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  第2题      
  知识点：   词汇   构件   规范化   软件系统   系统架构   应用领域

 
论软件系统架构风格
系统架构风格（System Architecture Style）是描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式.架构风格定义了一个词汇表和一组约束，词汇表中包含一些构件和连接件类型，而这组约束指出系统是如何将这些构件和连接件组合起来的口软件系统架构风格反映了领域中众多软件系统所共有的结构和语义特性，并指导如何将各个模块和子系统有效地组织成一个完整的系统。软件系统架构风格的共有部分可以使得不同系统共享同一个实现代码，系统能够按照常用的、规范化的方式来组织，便于不同设计者很容易地理解系统架构。
 
问题：2.1   请以“软件系统架构风格”论题，依次从以下三个方面进行论述：
1．概要叙述你参与分析和开发的软件系统开发项目以及你所担任的主要工作。
2．分析软件系统开发中常用的软件系统架构风格有哪些？详细阐述每种风格的具体含义。
3．详细说明在你所参与的软件系统开发项目中，采用了哪种软件系统架构风格，具体实施效果如何。
 
 
 

   知识点讲解    
   · 词汇    · 构件    · 规范化    · 软件系统    · 系统架构    · 应用领域
 
       词汇
        本部分定义了ISO/IEC TR 15504整个技术报告中使用的术语。术语首先按字母排列顺序以便于参考，然后再按逻辑类进行分类以便于理解（将相互相关的术语安排在一类）。
 
       构件
        为了达到门户站点的基本要求，一个企业的网站应当由以下构件组成：
        （1）应用服务器（Application Server）。主要用于企业较大规模电子商务应用的开发、发布和管理，同时实现与企业原有系统的集成。
        （2）工作流和群件服务器。主要用于使工作人员和商业伙伴能通过Internet共享资源、协同工作。
        （3）内容管理子系统。简化企业网站的产品管理、提高效率，并将相应的、经过筛选的内容发送给最终用户。
        （4）目录服务器。企业使用它来管理防火墙内外的用户、资源和控制安全权限，同时为用户的通信和电子商务提供一个通道。
        （5）性能优化工具。改善网站服务质量，包括流量管理、动态数据缓存、网络动态负载（Load Balancing）、知识管理等。
        （6）邮件和消息服务器。使企业和服务提供者能为所有员工、合作伙伴和客户社区提供商业级的通信架构。
        （7）个性化信息服务。在实时分析用户数据的基础上提供一对一的交易平台。通过对用户行为的更好理解，企业更跟踪、分析和理解网站用户。
        （8）搜索引擎。用户提供更广泛的资源。
        （9）安全服务器。包括数据安全、应用安全和交易完全。其基本内容有用防火墙阻止对网络的非授权访问，在安全和个人的角色授权的基础上，只需一次登录就可以访问网站的所有应用，通过提供一种对在线交易的每一方的可信任的授权方式，帮助客户、合作伙伴和员工访问Internet应用。
        （10）网站服务器（Web Server）。将各种网站的信息发布给用户。
        以上是通常构建网站所需要的构件，企业可针对自己的特点以及网站规模大小，应用的类型等自行选择。
