面向对象软件架构设计实践

一、 培训大纲

第一单元：软件生命周期与软件架构介绍一、软件架构介绍 1. IT行业的人才结构与软件架构师的定位 2. 软件架构师应掌握的知识体系 3. 软件架构设计的特点、层次、分类 4. 软件架构的主要理论、方向和趋势 5. 软件工厂，实现软件开发的产业化 二、软件生命周期进程模型介绍 1. RUP与XP 2. Agile与CMMI 3. MSF

第二单元：技术架构视图─面向对象程序设计原则与模式及方法论一、衡量软件系统质量的标准 1. 软件系统开始变坏的表现：硬化、脆弱、绑死、胶着。 2. 软件系统关键的质量特性：正确性、健壮性、可扩展性、可复用性、兼容、可移植性、高效性、timeliness、economy and functionality 二、面向对象设计的基本原则 1. 类的设计原则：开闭原则、依赖倒置原则、Liskov替换原则、单一职责原则、接口分离原则、组合复用原则、所知最少原则例：会议管理系统等、API函数的启示等 2. 包内聚原则：发布与复用等价原则、共同封闭原则、共同复用原则 3. 包耦合原则：无循环的依赖原则、稳定的依赖原则、稳定的抽象三、用GRASP模式指导架构设计： 1. GRASP架构模式：信息专家、创建者、高内聚、低耦合、控制者、多态、间接、纯虚构、保护变化 2. 典型案例分析：违反信息专家模式案例分析应用信息专家模式案例分析应用GRASP模式精化架构设计案例分析四、软件架构设计的关键因素 1. 什么是架构, 它和系统是如何关联的。 2. 如何获得可维护性、可扩展性、可重用性、互操作性等。 3. 在系统中如何组织组件(Component) 。 4. 如何组织组件(Component)的内部。 5. 如何保持平台相关的细节和应用的分离。 6. 如何应用封装(encapsulation)、抽象(abstraction)和委派(delegation)的原则。 7. 如何应用设计模式来实现好的结构。五、案例分析：模板容器、Movie查询等。

第三单元：用UML辅助系统分析与设计一、UML中的常见疑难问题辨析 1. 用例图 1) 参与者建模中的常见问题。 2) 用例建模中的常见问题。 3) UaseCase的本质讨论。 2. 类设计 1) UML中关系的辨析：依赖关系、关联关系辨析；聚合，组合辨析。 2) 类设计中的常见问题： 1） 一些常见但易混淆的类关系图； 2）熟悉类的自关联形式；使用关联类； 3）一些易混淆的重数表示方法 4） 建模为对象与建模为属性 / 建模为方法与建模为对象的辨析。 3. 其它辨析 1) 包与组件。 2) 扩展基类与覆盖基类等；自关联、关联多重性、关联角色名辨析。 3) 消除多重继承的常用手段。二、借鉴RUP的设计过程。 1. 全局分析：选用架构模式；识别关键抽象；标识分析机制；常见的分析机制 2. 局部分析：提取分析类：分析类的类型划分：边界类、实体类、控制类，分析类在模型中的位置，边界类的复用，控制类的变通。分析动态场景：消息与责任；事件序列在边界、实体及控制类间的原则；控制类在交互图中的表现特征；交互图的正确性。整理分析类：分析类的责任和关联关系；动态与静态的关系；确定类的责任；设计类和子系统接口。三、实践：投递系统分析设计。

第四单元：设计模式与软件设计思想一、GOF设计模式。 1. 使用GOF设计模式，借鉴前人的经验。 2. 分析创建型模式：单例模式（Singleton）、工厂模式、抽象工厂模式(Abstractfactory) 3. 分析结构型模式：桥梁模式（Bridge）、装饰模式（Decorator）、适配器模式（Adapter）、代理模式（Proxy）、组合模式（Composite） 4. 分析行为型模式：命令模式（Command ）、观察者模式（Observer）、状态模式（State）、策略模式（Strategy）、模板方法模式（Template Method）、访问者模式（Template Method）二、设计模式深入讨论： 1. 设计模式的本质：隔离变化点；间接；透明；局部双向依赖；逻辑与功能；用接口抹平差异、延迟调用。 2. 模式的推演：掌握模式的本质，而非形式。 3. 设计模式的高级运用：高手的选择；神似而非形似；一切以工程实际为标准；可以牺牲掉的特征；简化的模式；防止滥用；自创的模式。三、常用的软件架构风格及适用情况分析： 1. 系统软件分层(Layer)、管道和过滤器(Pipes and Filters)、黑板(Blackboard) 2. 分布式软件经纪人(Broker) 、客户/服务器（Client/Server）、点对点（Peer to Peer） 3. 交互软件模型-视图-控制器（Model-View-Controller）、显示-抽象-控制（Presentation-Abstraction-COntrol）四、SOA的设计思想： 1. SOA的概念。 2. SOA的设计目标异构性Heterogeneity；可伸缩性Scalability；适用性Availability；分布式Distribution； .机动性Flexibility；可见性五、典型案例分析：媒体显示、数据采集系统、编辑器、文件解析器。

第五单元：架构设计实践一、 静态设计： 1. 按层+高内聚低耦合的原则进行模块划分高内聚原则；按功能分解；按业务进行分解；以数据转换为中心分解；实际运用中的折中。 2. 划分层次将模块划入对应的层；分层与分区；逻辑模块与实体组件的对应关系。 3. 为模块进行职责分配隔离关注面：低耦合原则；适当采用设计模式；用设计模式优化核心结构：经典模式运用：用桥接模式作为中心骨架。用桥接模式作为中心骨架。用工厂模式进行组装。用命令模式处理事务。模块结构的常见形式容器模块 + 控制者 + 功能模块 + 临时构建的小类；单例模式；命令模式。核心模块的接口设计。外观模式；适配器模式；代理模式；中介者模式。其它形式的的模块结构：变换型模块结构；事务型模块结构。二、 模块间的通信及耦合设计： 1. 组件式编程。 2. 通讯机制：观察者模式；本地SDK；轮训。 3. 解耦：针对接口编程；增加间接模块；依赖注入。 4. 设计数据层数据结构选用的设计；数据访问层的设计三、 动态设计： 1. 抽象与统一不同的因素根据业务寻找关键因素；统一到复杂的情况。 2. 常用的流程抽象手段：依赖注入 / 控制反转；表格法；配置文件。 3. 逻辑控制：控制者模式；信息专家模式。 4. 消息通知机制 MVC模式；观察者模式；责任链模式；中介者模式。四、 模块调整： 1. 调整模块等级。适当封装；把属性提升为类；将类降为属性；将类提升为组件。 2. 用设计模式优化设计在主体的框架上进行调整：访问者模式；装饰模式。 3. 编码时构建适当的动态临时类。命令模式；事务处理类型。 4. 效率的优化效率与结构的折中：优化效率的3步骤。 第六单元：软件架构设计案例分析一、 综合架构案例剖析 1. 商店POS系统架构设计 2. 薪酬系统架构设计 3. 仓库管理系统架构设计二、 实战典型案例分析(以实际项目案例为背景) 1. 需求分析、领域建模：零售店销售系统 2. 设计模式的综合运用: Dvc文件分析系统 3. 架构分析: 互联网商品数据分析系统 4. 综合案例分析: 图像处理系统基于搜索的二次开发系统

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