79422

Процессы проектирования. Архитектурные стили и шаблоны проектирования

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Шаблон проверяют на: Целостность и непротиворечивость Конструкция полностью покрывает заявленные требования к функционалу Устойчивость и производительность Два подхода проектирования: От общих функций к реализации От частного к общему Архитектурные стили Репозиторий: Описание Все совместно используемые подсистемами данные хранятся в центральной базе данных доступной всем подсистемам. Рекомендации Логично использовать если система обрабатывает большие объёмы данных. Преимущества Совместное использование больших объёмов данных эффективно...

Русский

2015-02-13

80.97 KB

2 чел.

Процессы проектирования. Архитектурные стили и шаблоны проектирования.

Шаблон проектирования или паттерн — это многократно применяемая архитектурная конструкция, предоставляющая решение общей проблемы проектирования в рамках конкретного контекста и описывающая значимость этого решения.

Паттерн не является законченным образцом проекта, который может быть прямо преобразован в код, скорее это описание или образец для того, как решить задачу, таким образом, чтобы это можно было использовать в различных ситуациях. Объектно-ориентированные шаблоны зачастую показывают отношения и взаимодействия между классами или объектами, без определения того, какие конечные классы или объекты приложения будут использоваться. Алгоритмы не рассматриваются как шаблоны, так как они решают задачи вычисления, а не проектирования.

Стандартная структура подхода на основе шаблонов:

  1.  Имя паттерна
  2.  Задача паттерна
  3.  Описание решения (алгоритм без привязки к реализации)
  4.  Плюсы применения паттерна
  5.  Минусы применения паттерна

Иногда 4 и 5 пункт заменяют рекомендацией.

Плюсы применения шаблонов проектирования:

  1.  Инструмент для решения простых задач на любом языке, разработчикам легче взаимодействовать, увеличивается скорость программирования.

Минусы применения шаблонов проектирования:

  1.  Зацикливание разработчика на готовых алгоритмах, усложнение конечных алгоритмов бизнес-логики у конкретного заказчика.

Шаблон проверяют на:

  1.  Целостность и непротиворечивость
  2.  Конструкция полностью покрывает заявленные требования к функционалу
  3.  Устойчивость и производительность

Два подхода проектирования:

  1.  От общих функций к реализации
  2.  От частного к общему

Архитектурные стили

Репозиторий:

Описание

Все совместно используемые подсистемами данные хранятся в центральной базе данных, доступной всем подсистемам. Репозиторий является пассивным элементом, а управление им возложено на подсистемы.

Рекомендации

Логично использовать, если система обрабатывает большие объёмы данных.

Преимущества

Совместное использование больших объёмов данных эффективно, поскольку не требуется передавать данные из одной подсистемы в другие. Подсистема не должна знать, как используются данные в других подсистемах - уменьшается степень связывания.

В системах с репозиторием резервное копирование, обеспечение безопасности, управление доступом и восстановление данных централизованы, поскольку входят в систему управления репозиторием.

Недостатки

Все подсистемы должны быть согласованы со структурой репозитория (моделью данных). Модернизировать модель данных достаточно трудно.

К разным подсистемам предъявляются различные требования по безопасности, восстановлению и резервированию данных, а в паттерне Репозиторий ко всем подсистемам применяется одинаковая политика.

Клиент-сервер:

Описание

Данные и процессы системы распределены между несколькими процессорами. Паттерн имеет три основных компонента: набор автономных серверов, (предоставляют сервисы другим подсистемам), набор подсистем - клиентов (которые вызывают сервисы, предоставляемые серверами) и сеть (служит для доступа клиентов к сервисам). Клиенты должны знать имена серверов и сервисов, в то время как серверам не надо знать имена клиентов и их количество. Клиенты получают доступ к сервисам, предоставляемым серверами посредством удаленного вызова процедур.

Рекомендации

Данный подход можно использовать при реализации систем, основанных на репозитории, который поддерживается как сервер системы. Подсистемы, имеющие доступ к репозиторию, являются клиентами.