        在网站结构的实现上，通常在逻辑上将网站分为三层：表示层、应用逻辑层、数据层。这种结构使得网站具有较好的可扩充性，将表示层与业务功能的实现分离开来，能够更灵活地适应业务的发展。网站不需要对业务逻辑组件进行任何变动，就能够适用新出现的表示形式和客户端。例如，为了使用户更方便地在网站上购物，网站调整了页面格局和页面风格。由于网站结构层次分明，只需要改动网站表示层，业务逻辑层和数据连接层则不需要改变。
        （11）表示层和相关技术。表示层用于为最终用户提供一个友好的用户界面，接受用户提交的事件，并将处理的结果返还给用户。这一层作为应用的前端和“窗口”，决定了用户对网站优劣的评价和总体印象。
        网站从总体上说是独立于客户端的，客户端包括基于浏览器的HTML客户端、给予Java的客户端、传统的C/C++应用、Power Builder客户端以及VB客户端。
        在表示层除了使用最基本的HTML语言外，通常还利用JavaScript Internet脚本语言，以及Java Internet程序开发语言。JavaScript程序运行在客户端，能够完成用户事件获取、数据提交前的合法性校验、错误检查和实现动画效果等。而利用Java开发的JavaServlet程序运行于服务器端，负责实现与业务逻辑层的交互，从业务逻辑层获得数据，并将用户提交的信息传给业务逻辑层，而基于Java语言的JSP程序，则实现数据的动态显示，它将JavaServlet程序获得的数据形成相应的HTML页面传给客户端。
        为了适应电子商务的各种需求，新的表示层技术不断发展。如XML（可扩展标记语言）和RDF（资源描述框架）等都是当前最新的、对表示层产生重大影响的技术。XML通过一种结构化的文本方式来表述数据；RDF提供一种统一的、可互操作的方法通过Internet在程序间交换元数据。
        （12）商务逻辑与实现。商务逻辑层是电子商务系统的核心，也是系统建造过程中的重点和难点。商务逻辑层包括商务应用程序、支持平台（包括商务服务层、商务支持层和基础支持层）。
        支持层向上层（商务应用层）提供的服务主要包括：表达、商务支持、运行支持、开发与集成服务。构成支持平台的技术产品至少应当包括：Web服务器、商务支持软件、集成与开发工具、计算机主机、网络及其他系统软件（如操作系统、管理工具软件等）。
        通常，Web服务器、商务支持软件、部分集成开发环境被集成到一个被称为“应用服务器”的软件包里，所以商务逻辑层在物理上可以简化为以下三个部门：应用软件（实现商务逻辑）；应用服务器（为应用软件提供软件支持平台）和其他支持软件；计算机主机及网络（为应用软件提供硬件支持平台）。
        构造商务逻辑层的任务是为选择合适的应用服务器和其他支持软件，开发实现商务逻辑的应用软件系统。
        （13）数据层及实现。构造数据层的关键是开发电子商务与外部系统、内部资源系统的接口，完成系统集成。
        数据层的数据源主要包括：相关信息系统（如ERP系统）的数据与企业的数据库，企业与协作企业（如供应商）间交换的数据，企业与银行间交换的数据，企业与认证中心之间的认证数据，企业与其他商务中介交换的电子数据。
        由于企业商务逻辑的处理过程是一个从市场、销售、采购到客户服务的整体，所以必须将商务逻辑处理过程中所涉及到的数据集成到一起，因此构造数据层的任务是：实现电子商务系统与企业内部和外部信息系统之间的网络互联，并确保安全的网络环境，基于应用服务器平台的商务应用系统与企业内部数据的共享。
 
