AGV系统的软件结构组成部分有哪些呢?
果你想要制作易于设计、构建、测试及扩展的系统,正交性是一个十分关键的概念,但是,正交性的概念很少被直接讲授,而常常是你学习的各种其他方法和技术的隐含特性。
这是一个错误。
一旦你学会了直接应用正交性原则,你将发现,你制作的系统的质量立刻就得到了提高。
什么是正交性 文本框: “正交性”是从几何学中借来的术语。
如果两条直线相交成直角,它们就是正交的,比如图中的坐标轴。
用向量术语说,这两条直线互不依赖。
沿着某一条直线移动,你投影到另一条直线上的位置不变。
在计算技术中,该术语用于表示某种不相依赖性或是解耦性。
如果两个或更多事物中的一个发生变化,不会影响其他事物,这些事物就是正交的。
在设计良好的系统中,数据库代码与用户界面是正交的:你可以改动界面,而不影响数据库;更换数据库,而不用改动界面。
在我们考察正交系统的好处之前,让我们先看一看非正交系统。
非正交系统 你正乘坐直升机游览科罗拉多大峡谷,驾驶员——他显然犯了一个错误,在吃鱼,他的午餐——突然呻吟起来,晕了过去。
幸运的是,他把你留在了离地面100英尺的地方。
你推断,升降杆控制总升力,所以轻轻将其压低可以让直升机平缓降向地面。
然而,当你这样做时,却发现生活并非那么简单。
直升机的鼻子向下,开始向左盘旋下降。
突然间你发现,你驾驶的这个系统,所有的控制输入都有次级效应。
压低左手的操作杆,你需要补偿性地向后移动右手柄,并踩右踏板。
但这些改变中的每一项都会再次影响所有其他的控制。
突然间,你在用一个让人难以置信的复杂系统玩杂耍,其中每一项改变都会影响所有其他的输入。
你的工作负担异常巨大:你的手脚在不停地移动,试图平衡所有交互影响的力量。
直升机的各个控制器断然不是正交的。
正交的好处 如直升机的例子所阐明的,非正交系统的改变与控制更复杂是其固有的性质。
当任何系统的各组件互相高度依赖时,就不再有局部修正(local fix)这样的事情。
提示13 Eliminate Effects Between Unrelated Things 消除无关事物之间的影响 我们想要设计自足(self-contained)的组件:独立,具有单一、良好定义的目的(Yourdon和Constantine称之为内聚(cohesion)[YC86])。
如果组件是相互隔离的,你就知道你能够改变其中之一,而不用担心其余组件。
只要你不改变组件的外部接口,你就可以放心:你不会造成波及整个系统的问题。
如果你编写正交的系统,你得到两个主要好处:提高生产率与降低风险。
提高生产率 l 改动得以局部化,所以开发时间和测试时间得以降低。
与编写单个的大块代码相比,编写多个相对较小的、自足的组件更为容易。
你可以设计、编写简单的组件,对其进行单元测试,然后把它们忘掉——当你增加新代码时,无须不断改动已有的代码。
l 正交的途径还能够促进复用。
如果组件具有明确而具体的、良好定义的责任,就可以用其最初的实现者未曾想象过的方式,把它们与新组件组合在一起。
l 如果你对正交的组件进行组合,生产率会有相当微妙的提高。
假定某个组件做M件事情,而另一个组件做N件事情。
如果它们是正交的,而你把它们组合在一起,结果就能做M x N件事情。
但是,如果这两个组件是非正交的,它们就会重叠,结果能做的事情就更少。
通过组合正交的组件,你的每一份努力都能得到更多的功能。
降低风险 正交的途径能降低任何开发中固有的风险。
l 有问题的代码区域被隔离开来。
如果某个模块有毛病,它不大可能把病症扩散到系统的其余部分。
要把它切掉,换成健康的新模块也更容易。
l 所得系统更健壮。
对特定区域做出小的改动与修正,你所导致的任何问题都将局限在该区域中。
l 正交系统很可能能得到更好的测试,因为设计测试、并针对其组件运行测试更容易。
l 你不会与特定的供应商、产品、或是平台紧绑在一起,因为与这些第三方组件的接口将被隔离在全部开发的较小部分中。
让我们看一看在工作中应用正交原则的几种方式。
项目团队 你是否注意到,有些项目团队很有效率,每个人都知道要做什么,并全力做出贡献,而另一些团队的成员却老是在争吵,而且好像无法避免互相妨碍? 这常常是一个正交性问题。
如果团队的组织有许多重叠,各个成员就会对责任感到困惑。
每一次改动都需要整个团队开一次会,因为他们中的任何一个人都可能受到影响。
怎样把团队划分为责任得到了良好定义的小组,并使重叠降至最低呢?没有简单的答案。
这部分地取决于项目本身,以及你对可能变动的区域的分析。
这还取决于你可以得到的人员。
我们的偏好是从使基础设施与应用分离开始。
每个主要的基础设施组件(数据库、通信接口、中间件层,等等)有自己的子团队。
如果应用功能的划分显而易见,那就照此划分。
然后我们考察我们现有的(或计划有的)人员,并对分组进行相应的调整。
你可以对项目团队的正交性进行非正式的衡量。
只要看一看,在讨论每个所需改动时需要涉及多少人。
人数越多,团队的正交性就越差。
显然,正交的团队效率也更高(尽管如此,我们也鼓励子团队不断地相互交流)。
希望能帮到你,麻烦点击 好评,...
