『常识』软件体系结构-构架、架构、框架、设计模式 软件体系结构-构架、架构、框架、设计模式

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目录

1、软件框架

2、模式和框架

3、架构与框架

4、常见设计模式

5、常见JAVA框架
1、软件框架

定义

面向某领域（包括业务领域，如ERP，和计算领域，如GUI）的、可复用的“半成品”软件，它实现了该领域的共性部分，并提供一系列定义良好的可变点以保证灵活性和可扩展性。可以说，软件框架是领域分析结果的软件化，是领域内最终应用系统的模板。随着软件规模的扩大、应用的广泛和软件复用技术的发展，以子程序或类（Class）为单位的软件复用有许多不足：（1）子程序库日趋其庞大以致于使用人员难以掌握，（2）大多数类粒度很小，且其自身往往不能完成有用的功能。这一问题迫使人们在复用中将一组类（或模块）及其交互作为一个整体来考虑，由此出现了软件框架。
软件框架至少包含以下组成部分：
（1） 一系列完成计算的模块，在此称为构件。
（2） 构件之间的关系与交互机制。
（3） 一系列可变点（也称热点，Hot-spots，或调整点）。
（4） 可变点的行为调整机制。
开发人员通过软件框架的行为调整机制，将领域中具体应用所特有的软件模块绑定到该软件框架的可变点，从而得到最终应用系统，这一过程称为软件框架的例化（instantiation）。通过软件框架的使用，开发人员可将主要精力放在应用所特有的模块的开发上，从而大大提高了软件生产率和质量。
软件框架的行为调整机制是指如何针对具体的应用调整该框架的可变部分、如何在可变点加入特定应用模块所采用的方法和规则。行为调整机制可分为四种：
（1） 模板参数化。软件框架提供代码自动生成工具，该工具根据用户设置的参数自动生成所需的代码。
（2） 继承和多态。通过面向对象中的子类继承和重载，在子类中加入新的功能或改变父类的行为。
（3） 动态绑定。在运行时刻动态绑定所需的对象服务，可通过软件模式技术实现。
（4） 构件替换。通过替换框架中可插拔的构件来加入业务特定的功能，
不同于一般的可复用软件制品，软件框架的一个显著特点是逆向控制（Inversion of Control），在复用过程中，前者需被显式调用，控制是在应用特定的模块中，软件框架则不然，应用开发人员只要将应用特定的模块绑定到框架内，框架则根据自己的交互机制自动调用该模块，控制由框架负责。
分类
按其应用的范围可分为：
（1） 系统基础设施框架。用于简化系统级软件的开发，如操作系统、用户界面、语言处理等，典型例子为MacApp, Microsoft’s MFC等。
（2） 中间件集成框架。用于组装分布式应用和构件，典型例子为Microsoft’s DCOM, JavaSoft’s RMI, OMG’s CORBA等
（3） 企业应用框架。用于各类应用领域，如电信、制造业、金融等。
按其表现形态可分为：
（1） 白盒框架。支持白盒复用，大型的类库或子程序库通常均提供白盒框架来协助复用。
（2） 黑盒框架。支持黑盒复用。中间件集成框架一般为黑盒框架。

2、模式和框架

模式

模式，即pattern。其实就是解决某一类问题的方法论。你把解决某类问题的方法总结归纳到理论高度，那就是模式。Alexander给出的经典定义是：每个模式都描述了一个在我们的环境中不断出现的问题，然后描述了该问题的解决方案的核心。通过这种方式，你可以无数次地使用那些已有的解决方案，无需在重复相同的工作。

模式有不同的领域，建筑领域有建筑模式，软件设计领域也有设计模式。当一个领域逐渐成熟的时候，自然会出现很多模式。

为什么要用模式？因为模式是一种指导，在一个良好的指导下，有助于你完成任务，有助于你作出一个优良的设计方案，达到事半功倍的效果。而且会得到解决问题的最佳办法。

框架[b]（构成一类特定软件可复用设计的一组相互协作的类《设计模式 可复用面向对象软件的基础》Page
18）[/b]

