李云云

（太原理工大學(xué)輕紡工程與美術(shù)學(xué)院，山西 晉中 030600）

軟件體系結(jié)構(gòu)是軟件需求和軟件設(shè)計(jì)之間的一座橋梁，使得軟件設(shè)計(jì)能夠很真實(shí)地反映并滿(mǎn)足軟件的需求，從而提高了軟件需求和軟件設(shè)計(jì)的質(zhì)量。軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)核心問(wèn)題是能否使用重復(fù)的體系結(jié)構(gòu)模式，即能否達(dá)到體系結(jié)構(gòu)級(jí)的軟件重用。也就是說(shuō)，能否在不同的軟件系統(tǒng)中，使用同一體系結(jié)構(gòu)?；谶@個(gè)目的，學(xué)者們開(kāi)始研究和實(shí)踐軟件體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)格。體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格反映了領(lǐng)域中眾多系統(tǒng)所共有的結(jié)構(gòu)和語(yǔ)義特性，并指導(dǎo)如何將各個(gè)模塊和子系統(tǒng)有效地組織成一個(gè)完整的系統(tǒng)。近年來(lái)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到軟件體系結(jié)構(gòu)在軟件開(kāi)發(fā)中的重要地位，好的軟件體系結(jié)構(gòu)是決定一個(gè)軟件系統(tǒng)成功的重要因素。因此，軟件工程研究人員將研究熱點(diǎn)集中到軟件體系結(jié)構(gòu)的研究上。C/S結(jié)構(gòu)和B/S結(jié)構(gòu)是兩種常見(jiàn)的體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，現(xiàn)行的很多軟件系統(tǒng)都是架構(gòu)在這兩種風(fēng)格之上的。本文針對(duì)這兩種典型的體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格進(jìn)行討論。

1 C/S結(jié)構(gòu)

C/S（Client/Server)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，是基于資源不對(duì)等，且為實(shí)現(xiàn)共享而提出來(lái)的一種體系結(jié)構(gòu)，是20世紀(jì)90年代成熟起來(lái)的技術(shù)。客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)將應(yīng)用一分為二，服務(wù)器(后臺(tái))負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理，客戶(hù)機(jī)(前臺(tái))完成與用戶(hù)的交互任務(wù)。通過(guò)它可以充分利用兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，將任務(wù)合理分配到Client 端和Server端來(lái)實(shí)現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的開(kāi)銷(xiāo)。客戶(hù)/服務(wù)器應(yīng)用模式的特點(diǎn)是大多基于“肥客戶(hù)機(jī)”結(jié)構(gòu)下的兩層結(jié)構(gòu)應(yīng)用軟件。服務(wù)器通常采用高性能的PC、工作站或小型機(jī)，并采用大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，如 Oracle、Sybase、Informix或 SQL Server，客戶(hù)端安裝專(zhuān)用的客戶(hù)端軟件。

圖1 傳統(tǒng)的兩層C/S結(jié)構(gòu)

1.1 C/S結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)

①C/S模型具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)操作和事務(wù)處理能力，且開(kāi)發(fā)模型簡(jiǎn)單，易于理解和接受。系統(tǒng)的客戶(hù)應(yīng)用程序和服務(wù)器構(gòu)件分別運(yùn)行在不同的計(jì)算機(jī)上，易于擴(kuò)充和壓縮。②在C/S結(jié)構(gòu)中，各功能構(gòu)件充分隔離，客戶(hù)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)集中于數(shù)據(jù)的查詢(xún)?yōu)g覽，而數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的開(kāi)發(fā)則集中于數(shù)據(jù)的管理，分工具體，且利于系統(tǒng)的安全性。由于客戶(hù)端與服務(wù)器的直接相連，因此實(shí)時(shí)性較好。③能充分發(fā)揮客戶(hù)端PC的處理能力，很多工作可以在客戶(hù)端處理后再提交給服務(wù)器。對(duì)應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)就是客戶(hù)端響應(yīng)速度快，而且應(yīng)用服務(wù)器運(yùn)行數(shù)據(jù)負(fù)荷較輕。

1.2 C/S結(jié)構(gòu)的劣勢(shì)

在C/S結(jié)構(gòu)中，表現(xiàn)層和事務(wù)層都放在客戶(hù)端，而數(shù)據(jù)邏輯層和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層則置于服務(wù)器端。這種組織安排帶來(lái)諸多的限制：

①維護(hù)和升級(jí)成本非常高。②C/S結(jié)構(gòu)的軟件需要針對(duì)不同的操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)不同版本的軟件，已經(jīng)很難適應(yīng)百臺(tái)電腦以上局域網(wǎng)用戶(hù)同時(shí)使用，而且代價(jià)高、效率低。③C/S組織結(jié)構(gòu)不支持Internet，只適用于局域網(wǎng)，而隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，移動(dòng)辦公和分布式辦公越來(lái)越普及，C/S結(jié)構(gòu)很顯然無(wú)法滿(mǎn)足這些需求。

另外，除了傳統(tǒng)的二層C/S結(jié)構(gòu)，還存在三層次客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器(C/S)結(jié)構(gòu)。三層次客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器(C/S)結(jié)構(gòu)是在常規(guī)客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器(C/S)結(jié)構(gòu)上提出的，系統(tǒng)在客戶(hù)機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器間添加一個(gè)應(yīng)用服務(wù)器。值得注意的是，3層C/S結(jié)構(gòu)各層間的通信效率若不高，即使分配給各層的硬件能力很強(qiáng)，作為整體來(lái)說(shuō)，也達(dá)不到所要求的性能。此外，設(shè)計(jì)時(shí)必須慎重考慮3層間的通信方法、通信頻度及數(shù)據(jù)量，這和提高各層的獨(dú)立性一樣，是3層C/S結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵問(wèn)題。