什么是系统架构设计?
“架构”一词最早来自建筑学,原意为建筑物设计和建造的艺术。
但是在软件工程领域,软件架构不是一个新名词,只是在早期的著作中人们将软件架构称为软件体系架构。
这就是架构的概念。
所谓架构,就是人们对一个结构内的元素及元素间关系的一种主观影射的产物。
系统架构的主要任务是界定系统级的功能与非功能要求、规划要设计的整体系统的特征、规划并设计实现系统级的各项要求的手段,同时利用各种学科技术完成子系统的结构构建。
在系统架构中,由于对软件越来越深入的依赖,软件架构的任务也体现出重要的作用。
而且系统架构与软件架构是紧密联系和相互依赖的。
1997年,Eberhadrt Rechtin 与MarkW Maier 在其论著中,为计算机科学总结了系统架构方面的实践成果,从而奠定了系统科学和系统架构在计算机科学中的基石: 无论何种系统架构应用领域,目的都是一样的,即完整地、高一致性的、平衡各种利弊的、有技术和市场前瞻性的设计系统和实施系统。
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什么是软件系统架构设计
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。
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。
软件构架是一个容易理解的概念,多数工程师(尤其是经验不多的工程师)会从直觉上来认识它,但要给出精确的定义很困难。
特别是,很难明确地区分设计和构架:构架属于设计的一方面,它集中于某些具体的特征。
在“软件构架简介”中,David Garlan 和 Mary Shaw 认为软件构架是有关如下问题的设计层次:“在计算的算法和数据结构之外,设计并确定系统整体结构成为了新的问题。
结构问题包括总体组织结构和全局控制结构;通信、同步和数据访问的协议;设计元素的功能分配;物理分布;设计元素的组成;定标与性能;备选设计的选择。
但构架不仅是结构;IEEE Working Group on Architecture 把其定义为“系统在其环境中的最高层概念”。
构架还包括“符合”系统完整性、经济约束条件、审美需求和样式。
它并不仅注重对内部的考虑,而且还在系统的用户环境和开发环境中对系统进行整体考虑,即同时注重对外部的考虑。
在Rational Unified Process 中,软件系统的构架(在某一给定点)是指系统重要构件的组织或结构,这些重要构件通过接口与不断减小的构件与接口所组成的构件进行交互。
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事实和管 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。
一般而言,软件系统的架构(Architecture)有两个要素: 它是一个软件系统从整体到部分的最高层次的划分。
一个系统通常是由元件组成的,而这些元件如何形成、相互之间如何发生作用,则是关于这个系统本身结构的重要信息。
详细地说,就是要包括架构元件(Architecture Component)、联结器(Connector)、任务流(Task-flow)。
所谓架构元素,也就是组成系统的核心"砖瓦",而联结器则描述这些元件之间通讯的路径、通讯的机制、通讯的预期结果,任务流则描述系统如何使用这些元件和联结器完成某一项需求。
建造一个系统所作出的最高层次的、以后难以更改的,商业的和技术的决定。
建造一个系统之前会有很多的重要决定需要事先作出,而一旦系统开始进行详细设计甚至建造,这些决定就很难更改甚至无法更改。
显然,这样的决定必定是有关系统设计成败的最重要决定,必须经过非常慎重的研究和考察。
软件的架构与设计模式之什么是架构
一个系统通常是由元件组成的,而这些元件如何形成、相互之间如何发生作用,则是关于这个系统本身结构的重要信息。
具体地说,就是要包括架构元件(Architecture Component)、联结器(Connector)、任务流(Task-flow)。
所谓架构元素,也就是组成系统的核心"砖瓦",而联结器则描述这些元件之间通讯的路径、通讯的机制、通讯的预期结果,任务流则描述系统如何使用这些元件和联结器完成某一项需求。
·建造一个系统所作出的最高层次的、以后难以更改的,商业的和技术的决定。
在建造一个系统之前会有很多的重要决定需要事先作出,而一旦系统开始进行具体设计甚至建造,这些决定就很难更改甚至无法更改。
