一、软件框架(Software Framework)介绍

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。

软件框架有很多种。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。

框架是一种特殊的软件,它并不能提供完整无缺的解决方案,而是为你构建解决方案提供良好的基础。框架是半成品。典型地,框架是系统或子系统的半成品;框架中的服务可以被最终应用直接调用,而框架中的扩展点是供应用开发人员定制的“可变化点”。

 

做WEB开发接触到最多的框架可数ORM框架,ORM框架只是所有数据关系映射框架的统称,具体的如NHibernate、ActiveRecord等,框架是为了解决特定问题而存在的,其它诸如模板框架、缓存框架,框架不能直接使用,需要二次开发。

 

二、软件架构

软件架构不是软件,而是关于软件如何设计的重要决策。软件架构决策涉及到如何将软件系统分解成不同的部分、各部分之间的静态结构关系和动态交互关系等。经过完整的开发过程之后,这些架构决策将体现在最终开发出的软件系统中;当然,引入软件框架之后,整个开发过程变成了“分两步走”,而架构决策往往会体现在框架之中。框架是架构的实例。

介绍编辑

软件体系结构是构建计算机软件实践的基础。与建筑师设定建筑项目的设计原则和目标,作为绘图员画图的基础一样,一个软件架构师或者系统架构师陈述软件构架以作为满足不同客户需求的实际系统设计方案的基础。从和目的、主题、材料和结构的联系上来说,软件架构可以和建筑物的架构相比拟。一个软件架构师需要有广泛的软件理论知识和相应的经验来实施和管理软件产品的高级设计。软件架构师定义和设计软件的模块化,模块之间的交互,用户界面风格,对外接口方法,创新的设计特性,以及高层事物的对象操作、逻辑和流程。

软件架构师与客户商谈概念上的事情,与经理商谈广泛的设计问题,与软件工程师商谈创新的结构特性,与程序员商谈实现技巧,外观和风格。

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来实现。

3、架构

从大的层面来说,比如针对公司业务的B2C网站系统架构,里面可能会用到多种解决各方面问题的框架,关注的是技术整合、扩展、可维护性。换个角度,在框架中也会涉及到架构问题,比如开发NHibernate框架,也需要考虑如何进行设计。

 

三、设计模式

为什么要先说设计模式?因为设计模式在这些概念中是最基本的,而且也比较简单。那么什么是设计模式呢?说的直白点,设计模式就是告诉你针对特定问题如何组织类、对象和接口之间的关系,是前人总结的经验。比如我要在代码中实现一个全局唯一的配置类,那么就使用Singleton模式。设计模式在实际编码工作和设计框架时会被使用到,而更高层的架构和平台则不会太关注它。

 

四、平台

平台的概念类似框架,但又结合的架构的考虑,它是更高层面上的“框架”,准确说是一种应用。它是针对企业用户,为解决企业业务需要而形成的产品。

框架、架构、模式和平台的关系

设计模式<框架<架构<平台,从复用角度讲,设计模式是代码级复用、框架是模块级复用、架构是系统级复用、平台是企业应用级复用。

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