Обзор архитектур прикладных систем

Существует несколько типов архитектур, обычно используемых в существующих системах. Каждая из них хорошо подходит к определенному типу систем. Проектируя систему одного из нижеперечисленных типов, имеет смысл использовать соответствующую архитектуру. Мы рассмотрим следующие типы систем:

системы пакетной обработки - обработка данных производится один раз для каждого набора входных данных;
системы непрерывной обработки - обработка данных производится непрерывно над сменяющимися входными данными ();
системы с интерактивным интерфейсом - системы, управляемые внешними воздействиями ();
системы динамического моделирования - системы, моделирующие поведение объектов внешнего мира;
системы реального времени - системы, в которых преобладают строгие временные ограничения;
системы управления транзакциями - системы, обеспечивающие сортировку и обновление данных; имеют коллективный доступ;
типичной системой управления транзакциями является СУБД.

При разработке системы пакетной обработки необходимо выполнить следующие шаги:

Разбиваем полное преобразование на фазы, каждая из которых выполняет некоторую часть преобразования; система описывается диаграммой потока данных, которая строится при разработке функциональной модели.
Определяем классы промежуточных объектов между каждой парой последовательных фаз; каждая фаза знает об объектах, расположенных на объектной диаграмме до и после нее (эти объекты представляют соответственно входные и выходные данные фазы).
Составляем объектную модель каждой фазы (она имеет такую же структуру, что и модель всей системы в целом: фаза разбивается на подфазы); разрабатываем каждую подфазу.

Рис. 3.5. Система непрерывной обработки: машинная графика

При разработке системы непрерывной обработки необходимо выполнить следующие шаги:

Строим диаграмму потока данных; активные объекты в ее начале и в конце соответствуют структурам данных, значения которых непрерывно изменяются; хранилища данных, связанные с ее внутренними фазами, отражают параметры, которые влияют на зависимость между входными и выходными данными фазы.
Определяем классы промежуточных объектов между каждой парой последовательных фаз; каждая фаза знает об объектах, расположенных на объектной диаграмме до и после нее (эти объекты представляют соответственно входные и выходные данные фазы).
Представляем каждую фазу как последовательность изменений значений элементов выходной структуры данных в зависимости от значений элементов входной структуры данных и значений, получаемых из хранилища данных (значение выходной структуры данных формируется по частям).

Рис. 3.6. Система с интерактивным интерфейсом: ATM

При разработке системы с интерактивным интерфейсом необходимо выполнить следующие шаги:

Выделяем объекты, формирующие интерфейс.
Если есть возможность, используем готовые объекты для организации взаимодействия (например, для организации взаимодействия системы с пользователем через экран дисплея можно использовать библиотеку системы X-Window, обеспечивающую работу с меню, формами, кнопками и т.п.).
Структуру программы определяем по ее динамической модели; для реализации интерактивного интерфейса используем параллельное управление (многозадачный режим) или механизм событий (прерывания), а не процедурное управление, когда время между выводом очередного сообщения пользователю и его ответом система проводит в режиме ожидания.
Из множества событий выделяем физические (аппаратные, простые) события и стараемся при организации взаимодействия использовать в первую очередь их.

При разработке системы динамического моделирования необходимо выполнить следующие шаги:

По объектной модели определяем активные объекты; эти объекты имеют атрибуты с периодически обновляемыми значениями.
Определяем дискретные события; такие события соответствуют дискретным взаимодействиям объекта (например, включение питания) и реализуются как операции объекта.
Определяем непрерывные зависимости (например, зависимости атрибутов от времени); значения таких атрибутов должны периодически обновляться в соответствии с зависимостью.
Моделирование управляется объектами, отслеживающими временные циклы последовательностей событий.

Разработка системы реального времени аналогична разработке системы с интерактивным интерфейсом. При разработке системы управления транзакциями необходимо выполнить следующие шаги:

Отображаем объектную модель на базу данных.
Определяем асинхронно работающие устройства и ресурсы с асинхронным доступом; в случае необходимости определяем новые классы.
Определяем набор ресурсов (в том числе - структур данных), к которым необходим доступ во время транзакции (участники транзакции).
Разрабатываем параллельное управление транзакциями; системе может понадобиться несколько раз повторить неудачную транзакцию прежде, чем выдать отказ.