執行，或某些構件共享特定控制線(xiàn)程之類(lèi)的相關(guān)性假設。

2、管道/過(guò)濾器風(fēng)格

　　在管道/過(guò)濾器風(fēng)格的軟件體系結構中，每個(gè)構件都有一組輸入和輸出，構件讀輸入的數據流，經(jīng)過(guò)內部處理，然后產(chǎn)生輸出數據流。這個(gè)過(guò)程通常通過(guò)對輸入流的變換及增量計算來(lái)完成，所以在輸入被完全消費之前，輸出便產(chǎn)生了。因此，這里的構件被稱(chēng)為過(guò)濾器，這種風(fēng)格的連接件就象是數據流傳輸的管道，將一個(gè)過(guò)濾器的輸出傳到另一過(guò)濾器的輸入。此風(fēng)格特別重要的過(guò)濾器必須是獨立的實(shí)體，它不能與其它的過(guò)濾器共享數據，而且一個(gè)過(guò)濾器不知道它上游和下游的標識。一個(gè)管道/過(guò)濾器網(wǎng)絡(luò )輸出的正確性并不依賴(lài)于過(guò)濾器進(jìn)行增量計算過(guò)程的順序。

　　圖4是管道/過(guò)濾器風(fēng)格的示意圖。一個(gè)典型的管道/過(guò)濾器體系結構的例子是以Unix shell編寫(xiě)的程序。Unix既提供一種符號，以連接各組成部分(Unix的進(jìn)程)，又提供某種進(jìn)程運行時(shí)機制以實(shí)現管道。另一個(gè)著(zhù)名的例子是傳統的編譯器。傳統的編譯器一直被認為是一種管道系統，在該系統中，一個(gè)階段（包括詞法分析、語(yǔ)法分析、語(yǔ)義分析和代碼生成）的輸出是另一個(gè)階段的輸入。
 

　　管道/過(guò)濾器風(fēng)格的軟件體系結構具有許多很好的特點(diǎn)：
　?。?）使得軟構件具有良好的隱蔽性和高內聚、低耦合的特點(diǎn)；
　?。?）允許設計者將整個(gè)系統的輸入/輸出行為看成是多個(gè)過(guò)濾器的行為的簡(jiǎn)單合成；
　?。?）支持軟件重用。重要提供適合在兩個(gè)過(guò)濾器之間傳送的數據，任何兩個(gè)過(guò)濾器都可被連接起來(lái)；
　?。?）系統維護和增強系統性能簡(jiǎn)單。新的過(guò)濾器可以添加到現有系統中來(lái)；舊的可以被改進(jìn)的過(guò)濾器替換掉；
　?。?）允許對一些如吞吐量、死鎖等屬性的分析；
　?。?）支持并行執行。每個(gè)過(guò)濾器是作為一個(gè)單獨的任務(wù)完成，因此可與其它任務(wù)并行執行。

　　但是，這樣的系統也存在著(zhù)若干不利因素。

　?。?）通常導致進(jìn)程成為批處理的結構。這是因為雖然過(guò)濾器可增量式地處理數據，但它們是獨立的，所以設計者必須將每個(gè)過(guò)濾器看成一個(gè)完整的從輸入到輸出的轉換。
　?。?）不適合處理交互的應用。當需要增量地顯示改變時(shí)，這個(gè)問(wèn)題尤為嚴重。
　?。?）因為在數據傳輸上沒(méi)有通用的標準，每個(gè)過(guò)濾器都增加了解析和合成數據的工作，這樣就導致了系統性能下降，并增加了編寫(xiě)過(guò)濾器的復雜性。

3、數據抽象和面向對象風(fēng)格

　　抽象數據類(lèi)型概念對軟件系統有著(zhù)重要作用，目前軟件界已普遍轉向使用面向對象系統。這種風(fēng)格建立在數據抽象和面向對象的基礎上，數據的表示方法和它們的相應操作封裝在一個(gè)抽象數據類(lèi)型或對象中。這種風(fēng)格的構件是對象，或者說(shuō)是抽象數據類(lèi)型的實(shí)例。對象是一種被稱(chēng)作管理者的構件，因為它負責保持資源的完整性。對象是通過(guò)函數和過(guò)程的調用來(lái)交互的。

　　圖5是數據抽象和面向對象風(fēng)格的示意圖。
 

　　面向對象的系統有許多的優(yōu)點(diǎn)，并早已為人所知：

　?。?）因為對象對其它對象隱藏它的表示，所以可以改變一個(gè)對象的表示，而不影響其它的對象。
　?。?）設計者可將一些數據存取操作的問(wèn)題分解成一些交互的代理程序的集合。