Преимущества

Данный паттерн формирует распределенную архитектуру, ее эффективно использовать в сетевых системах с множеством распределенных процессоров. В систему легко добавить новый сервер и интегрировать его с остальной частью системы или же обновить сервисы, не воздействуя на другие части системы.

Недостатки

При работе серверы и клиенты обмениваются данными, но при большом объеме передаваемых между серверами и клиентами данных могут возникнуть проблемы с пропускной способностью сети.

Объектно-ориентированный, Модель предметной области (Domain Model), модуль таблицы (Data Mapper):

Задача

Бизнес-логика крайне сложна, имеется множество правил и условий, оговаривающих различные варианты поведения системы.

Решение

Система представляется состоящей из совокупности связанных между собой объектов. Объекты представляют сервисы (методы) другим объектам и создаются во время исполнения программы на основе определения классов объектов. Объекты скрывают информацию о представлении состояний и, следовательно, ограничивают к ним доступ.

Преимущества

Упрощается процесс модификации системы: можно изменять реализацию того или иного объекта, не воздействуя на другие объекты. Объектно-ориентированная система проще в понимании и модернизации. Данная система удобна для групповой разработки: работу по реализации системы легко разделить между разработчиками. Потенциально все объекты являются повторно используемыми компонентами, так как они независимо инкапсулируют данные о состоянии и операции. Архитектуру системы можно разрабатывать на базе объектов (структур объектов) уже созданных в предыдущих проектах.

Недостатки

При использовании сервисов объекты должны явно ссылаться на имена других объектов и знать их интерфейс (это необходимо учесть, если при изменении системы требуется изменить интерфейс).

Пример 1.

Модель предметной области может быть рассмотрена как частный случай данного паттерна. Каждый объект наделяется только функциями, отвечающими его природе. На диаграмме показано вычисление зачтенного дохода с помощью модели предметной области.

Пример 2.

Модуль таблицы также является частным случаем данного паттерна. В отличие от модели предметной области Модуль таблицы содержит по одному объекту Контракт для каждого контракта, а Модуль таблицы является единственным объектом. Модуль таблицы используется совместно с множеством записей (Record Set). Сначала создается объект "Контракт", затем - "Продукт", множество записей передается ему в качестве аргумента. Для совершения операций над отдельным контрактом, следует сообщить объекту соответствующий идентификатор (Id).

Модуль таблицы представляет собой промежуточный вариант между "Сценарием транзакции" 4.2.1.1 и "Моделью предметной области" (Пример 1).

Многоуровневая система (Layers) или абстрактная машина:

Описание

В соответствии с паттерном "Многоуровневая система" структурные элементы системы организуются в отдельные уровни со взаимосвязанными обязанностями таким образом, чтобы на нижнем уровне располагались низкоуровневые службы и службы общего назначения, а на более высоких - объекты уровня логики приложения. При этом взаимодействие и связывание уровней происходит сверху вниз. Связывания объектов снизу вверх следует избегать.

На рисунке показаны типичные уровни логической архитектуры системы.

Слой представления охватывает все, что имеет отношение к общению пользователя с системой. К главным функциям слоя представления относится отображение информации и интерпретация вводимых пользователем команд с преобразованием их в соответствующие операции в контексте домена (бизнес-логики) и источника данных.

Источник данных - подмножество функций, обеспечивающих взаимодействие со сторонними системами, которые выполняют

В отличие от архитектурного паттерна "Клиент - сервер" 4.1.2, слои вовсе не обязательно должны располагаться на разных машинах.

Пример

Примером данного подхода может служить модель взаимодействия открытых систем (OSI - Open System Interconnection - международная программа стандартизации обмена данными между компьютерными системами на основе семиуровневой модели протоколов передачи данных в открытых системах).

Преимущества

Многоуровневая система может быть разработана пошагово (итеративно).

Недостатки

Изменение исходного кода влечет за собой переделку всех элементов системы, поскольку все элементы системы тесно связаны друг с другом.