框架，即framework。其实就是某种应用的半成品，就是一组组件，供你选用完成你自己的系统。简单说就是使用别人搭好的舞台，你来做表演。而且，框架一般是成熟的，不断升级的软件。

为什么要用框架？因为软件系统发展到今天已经很复杂了，特别是服务器端软件，设计到的知识，内容，问题太多。在某些方面使用别人成熟的框架，就相当于让别人帮你完成一些基础工作，你只需要集中精力完成系统的业务逻辑设计。而且框架一般是成熟，稳健的，他可以处理系统很多细节问题，比如，事物处理，安全性，数据流控制等问题。还有框架一般都经过很多人使用，所以结构很好，所以扩展性也很好，而且它是不断升级的，你可以直接享受别人升级代码带来的好处。框架一般处在低层应用平台（如J2EE）和高层业务逻辑之间的中间层。

模式与框架关系

现在，可复用面向对象软件系统现在一般划分为三大类：应用程序工具箱和框架(Framework),我们平时开发的具体软件都是应用程序；Java的API属于工具箱;而框架是构成一类特定软件可复用设计的一组相互协作的类。EJB（EnterpriseJavaBeans）是Java应用于企业计算的框架。

框架通常定义了应用体系的整体结构类和对象的关系等等设计参数，以便于具体应用实现者能集中精力于应用本身的特定细节。框架主要记录软件应用中共同的设计决策，框架强调设计复用，因此框架设计中必然要使用设计模式。

另外，设计模式有助于对框架结构的理解，成熟的框架通常使用了多种设计模式,如果你熟悉这些设计模式，毫无疑问，你将迅速掌握框架的结构，我们一般开发者如果突然接触EJBJ2EE等框架，会觉得特别难学，难掌握，那么转而先掌握设计模式，无疑是给了你剖析EJB或J2EE系统的一把利器。

3、架构与框架

架构（构架是architecture : 它是对软件系统的系统组织，是对构成系统的构件的接口，行为模式，协作关系等体系问题的决策总和。它不仅涉及到结构与行为，而且还涉及到系统的使用，功能，性能，适应性，重用性，可理解性，经济性和技术约束的权衡和美学考虑。）

软件架构（software architecture）是一系列相关的抽象模式，用于指导大型软件系统各个方面的设计。软件架构是一个系统的草图。软件架构描述的对象是直接构成系统的抽象组件。各个组件之间的连接则明确和相对细致地描述组件之间的通讯。在实现阶段，这些抽象组件被细化为实际的组件，比如具体某个类或者对象。在面向对象领域中，组件之间的连接通常用接口（计算机科学）来实现。

架构与框架区别

构架和架构也就是通常所说的软件体系结构(software architecture)。体系结构一般包括三个部分：构件，用于描述计算；连接器，用于描述构件的连接部分；配置，将构件和连接器组成一个有机整体。对体系结构比较严谨比较认可的定义可参见＜软件工程技术概论＞（科学出版社）。体系结构与框架（Framework)的区别与联系如下：

（1）呈现形式不同。体系结构的呈现形式是一个设计规约，而框架则是程序代码。

（2）目的不同。体系结构的首要目的大多是指导一个软件系统的实施与开发；而框架的首要目的是为复用。因此，一个框架可有其它体系结构，用于指导该框架的开发，反之不然。

（3）有种特殊的体系结构，DSSA(领域特定体系结构）其首要目的也是为了复用。

（4）有个叫体系结构风格的东西，将它用程序代码实现后就成了Corba、COM之类的东西，它们俩叫体系结构框架，也叫中间件集成框架，又有人愿意叫它对象中间件

以下所述主要是JAVA，J2EE方面的模式和框架。

4、常见设计模式

首先，你要了解的是GOF的《设计模式--可复用面向对象软件的基础》一书（这个可以说是程序员必备的了），注意：GOF不是一个人，而是指四个人。它的原意是Gangs Of Four,就是“四人帮”，就是指此书的四个作者：Erich Gamma,Richard Helm，Ralph
Johnson,John Vlissides。这本书讲了23种主要的模式，包括：抽象工厂、适配器、外观模式等。还有其他的很多模式，估计有100多种。软件设计模式太多，就我的理解简单说一下最常见的MVC模式。MVC模式是1996年由Buschmann提出的：

