《高级体系结构》课件.ppt
高级体系结构
高级体系结构是指复杂系统的设计和实现，涉及大型系统和网络的构建。这些系统必须能够处理大量数据，在高负载下保持稳定性，并满足用户对性能和可靠性的需求。
课程简介
课程目标
深入理解软件系统体系结构的设计原则和模式，并能够应用于实际的软件开发项目。
掌握常用的体系结构设计方法和工具，提升软件架构能力。
课程内容
本课程涵盖了体系结构设计原则、模式、方法、工具、实践案例等内容，帮助学生掌握软件架构设计的核心知识和技能。
通过课堂讲解、案例分析、动手实践等多种教学方式，培养学生的软件架构设计能力。
课程大纲
课程概述
介绍高级体系结构的基础知识和重要概念，包括设计原则、模式和方法。
体系结构设计
深入探讨体系结构设计原则、模式和方法，例如模块化、接口、数据抽象等。
关键技术
涵盖面向对象编程、并发编程、异常处理、内存管理、资源管理等关键技术。
应用场景
探讨高级体系结构在操作系统、分布式系统、云计算、物联网等领域中的应用。
体系结构设计原则
模块化
将系统分解成独立的模块，提高代码可维护性和可重用性。
抽象
隐藏实现细节，提供简洁的接口，提升系统灵活性和可扩展性。
层次结构
将系统划分为不同层级，实现功能分层，降低复杂度。
可扩展性
能够适应未来需求的变化，方便添加新的功能和模块。
体系结构模式
1
模型-视图-控制器(MVC)
将应用程序分为三个主要部分：模型、视图和控制器，并定义了它们之间的交互方式。
2
分层架构
将应用程序划分为不同的层级，例如数据层、逻辑层和表示层，以提高可维护性和可扩展性。
3
事件驱动架构
基于事件的通信机制，允许组件之间通过事件进行松散耦合的交互。
4
微服务架构
将应用程序分解成多个独立的服务，每个服务都有自己的功能和数据，并通过轻量级的协议进行通信。
模块化设计
独立性
每个模块都是独立的单元，具有明确的功能和接口。
可重用性
模块可以重复使用在不同的系统中，减少代码重复。
易维护性
模块化设计提高代码的可读性和可维护性，便于修改和扩展。
可测试性
每个模块可以单独测试，提高代码质量。
接口设计
明确定义
详细描述接口功能，定义参数类型，返回值，异常处理等。
灵活可扩展
接口设计要考虑未来的扩展性，方便系统功能的扩展和维护。
易于使用
提供简洁易懂的接口，方便调用者理解和使用。
安全性
接口设计需要考虑安全性，防止非法访问和数据泄露。
数据抽象
隐藏复杂性
数据抽象将复杂的数据结构和操作隐藏在简单易用的接口背后，简化了代码编写和维护。
增强可扩展性
通过抽象，可以轻松地修改底层数据结构，而不会影响使用该数据的代码，提高了代码的灵活性和可维护性。
提高代码可读性
数据抽象使代码更易于理解和维护，不同开发人员可以专注于不同抽象层次，提高团队协作效率。
层次结构
1
1.模块划分
将复杂系统分解成多个层级，每层负责特定的功能。
2
2.层间交互
各层之间通过接口进行通信，降低耦合度，提高可维护性。
3
3.抽象隔离
上层依赖于下层提供的抽象接口，无需了解下层实现细节。
虚函数
动态绑定
虚函数允许在运行时动态绑定函数调用，这意味着在调用函数之前，编译器无法确定调用哪个函数。
多态性
虚函数是实现多态性的关键，多态性允许通过单个接口调用不同类型的对象的方法。
基类和派生类
虚函数通常定义在基类中，并在派生类中重写，以实现特定于派生类的行为。
多态性
概念
多态性是指同一个操作，在不同对象上表现出不同的行为。这是一种强大的面向对象编程概念，它可以简化代码并提高代码的可重用性。
类型
多态性主要有两种类型：编译时多态性和运行时多态性。
编译时多态性：通过函数重载实现，在编译时确定要执行的代码。
运行时多态性：通过虚函数和动态绑定实现，在运行时确定要执行的代码。
动态绑定
运行时确定
动态绑定是指在运行时才确定要执行的代码。
程序在运行时才决定调用哪个方法。
多态性实现
动态绑定是实现多态性的关键机制。
通过动态绑定，可以根据对象的实际类型来选择执行的代码。
异常处理
1
1.异常检测
检测程序运行时出现的错误或异常情况，例如除以零、数组越界、文件打开失败等。
2
2.异常处理
通过捕获异常，程序可以采取相应的措施，例如记录错误信息、进行错误恢复等。
3
3.异常传播
未被处理的异常会向上层调用函数传播，直到被捕获或程序终止。
4
4.异常类型
常见的异常类型包括运行时异常、编译时异常等，不同的异常类型需要采用不同的处理方式。
内存管理
内存分配
操作系统负责分配和回收内存资源，确保程序能够访问所需的内存空间。
内存保护
保护机制防止程序访问其他程序的内存区域，从而确保系统稳定性和安全性。
内存管理策略
不同的内存管理策略，如分页、分段，用于优化内存使用，提高系统效率。
虚拟内存
将