Логика приложения тесно связана с интерфейсом пользователя - затруднительно менять интерфейс или принципы реализации логики. Из-за высокой связанности, работу по реализации системы сложно разделить между разработчиками и, кроме того, сложно модифицировать функции приложения или переходить на новые технологии.

Потоки данных (конвейер или фильтр):

Описание

Система состоит из функциональных модулей, которые получают на входе данные и преобразуют их некоторым образом в выходные данные (конвейерный подход). Каждый шаг обработки данных реализован в виде преобразования. Преобразования могут выполняться последовательно или параллельно, обработка данных может быть пакетной (пакетный последовательный паттерн) или поэлементной.

Преимущества

Возможность повторного использования преобразований, простота в понимании, возможность модификации системы посредством добавления новых преобразований. Данный паттерн прост в реализации как для последовательных, так и для параллельных систем.

Недостатки

Необходимость использования некоего общего формата данных, который должен распознаваться всеми преобразованиями. Каждое преобразование либо следует согласовывать со смежными преобразованиями относительно формата преобразовываемых данных, либо необходимо использовать стандартный формат для всех обрабатываемых данных.

Взаимодействующие подсистемы со сложными форматами ввода-вывода и большим количеством разнообразных событий достаточно сложно проектировать с использованием данного паттерна, поскольку трудно прогнозировать поток обрабатываемых данных.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

9863. Становление новой российской государственности: тенденции политической жизни 1991-2000 гг 23.38 KB
  Становление новой российской государственности: тенденции политической жизни 1991-2000гг. После распада СССР начался новый период в истории России. Как суверенное государство она была образована на основании Декларации о государственном суверенитет...
9864. Общественная и духовная жизнь в России в 19 веке: русский консерватизм 33.85 KB
  Общественная и духовная жизнь в России в 19 веке: русский консерватизм. Понятие альтернатива (от латинского altemare - чередоваться) означает каждая из исключающих друг друга возможностей. Тем самым предполагается наличие различных точек зрения на о...
9865. СССР и международный кризис 1939-1941 гг. 28.17 KB
  СССР и международный кризис 1939-1941 гг. Вторая мировая война началась 1 сентября 1939 г. - фашистская Германия напала на Польшу, Англия и Франция объявили войну Германии. Как и в Первую мировую войну, воевали между собой две коалиции капиталистиче...
9866. Общественная и духовная жизнь России в 19 веке. Русский либерализм 31.7 KB
  Общественная и духовная жизнь России в 19 веке. Русский либерализм. Либерализм был изначально продуктом западной цивилизации, построенной на индивидуализме и рациональном познании мира. Истоки западного либерализма следует искать в античном наследии...
9867. Информационные ресурсы местного самоуправления в регионе 101 KB
  Развитие торговли, которая становится основой жизни городских общин Германии в IX-XI вв., вызвало потребность не только охраны от внешних врагов, но и защиты свободы и независимости от местных феодалов, внутренней самоорганизации и самоуправления. Так, экономическое развитие обуславливает становление свободных общин...
9868. Общественная и духовная жизнь России в 19 веке. Русский Радикализм 36.35 KB
  Общественная и духовная жизнь России в 19 веке. Русский Радикализм. Радикал (от латинского radicalis - коренной) - сторонник крайних, решительных действий и взглядов. Радикализм как общественно-политическое направление нацелено на коренное изменение...
9870. Формы собственности на землю в России 9-17 век особенности крепостного права 29.81 KB
  Формы собственности на землю в России 9-17 век особенности крепостного права. В IX-XII веках экономику Древнерусского государства можно охарактеризовать как раннефеодальную. В это время еще только закладываются основы прочной системы взаимоотношений...
9871. Понятие о скважине, ее элементах и параметрах, характеризующих пространственное положение ствола 15.35 KB
  Понятие о скважине, ее элементах и параметрах, характеризующих пространственное положение ствола. Скважина - это горная выработка приблизительно имеющая форму цилиндра. Может быть длиной до...