模型（Model）：就是封装数据和所有基于对这些数据的操作。

视图（View）：就是封装的是对数据显示，即用户界面。

控制器（Control）：就是封装外界作用于模型的操作和对数据流向的控制等。

另外：RUP（Rational Unified Process）软件统一过程，XP（Extreme Programming）极端编程，这些通常被叫做“过程方法”，是一种软件项目实施过程的方法论，它是针对软件项目的实施过程提出的方法策略。也是另一个角度的模式。

5、常见的JAVA框架

还可参见各种JAVA开发框架一文。
WAF

全称：WEB APPLICATION FRAMEWORK

主要应用方面：EJB层，（WEB层也有，但是比较弱）。

主要应用技术：EJB等

出处：http://java.sun.com/blueprints/code/index.html

简述：这是SUN在展示J2EE平台时所用的例子PetStore(宠物商店系统)里面的框架。是SUN蓝皮书例子程序中提出的应用框架。它实现了 MVC和其他良好的设计模式。SUN的网站上有技术资料，最好下载PetStore来研究，WEBLOGIC里自带此系统，源码在bea/weblogic700/samples/server/src/petstore。这是学习了解J2EE的首选框架。

免费。

Struts

主要应用方面：WEB层。

主要应用技术：JSP,TagLib,JavaBean,XML等

出处：http://jakarta.apache.org/struts/index.html

简述：这是APACHE的开源项目，目前应用很广泛。基于MVC模式，结构很好，基于JSP。Jbuilder8里已经集成了STRUTS1.02的制作。

免费。

简述WAF+STRUTS结合的例子

WEB层用STRUTS，EJB层用WAF：

JSP(TagLib)――>ActionForm――>Action ――>

Event――>EJBAction――>EJB ――>DAO――>Database

JSP（TagLib） (forward) <――Action <――EventResponse<――

Turbine

主要应用方面：WEB层。

主要应用技术：servlet等

出处：http://jakarta.apache.org/turbine/index.html

简述：这是APACHE的开源项目。基于SERVLET。据说速度比较快，基于service（pluggable
implementation可插拔的执行组件）的方式提供各种服务。

免费。

COCOON

主要应用方面：WEB层。

主要应用技术：XML，XSP，servlet等

出处：http://cocoon.apache.org/2.0/

简述：这是APACHE的一个开源项目。基于XML，基于XSP（通俗地说，XSP是在XML静态文档中加入Java程序段后形成的动态XML文档。）。特点是可以与多种数据源交互，包括文件系统，数据库，LDAP，XML资源库，网络数据源等。

免费。

ECHO

主要应用方面：WEB层。

主要应用技术：servlet等

出处：http://www.nextapp.com/products/echo/

简述：nextapp公司的一个开源项目。基于SERVLET。页面可以做的很漂亮，结合echopoint，可以作出很多图形效果（里面用了jfreechart包）。使用SWING的思想来作网页，把HTML当作JAVA的类来做。但是大量使用Session，页面分帧（Frame）很多,系统资源消耗很大。

免费。

JATO

全称：SUN ONE Application Framework

主要应用方面：WEB层。

主要应用技术：JSP,TagLib,JavaBean等

出处：http://www.sun.com

简述：这是SUN推出的一个商业性框架，一看名字就知道是结合SUN ONE的平台推出的。我下载了JATO2.0看了一下，感觉有些简单，使用了JSP＋TagLib+JavaBean。如他的DOC所说JATO是适合用在小的WEB应用里。

免费。

TCF

全称：Thin-Client Framework

主要应用方面：JAVA GUI。

主要应用技术：JAVA application等

出处：http://www.alphaworks.ibm.com/tech/tcf

简述：这是IBM出的一个框架。基于MVC模式，基于JAVA Application。推荐一篇介绍文章：http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-tcf1/index.shtml

收费：每个企业对象license:2000美元。