       规范化
        关系数据库设计的方法之一就是设计满足适当范式的模式，通常可以通过判断分解后的模式达到几范式来评价模式规范化的程度。范式有：1NF、2NF、3NF、BCNF、4NF和5NF，其中1NF级别最低。这几种范式之间成立。
        通过分解，可以将一个低一级范式的关系模式转换成若干个高一级范式的关系模式，这种过程叫作规范化。下面将给出各个范式的定义。
               1NF（第一范式）
               【定义7.10】若关系模式R的每一个分量是不可再分的数据项，则关系模式R属于第一范式。记为R∈1NF。
               例如，供应者和它所提供的零件信息，关系模式FIRST和函数依赖集F如下：
               FIRST（Sno，Sname，Status，City，Pno，Qty）
               F=｛Sno→Sname，Sno→Status，Status→City，（Sno，Pno）→Qty｝
               对具体的关系FIRST如下表所示。从下表中可以看出，每一个分量都是不可再分的数据项，所以是1NF的。但是，1NF存在4个问题：
               
               FIRST
               （1）冗余度大。例如每个供应者的Sno、Sname、Status、City要与其供应的零件的种类一样多。
               （2）引起修改操作的不一致性。例如供应者S1从“天津”搬到“上海”，若不注意，会使一些数据被修改，另一些数据未被修改，导致数据修改的不一致性。
               （3）插入异常。关系模式FRIST的主码为Sno、Pno，按照关系模式实体完整性规定主码不能取空值或部分取空值。这样，当某个供应者的某些信息未提供时（如Pno），则不能进行插入操作，这就是所谓的插入异常。
               （4）删除异常。若供应商S4的P2零件销售完了，并且以后不再销售P2零件，那么应删除该元组。这样，在基本关系FIRST找不到S4，可S4又是客观存在的。
               正因为上述4个原因，所以要对模式进行分解，并引入了2NF。
               2NF（第二范式）
               【定义7.11】若关系模式R∈1NF，且每一个非主属性完全依赖于码，则关系模式R∈2NF。
               换句话说，当1NF消除了非主属性对码的部分函数依赖，则称为2NF。
               例如，FIRST关系中的码是Sno、Pno，而Sno→Status，因此非主属性Status部分函数依赖于码，故非2NF的。
               若此时，将FIRST关系分解为：
               FIRST1（Sno，Sname，Status，City）∈ 2NF
               FIRST2（Sno，Pno，Qty）∈2NF
               因为分解后的关系模式FIRST1的码为Sno，非主属性Sname、Status、City完全依赖于码Sno，所以属于2NF；关系模式FIRST2的码为Sno、Pno，非主属性Qty完全依赖于码，所以也属于2NF。
               3NF（第三范式）
               【定义7.12】若关系模式R（U，F）中不存在这样的码X，属性组Y及非主属性使得X→Y，成立，则关系模式R∈3NF。
               即当2NF消除了非主属性对码的传递函数依赖，则称为3NF。
               例如，FIRST1?3NF，因为在分解后的关系模式FIRST1中有Sno→Status，Status→City，存在着非主属性City传递依赖于码Sno。若此时将FIRST1继续分解为：
               FIRST11（Sno，Sname，Status）∈ 3NF
               FIRST12（Status，City）∈3NF
               通过上述分解，数据库模式FIRST转换为FIRST11（Sno，Sname，Status）、FIRST12（Status，City）、FIRST2（Sno，Pno，Qty）三个子模式。由于这三个子模式都达到了3NF，因此称分解后的数据库模式达到了3NF。
               可以证明，3NF的模式必是2NF的模式。产生冗余和异常的两个重要原因是部分依赖和传递依赖。因为3NF模式中不存在非主属性对码的部分函数依赖和传递函数依赖，所以具有较好的性能。对于非3NF的1NF、2NF其性能弱，一般不宜作为数据库模式，通常要将它们变换成为3NF或更高级别的范式，这种变换过程称为“关系模式的规范化处理”。
               BCNF（Boyce Codd Normal Form，巴克斯范式）
               【定义7.13】关系模式R∈1NF，若X→Y且时，X必含有码，则关系模式R∈BCNF。
               也就是说，当3NF消除了主属性对码的部分函数依赖和传递函数依赖，则称为BCNF。
               结论：一个满足BCNF的关系模式，应有如下性质。
               （1）所有非主属性对每一个码都是完全函数依赖。
               （2）所有非主属性对每一个不包含它的码，也是完全函数依赖。
               （3）没有任何属性完全函数依赖于非码的任何一组属性。
               例如，设R（Pno，Pname，Mname）的属性分别表示零件号、零件名和厂商名，如果约定，每种零件号只有一个零件名，但不同的零件号可以有相同的零件名；每种零件可以有多个厂商生产，但每家厂商生产的零件应有不同的零件名。这样我们可以得到如下一组函数依赖：
               Pno→Pname，（Pname，Mname）→Pno
               由于该关系模式R中的候选码为（Pname，Mname）或（Pno，Mname），因而关系模式R的属性都是主属性，不存在非主属性对码的传递依赖，所以R是3NF的。但是，主属性Pname传递依赖于码（Pname，Mname），因此R不是BCNF的。当一种零件由多个生产厂家生产时，零件名与零件号间的联系将多次重复，带来冗余和操作异常现象。若将R分解成：
               R1（Pno，Pname）和R2（Pno，Mname）
               就可以解决上述问题，并且分解后的关系模式R1、R2都属于BCNF。
               4NF（第四范式）
               【定义7.14】关系模式R∈1NF，若对于R的每个非平凡多值依赖X→→Y且时，X必含有码，则关系模式R（U，F）∈4NF。
               4NF是限制关系模式的属性间不允许有非平凡且非函数依赖的多值依赖。
               注意：如果只考虑函数依赖，关系模式最高的规范化程度是BCNF；如果考虑多值依赖，关系模式最高的规范化程度是4NF。
               连接依赖5NF
               连接依赖：当关系模式无损分解为n个投影（n>2）会产生一些特殊的情况。下面考虑供应商数据库中SPJ关系的一个具体的值，如下图所示。
               
