软件架构的数据流总结（一）

1. Model-View-Controller[b]（MVC框架）[/b]







This architecture is used in simpleGUI applications，不管是MFC，还是Matlab，亦或是android，基本上关于界面的开发，都是基于这种软件框架。看来还有web应用程序亦是如此。事件驱动模型。
MVC组件创建的步骤：1） 构建模型（model），然后通过引用包含到组件当中；2）创建view，传入模型的引用；3）作为change listener，view与model进行注册；4） view创建controller作为自己一个引用，并将引用传递至model。
Mostoften you don't need to build such an architecture from scratch. Thearchitectures usually come with visual programming environments (like VisualC++, JBuilder, etc. etc.)
2. Presentation-Abstraction-Control ([b]PAC框架)[/b]





几乎大部分现代的复合GUI设计都是基于此软件架构（loosely）。它是MVC组件框架的进一步发展，MVC只能限制在简单的GUI设计：一个或者多个views在一个相同的模型上。而PAC可以通过继承、hierarchical structure来实现复合的GUI设计。我想MFC的设计大致类似此架构。
实际上，我们并不需要真的按照这种架构去从头开始设计，而是大部分的GUI设计都已经提供了这种框架，而理解这种框架对于GUI开发是有益处的。

3. Pipe and Filter（管道过滤器）

//实际上这个已经总结过了。

在体系架构中，Pipe and Filter（管道过滤器架构），如下图所示，所有的Filter并行执行，Pump 或者Producer是data sources，可以是静态的文本文件，也可以是任何输入（比如键盘、网络数据等等）； Sink 或者 Consumer是数据目标（data，target），可以是另一个文本文件，或者是数据库、计算机屏幕等。Pipe即是connector，在filter之间传递数据，应当具有data buffer(数据缓存)的作用，以匹配适应filter的处理速度；而Filter则是一个个处理单元，它接收来自pipe的数据，并进行处理（filter
or transform），Filter可以有N多个input Pipes，也可以由N多个output Pipes。



典型的应用案例：
Unix编程：一个程序的输出linked to（connected）另一个程序的输入；
DSP6678：一种数据流（data stream）的架构，每个core（内核）可以作为一个Filter，而共享内存等可以作为Pipes。这是DSP多核编程的一种常用架构。
编译器：连贯的过滤器进行词汇分析、语法分析、语义分析和代码生成等。





基于这样的架构（software architecture），所有的filter都可以在不同的线程（thread）、coroutines或者不同的机器上执行，可以是软件上或者是硬件上（FPGA）实现。
缺点：
1). 很明显，当Filter在等待它接收到所有的data并开始执行前，Pipe的有可能databuffer 溢出或者发生死锁。
2).管道的数据类型可能会使得过滤器需要进行解析，这将slow down processing speed。如果构建了不同数据类型的管道，则该管道将不能链接到任何的过滤器上。
4. layered system（分层系统）



分层思想是操作系统软件一个非常重要的哲学思想。分层一般是人们解决复杂问题的一种手段。每一层都向上层提供透明的服务，所谓“透明”就是指屏蔽具体的细节，只需按照提供的接口规范进行操作就可以。“层”就是抽象出来的概念，比如操作系统就是通过抽象屏蔽硬件上的差异和繁杂，使得用户在上层使用计算机。

另一个典型的应用就是OSI与TCP/IP分层结构。如下图。分层思想常用于operating systems 和 communication protocol上。







当系统出现不同的功能级别时，底层的操作比较繁杂，因此你希望通过一次彻底的分层抽象一劳永逸地把层次建好，再次开发时仍然可以使用，因此只需从底层开发一次，把分层结构建好，就可以sort the rest out。其实我比较喜欢的就是关于驱动开发，其哲学思考就在此，一次开发完毕，就可以摆脱底层的开发，从而可以站在高层进行开发，一劳永逸。
另外，分层思想的不断抽象让我联想到了神经网络（特别是deep learning），也是在不断地抽象，比如从底层的像素pixels，到edge抽象，再到object parts（combination of edges），再到高级的object models，不也是一层层的进行特征抽象转换吗？能够把握住哲学思想，总会有惊奇的发现。
存在的问题也很明显，灵活性是不是受到影响？层与层之间的接口必须固定，这就造成了在灵活性上的一定限制。但是，好处还是远远大于坏处的。我就非常赞赏这个分层思想。有时候固定可能比灵活性更好。

5. Microkernel（微内核架构）



是操作系统的一个基，来适应操作系统的剧烈变化。这种架构实际上是分层系统的一个特例。包含两个adapters，较低的层Microkernel用来屏蔽硬件特别的模块，较高的层叫做适配器（Adapter）用来屏蔽系统特别的模块。Microkernel包含操作系统所需的绝对最小功能，它是平台依赖的，基于Internal Server来实现。而Adapter则用来实现可移植，当改变External Server时，都不用改变之上的应用程序。

6. Client-Server / N-Tier Systems







N-Tier 体系架构实际上是C/S +分层体系的联合。C/S架构包括2-Tiers，客户端发起通讯，服务器提供服务。以三层的架构为例，first tier，即presentation tier，the client或者front-end（web前端），负责处理与用户的交互。通常的client由一些动态的HTML pages构成，用户可以通过webbrowser进行访问。Second
or application tier，即server或者back-end，或middleware（中间件），处理client传来的用户请求，它虽然可以处理所有功能，但并不存储persistent data（长存数据），一般需要连接database服务器。也就是third tier，database tier，包含了数据库管理系统来管理长存数据。在第二层或第三层，由于scalability（可伸缩性），load-balancing和redundancy（冗余性）等原因，可能有多个应用实例（instances），就是说，增加了额外的设备来做同样的事情。虽然使得服务器更加强大，但有可能引入同步问题。
典型应用：web-applications。一般开发都是基于现有模型，要么开发前端应用，要么开发后端代码，嵌入到框架下就可以了。Client与client之间不是直接交互，而是通过中间人或者server转发等，通讯一般是via a network。

7. Repository（典型的database存储架构）



Compiler Use a repository.
Databased are repositories. 尽管数据库的所有客户端都在同时请求，database需要实现锁机制来保证repository的完整性。会有同步问题，当一些Knowledge Sources并行访问时需要特别的小心。
下续