　　但是，面向對象的系統也存在著(zhù)某些問(wèn)題：

　?。?）為了使一個(gè)對象和另一個(gè)對象通過(guò)過(guò)程調用等進(jìn)行交互，必須知道對象的標識。只要一個(gè)對象的標識改變了，就必須修改所有其他明確調用它的對象。
　?。?）必須修改所有顯式調用它的其它對象，并消除由此帶來(lái)的一些副作用。例如，如果A使用了對象B，C也使用了對象B，那么，C對B的使用所造成的對A的影響可能是料想不到的。

4、基于事件的隱式調用風(fēng)格

　　基于事件的隱式調用風(fēng)格的思想是構件不直接調用一個(gè)過(guò)程，而是觸發(fā)或廣播一個(gè)或多個(gè)事件。系統中的其它構件中的過(guò)程在一個(gè)或多個(gè)事件中注冊，當一個(gè)事件被觸發(fā)，系統自動(dòng)調用在這個(gè)事件中注冊的所有過(guò)程，這樣，一個(gè)事件的觸發(fā)就導致了另一模塊中的過(guò)程的調用。

　　從體系結構上說(shuō)，這種風(fēng)格的構件是一些模塊，這些模塊既可以是一些過(guò)程，又可以是一些事件的集合。過(guò)程可以用通用的方式調用，也可以在系統事件中注冊一些過(guò)程，當發(fā)生這些事件時(shí)，過(guò)程被調用。

　　基于事件的隱式調用風(fēng)格的主要特點(diǎn)是事件的觸發(fā)者并不知道哪些構件會(huì )被這些事件影響。這樣不能假定構件的處理順序，甚至不知道哪些過(guò)程會(huì )被調用，因此，許多隱式調用的系統也包含顯式調用作為構件交互的補充形式。

　　支持基于事件的隱式調用的應用系統很多。例如，在編程環(huán)境中用于集成各種工具，在數據庫管理系統中確保數據的一致性約束，在用戶(hù)界面系統中管理數據，以及在編輯器中支持語(yǔ)法檢查。例如在某系統中，編輯器和變量監視器可以登記相應Debugger的斷點(diǎn)事件。當Debugger在斷點(diǎn)處停下時(shí)，它聲明該事件，由系統自動(dòng)調用處理程序，如編輯程序可以卷屏到斷點(diǎn)，變量監視器刷新變量數值。而Debugger本身只聲明事件，并不關(guān)心哪些過(guò)程會(huì )啟動(dòng)，也不關(guān)心這些過(guò)程做什么處理。

　　隱式調用系統的主要優(yōu)點(diǎn)有：

　?。?）為軟件重用提供了強大的支持。當需要將一個(gè)構件加入現存系統中時(shí)，只需將它注冊到系統的事件中。
　?。?）為改進(jìn)系統帶來(lái)了方便。當用一個(gè)構件代替另一個(gè)構件時(shí)，不會(huì )影響到其它構件的接口。
　　隱式調用系統的主要缺點(diǎn)有：
　?。?）構件放棄了對系統計算的控制。一個(gè)構件觸發(fā)一個(gè)事件時(shí)，不能確定其它構件是否會(huì )響應它。而且即使它知道事件注冊了哪些構件的構成，它也不能保證這些過(guò)程被 調用的順序。
　?。?）數據交換的問(wèn)題。有時(shí)數據可被一個(gè)事件傳遞，但另一些情況下，基于事件的系統必須依靠一個(gè)共享的倉庫進(jìn)行交互。在這些情況下，全局性能和資源管理便成了問(wèn)題。
　?。?）既然過(guò)程的語(yǔ)義必須依賴(lài)于被觸發(fā)事件的上下文約束，關(guān)于正確性的推理存在問(wèn)題。

5、層次系統風(fēng)格

　　層次系統組織成一個(gè)層次結構，每一層為上層服務(wù)，并作為下層客戶(hù)。在一些層次系統中，除了一些精心挑選的輸出函數外，內部的層只對相鄰的層可見(jiàn)。這樣的系統中構件在一些層實(shí)現了虛擬機（在另一些層次系統中層是部分不透明的）。連接件通過(guò)決定層間如何交互的協(xié)議來(lái)定義，拓撲約束包括對相鄰層間交互的約束。

　　這種風(fēng)格支持基于可增加抽象層的設計。這樣，允許將一個(gè)復雜問(wèn)題分解成一個(gè)增量步驟序列的實(shí)現。由于每一層最多只影響兩層，同時(shí)只要給相鄰層提供相同的接口，允許每層用不同的方法實(shí)現，同樣為軟件重用提供了強大的支持。

　　圖6是層次系統風(fēng)格的示意圖。層次系統最廣泛的應用是分層通信協(xié)議。在這一應用領(lǐng)域中，每一層提供一個(gè)抽象的功能，作為上層通信的基礎。較低的層次定義低層的交互，最低層通常只定義硬件物理連接。