               关系SPJ是三个二元投影的连接
               第一次SP、PJ投影连接“”起来的结果比原始SPJ关系多了一个元组“S2，P1，J2”，即上图中带下画线的元组。第二次连接的结果去掉了多余的元组，从而恢复了原始的关系SPJ。在这种情况下，原始的SPJ关系是可3分解的。注意，无论我们选择哪两个投影作为第一次连接，结果都是一样的，尽管在每种情况下中间结果不同。
               SPJ的可3分解性是基本与时间无关的特性，是关系模式的所有合法值满足的特性，也就是说，这是关系模式满足一个特定的与时间无关的完整性约束。将这种约束简称为3D（3分解）约束。上述情况就是连接依赖要研究的问题。
               连接依赖：如果给定一个关系模式R，R1，R2，R3，…，Rn是R的分解，那么称R满足连接依赖JD*｛R1，R2，R3，…，Rn｝，当且仅当R的任何可能出现的合法值都与它在R1，R2，R3，…，Rn上的投影等价。
               形式化地说，若R=R1∪R2∪…∪Rn，且，则称R满足连接依赖JD*｛R1，R2，R3，…，Rn｝。如果某个Ri，就是R本身，则连接依赖是平凡的。
               为了进一步理解连接依赖的概念，我们考虑银行数据库中的子模式：贷款（L-no，Bname，C-name，amount）。其中：
               .贷款号为L-no的贷款是由机构名为Bname贷出的。
               .贷款号为L-no的贷款是贷给客户名为C-name的客户。
               .贷款号为L-no的贷款的金额是amount。
               我们可以看到这是一个非常直观的逻辑蕴涵连接依赖：
               JD*（（L-no，Bname），（L-no，C-name），（L-no，amount））
               这个例子说明了连接依赖很直观，符合数据库设计的原则。
               【定义7.15】一个关系模式R是第五范式（也称投影-连接范式PJNF），当且仅当R的每一个非平凡的连接依赖都被R的候选码所蕴涵，记作5NF。
               “被R的候选码所蕴涵”的含义可通过SPJ关系来理解。关系模式SPJ并不是5NF的，因为它满足一个特定连接依赖，即3D约束。这显然没有被其唯一的候选码（该候选码是所有属性的组合）所蕴涵。其区别是，关系模式SPJ并不是5NF，因为它是可被3分解的，可3分解并没有为其（Sno，Pno，Jno）候选码所蕴涵。但是将SPJ3分解后，由于3个投影SP、PJ、JS不包括任何（非平凡的）连接依赖，因此它们都是5NF的。
 
       软件系统
        网络系统软件包括网络操作系统和网络协议等。网络操作系统是指能够控制和管理网络资源的软件，是由多个系统软件组成，在基本系统上有多种配置和选项可供选择，使得用户可根据不同的需要和设备构成最佳组合的互联网络操作系统。网络协议是保证网络中两台设备之间正确传送数据的约定。
 