显然,这样的决定必定是有关系统设计成败的最重要决定,必须经过非常慎重的研究和考察。
计算机软件的历史开始于五十年代,历史非常短暂,而相比之下建筑工程则从石器时代就开始了,人类在几千年的建筑设计实践中积累了大量的经验和教训。
建筑设计基本上包含两点,一是建筑风格,二是建筑模式。
独特的建筑风格和恰当选择的建筑模式,可以使一个独一无二。
下面的照片显示了中美洲古代玛雅建筑,Chichen-Itza大金字塔,九个巨大的石级堆垒而上,九十一级台阶(象征着四季的天数)夺路而出,塔顶的神殿耸入云天。
所有的数字都如日历般严谨,风格雄浑。
难以想象这是石器时代的建筑物。
图1、位于墨西哥Chichen-Itza(在玛雅语中chi意为嘴chen意为井)的古玛雅建筑。
(摄影:作者)软件与人类的关系是架构师必须面对的核心问题,也是自从软件进入历史舞台之后就出现的问题。
与此类似地,自从有了建筑以来,建筑与人类的关系就一直是建筑设计师必须面对的核心问题。
英国首相丘吉尔说,我们构造建筑物,然后建筑物构造我们(We shape our buildings, and afterwards our buildings shape us)。
英国下议院的会议厅较狭窄,无法使所有的下议院议员面向同一个方向入座,而必须分成两侧入座。
丘吉尔认为,议员们入座的时候自然会选择与自己政见相同的人同时入座,而这就是英国政党制的起源。
Party这个词的原意就是"方"、"面"。
政党起源的要害就是建筑物对人的影响。
在软件设计界曾经有很多人认为功能是最为重要的,形式必须服从功能。
与此类似地,在建筑学界,现代主义建筑流派的开创人之一Louis Sullivan也认为形式应当服从于功能(Forms follows function)。
几乎所有的软件设计理念都可以在浩如烟海的建筑学历史中找到更为遥远的历史回响。
最为闻名的,当然就是模式理论和XP理论。
架构的目标是什么正如同软件本身有其要达到的目标一样,架构设计要达到的目标是什么呢?一般而言,软件架构设计要达到如下的目标:·可靠性(Reliable)。
软件系统对于用户的商业经营和治理来说极为重要,因此软件系统必须非常可靠。
·安全行(Secure)。
软件系统所承担的交易的商业价值极高,系统的安全性非常重要。
·可扩展性(Scalable)。
软件必须能够在用户的使用率、用户的数目增加很快的情况下,保持合理的性能。
只有这样,才能适应用户的市场扩展得可能性。
·可定制化(Customizable)。
同样的一套软件,可以根据客户群的不同和市场需求的变化进行调整。
·可扩展性(Extensible)。
在新技术出现的时候,一个软件系统应当答应导入新技术,从而对现有系统进行功能和性能的扩展·可维护性(Maintainable)。
软件系统的维护包括两方面,一是排除现有的错误,二是将新的软件需求反映到现有系统中去。
一个易于维护的系统可以有效地降低技术支持的花费·客户体验(Customer Experience)。
软件系统必须易于使用。
·市场时机(Time to Market)。
软件用户要面临同业竞争,软件提供商也要面临同业竞争。
以最快的速度争夺市场先机非常重要。
架构的种类根据我们关注的角度不同,可以将架构分成三种:·逻辑架构、软件系统中元件之间的关系,比如用户界面,数据库,外部系统接口,商业逻辑元件,等等。
比如下面就是笔者亲身经历过的一个软件系统的逻辑架构图 图2、一个逻辑架构的例子从上面这张图中可以看出,此系统被划分成三个逻辑层次,即表象层次,商业层次和数据持久层次。
每一个层次都含有多个逻辑元件。
比如WEB服务器层次中有Html服务元件、session服务元件、安全服务元件、系统治理元件等。
·物理架构、软件元件是怎样放到硬件上的。
比如下面这张物理架构图描述了一个分布于北京和上海的分布式系统的物理架构,图中所有的元件都是物理设备,包括网络分流器、代理服务器、WEB服务器、应用服务器、报表服务器、整合服务器、存储服务器、主机等等。
图3、一个物理架构的例子·系统架构、系统的非功能性特征,如可扩展性、可靠性、强壮性、灵活性、性能等。
系统架构的设计要求架构师具备软件和硬件的功能和性能的过硬知识,这一工作无疑是架构设计工作中最为困难的工作。
此外,从每一个角度上看,都可以看到架构的两要素:元件划分和设计决定。
首先,一个软件系统中的元件首先是逻辑元件。
这些逻辑元件如何放到硬件上,以及这些元件如何为整...
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