圖6 層次系統風(fēng)格的體系結構

　　層次系統有許多可取的屬性：

　?。?）支持基于抽象程度遞增的系統設計，使設計者可以把一個(gè)復雜系統按遞增的步驟進(jìn)行分解；
　?。?）支持功能增強，因為每一層至多和相鄰的上下層交互，因此功能的改變最多影響相鄰的上下層；
　?。?）支持重用。只要提供的服務(wù)接口定義不變，同一層的不同實(shí)現可以交換使用。這樣，就可以定義一組標準的接口，而允許各種不同的實(shí)現方法。
　　但是，層次系統也有其不足之處：
　?。?）并不是每個(gè)系統都可以很容易地劃分為分層的模式，甚至即使一個(gè)系統的邏輯結構是層次化的，出于對系統性能的考慮，系統設計師不得不把一些低級或高級的功能綜合起來(lái)；
　?。?）很難找到一個(gè)合適的、正確的層次抽象方法。

6、倉庫風(fēng)格

　　在倉庫風(fēng)格中，有兩種不同的構件：中央數據結構說(shuō)明當前狀態(tài)，獨立構件在中央數據存貯上執行，倉庫與外構件間的相互作用在系統中會(huì )有大的變化。

　　控制原則的選取產(chǎn)生兩個(gè)主要的子類(lèi)。若輸入流中某類(lèi)時(shí)間觸發(fā)進(jìn)程執行的選擇，則倉庫是一傳統型數據庫；另一方面，若中央數據結構的當前狀態(tài)觸發(fā)進(jìn)程執行的選擇，則倉庫是一黑板系統。

　　圖7是黑板系統的組成。黑板系統的傳統應用是信號處理領(lǐng)域，如語(yǔ)音和模式識別。另一應用是松耦合代理數據共享存取。

圖7 黑板系統的組成

　　我們從圖4中可以看出，黑板系統主要由三部分組成：

　?。?）知識源。知識源中包含獨立的、與應用程序相關(guān)的知識，知識源之間不直接進(jìn)行通訊，它們之間的交互只通過(guò)黑板來(lái)完成。
　?。?）黑板數據結構。黑板數據是按照與應用程序相關(guān)的層次來(lái)組織的解決問(wèn)題的數據，知識源通過(guò)不斷地改變黑板數據來(lái)解決問(wèn)題。
　?。?）控制?？刂仆耆珊诎宓臓顟B(tài)驅動(dòng)，黑板狀態(tài)的改變決定使用的特定知識。

七、發(fā)展方向

1 各種ADLs之間的信息互換

　　現有的ADLs大多是與領(lǐng)域相關(guān)的，所以不利于對不同領(lǐng)域體系結構的說(shuō)明。但這些針對不同領(lǐng)域的ADLs在某些方面又大同小異，造成資源的冗余。其實(shí)，大多數ADLs具有一系列的共同概念。如何用一種公共形式把各種語(yǔ)言綜合起來(lái)，使得能夠交換各種體系結構描述信息，將是今后軟件體系結構研究和實(shí)踐的重點(diǎn)之一。

2 設計工具和環(huán)境

　　軟件體系結構設計既然作為軟件工程的一部分，它的計算機輔助實(shí)現手段是相當重要的。我們應當開(kāi)發(fā)出一些軟件工具來(lái)實(shí)現體系結構的描述和分析，開(kāi)發(fā)階段轉換工具，以實(shí)現階段成果的自動(dòng)轉換，例如，把需求規格說(shuō)明自動(dòng)轉換為構件等。目前關(guān)于這方面的研究成果很少，特別是可以應用到實(shí)際項目開(kāi)發(fā)中的工具和環(huán)境就更少。

3 體系結構再工程

　　當今軟件系統的規模變得越來(lái)越大，結構也越來(lái)越復雜，同時(shí)從頭開(kāi)始構建的大系統數量在急劇地減少，因而很多遺留系統正在被逐步地利用。從遺留系統軟件代碼和系統中抽取結構信息，經(jīng)過(guò)描述、統一、抽象、一般化與實(shí)例化等處理，可總結出系統的體系結構。

　　在這種情況下，軟件再工程變得越來(lái)越重要，因為它提供了一條把遺留系統轉換為可進(jìn)化系統的現實(shí)可行的途徑，是一種可以改進(jìn)人們對軟件的理解和改進(jìn)軟件本身的活動(dòng)。這類(lèi)研究的目的是為一些特定的應用領(lǐng)域的軟件系統提供一些體系結構框架，如控制系統、移動(dòng)機器人和用戶(hù)接口界面等。通過(guò)這些框架可以很方便地構造一個(gè)新的軟件系統。