       系统架构
               客户机／服务器系统
               C/S（Client/Server）结构，即大家熟知的客户机和服务器结构。它是软件系统体系结构，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到客户机端和服务器端来实现，降低了系统的通信开销。目前大多数应用软件系统都是客户机／服务器形式的两层结构，由于现在的软件应用系统正在向分布式的Web应用发展，Web和客户机／服务器应用都可以进行同样的业务处理，应用不同的模块共享逻辑组件；因此，内部的和外部的用户都可以访问新的和现有的应用系统，通过现有应用系统中的逻辑可以扩展出新的应用系统。这也就是目前应用系统的发展方向。
               浏览器／服务器系统
               B/S （Browser/Server）结构即浏览器和服务器结构。它是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作界面是通过WWW浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端（浏览器）实现，但是主要事务逻辑在服务器端（服务器）实现，形成所谓三层3-tier结构。这样就大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本（TCO）。以目前的技术看，局域网建立B/S结构的网络应用，并通过Internet/Intranet模式下数据库应用，相对易于把握，成本也是较低的。它是一次性到位的开发，能实现不同的人员，从不同的地点，以不同的接入方式（如LAN，WAN, Internet/Intranet等）访问和操作共同的数据库；它能有效地保护数据平台和管理访问权限，服务器数据库也很安全。
               多层分布式系统（Multi-tier System）
               （1）概念。
               随着中间件与Web技术的发展，三层或多层分布式应用体系越来越流行。在多层体系中，各层次按照以下方式进行划分，实现明确分工：
               ①瘦客户：提供简洁的人机交互界面，完成数据的输入／输出。
               ②业务服务：完成业务逻辑，实现客户与数据库对话的桥梁。同时，在这一层中，还应实现分布式管理、负载均衡、Fail/Recover、安全隔离等。
               ③数据服务：提供数据的存储服务。一般就是数据库系统。
               （2）多层系统主要特点。
               多层系统主要特点是：
               .安全性。中间层隔离了客户直接对数据服务器的访问，保护了数据库的安全。
               .稳定性。对于要求24×7工作的业务系统，多层分布式体系提供了更可靠的稳定性。一是中间层缓冲Client与数据库的实际连接，使数据库的实际连接数量远小于Client应用数量。当然，连接数越少，数据库系统就越稳定。二是Fail/Recover机制能够在一台服务器宕机的情况下，透明地把客户端工作转移到其他具有同样业务功能的服务上。
               .易维护。由于业务逻辑在中间服务器，当业务规则变化后，客户端程序基本不做改动。
               .快速响应。通过负载均衡以及中间层缓存数据能力，可以提高对客户端的响应速度。
               .系统扩展灵活。基于多层分布体系，当业务增大时，可以在中间层部署更多的应用服务器，提高对客户端的响应，而所有变化对客户端透明。
               （3）多层系统举例。
               目前最为流行的两类多层应用架构为Sun的J2EE和Microsoft.Net，下面简单介绍J2EE的多层架构。
               
               J2EE多层应用架构
               （4）客户层。
               客户层用于与企业信息系统的用户进行交互以及显示根据特定商务规则进行计算后的结果。基于J2EE规范的客户端可以是基于Web的，也可以是不基于Web的独立（Stand Alone）应用程序。
               在基于Web的J2EE客户端应用中，用户在客户端启动浏览器后，从Web服务器中下载Web层中的静态HTML页面或由JSP或Servlets动态生成的HTML页面。
               在不基于Web的J2EE客户端应用中，独立的客户端应用程序可以运行在一些基于网络的系统中，例如手持设备或汽车电话等。同样，这些独立的应用也可以运行在客户端的Java Applet中。这种类型的客户端应用程序可以在不经过Web层的情况下直接访问部署在EJB容器（EJB Container）中的EJB组件。
               （5） Web层。
               J2EE规范定义的Web层由JSP页面、基于Web的Java Applets以及用于动态生成HTML页面的Servlets构成。这些基本元素在组装过程中通过打包来创建Web组件。运行在Web层中的Web组件依赖Web容器来支持诸如响应客户请求以及查询EJB组件等功能。
               （6）业务层。
               在基于J2EE规范构建的企业信息系统中，将解决或满足特定业务领域商务规则的代码构建成为业务层中的Enterprise JavaBean （EJB）组件。EJB组件可以完成从客户端应用程序中接收数据、按照商务规则对数据进行处理、将处理结果发送到企业信息系统层进行存储、从存储系统中检索数据以及将数据发送回客户端等功能。
               部署和运行在业务层中的EJB组件依赖于EJB容器来管理诸如事务、生命期、状态转换、多线程及资源存储等。这样由业务层和Web层构成了多层分布式应用体系中的中间层。
               （7）企业信息系统层。
               在企业应用系统的逻辑层划分中，企业信息系统层通常包括企业资源规划（ERP）系统、大型机事务处理（Mainframe Transaction Processing）系统、关系数据库系统（RDMS）及其他在构建J2EE分布式应用系统时已有的企业信息管理软件。
 
       应用领域
        Java目前主要应用于服务器端的企业级应用（Servlet、JSP）、手持设备（J2ME、K-Java、无线Java）、普通网页（Applet）、普通应用程序。
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第2题    在手机中做本题