2 B/S結(jié)構(gòu)

在當(dāng)前Internet/Intranet領(lǐng)域，瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)是當(dāng)前非常流行的客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱(chēng)B/S結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖2，主要是利用不斷成熟的WWW瀏覽器技術(shù)，結(jié)合瀏覽器的多種腳本語(yǔ)言，用通用瀏覽器就實(shí)現(xiàn)了原來(lái)需要復(fù)雜的專(zhuān)用軟件才能實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)大功能，并節(jié)約了開(kāi)發(fā)成本，是一種全新的軟件體系結(jié)構(gòu)。

圖2 B/S結(jié)構(gòu)

B/S結(jié)構(gòu)是一種典型的3層結(jié)構(gòu)模式：表示層、處理層和數(shù)據(jù)層。表示層為瀏覽器。瀏覽器僅承擔(dān)網(wǎng)頁(yè)信息的瀏覽功能，以超文本格式實(shí)現(xiàn)信息的瀏覽和輸入，沒(méi)有任何業(yè)務(wù)處理能力；功能層由服務(wù)器承擔(dān)業(yè)務(wù)處理邏輯和頁(yè)面的存儲(chǔ)管理，接收客戶(hù)瀏覽器的任務(wù)請(qǐng)求，并根據(jù)任務(wù)請(qǐng)求類(lèi)型執(zhí)行相應(yīng)的事務(wù)處理程序；數(shù)據(jù)層由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器承擔(dān)數(shù)據(jù)處理邏輯，其任務(wù)是接收服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器提出的數(shù)據(jù)操作的請(qǐng)求，由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器完成數(shù)據(jù)的查詢(xún)、修改、統(tǒng)計(jì)、更新等工作，并把對(duì)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果提交給服務(wù)器。

2.1 B/S結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)

①操作使用簡(jiǎn)單。B/S最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以在任何地方進(jìn)行操作而不用安裝任何專(zhuān)門(mén)的軟件，只要有一臺(tái)能上網(wǎng)的電腦就能使用，客戶(hù)端零維護(hù)。系統(tǒng)的擴(kuò)展非常容易，只要能上網(wǎng)，再由系統(tǒng)管理員分配一個(gè)用戶(hù)名和密碼，就可以使用了。②維護(hù)和升級(jí)方式簡(jiǎn)單。B/S結(jié)構(gòu)的軟件只需要管理服務(wù)器就行了，所有的客戶(hù)端只是瀏覽器，根本不需要做任何維護(hù)。無(wú)論用戶(hù)的規(guī)模有多大，有多少分支機(jī)構(gòu)都不會(huì)增加任何維護(hù)升級(jí)的工作量，所有的操作只需要針對(duì)服務(wù)器進(jìn)行。如果是異地，只需要把服務(wù)器連接專(zhuān)網(wǎng)即可，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)、升級(jí)和共享。③成本降低，選擇更多。B/S結(jié)構(gòu)可以支持任何操作系統(tǒng)和瀏覽器，對(duì)系統(tǒng)性能和配置要求相對(duì)較低，既可以節(jié)省成本，對(duì)用戶(hù)而言，對(duì)操作系統(tǒng)和瀏覽器又有更多的選擇。

2.2 B/S結(jié)構(gòu)的劣勢(shì)

B/S模式也存在不足，表現(xiàn)在服務(wù)器負(fù)擔(dān)過(guò)重，尤其是在業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜和處理量大的情況下，服務(wù)器的處理能力成為影響系統(tǒng)效率的關(guān)鍵因素。另外，服務(wù)器也成為系統(tǒng)的瓶頸。具體表現(xiàn)在：①由于瀏覽器只是為了進(jìn)行WEB瀏覽而設(shè)計(jì)的，當(dāng)應(yīng)用于WEB系統(tǒng)時(shí)，許多功能不能實(shí)現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)起來(lái)比較困難。比如，通過(guò)瀏覽器進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)輸入，或進(jìn)行報(bào)表的應(yīng)答都是比較困難和不便的。②復(fù)雜的應(yīng)用構(gòu)造困難。雖然可以用ActiveX、Java等技術(shù)開(kāi)發(fā)較為復(fù)雜的應(yīng)用，但是相對(duì)于發(fā)展已非常成熟的一系列應(yīng)用工具來(lái)說(shuō)，這些技術(shù)的開(kāi)發(fā)復(fù)雜，并沒(méi)有完全成熟的技術(shù)供其使用。③HTTP可靠性低，有可能造成應(yīng)用故障，特別是對(duì)于管理者來(lái)說(shuō)，采用瀏覽器方式進(jìn)行系統(tǒng)的維護(hù)是非常不安全和不方便的。④WEB服務(wù)器成為數(shù)據(jù)庫(kù)的唯一客戶(hù)端，所有對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接都通過(guò)該服務(wù)器實(shí)現(xiàn)。WEB服務(wù)器同時(shí)要處理與客戶(hù)請(qǐng)求，以及與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)量大時(shí)，服務(wù)器端負(fù)載過(guò)重。⑤由于業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)程序一般由JavaScript、VBScript等嵌入式小程序?qū)崿F(xiàn)，分散在各個(gè)頁(yè)面里,難以實(shí)現(xiàn)共享，給升級(jí)和維護(hù)也帶來(lái)了不便。

3 C/S、B/S相結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)

為了克服B/S和C/S結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，在原有B/S體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，采用一種新的體系結(jié)構(gòu)，即C/S與B/S相結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖3。

圖3 B/S和C/S混合結(jié)構(gòu)

在C/S、B/S相結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)中，一些需要用Web處理的，滿(mǎn)足大多數(shù)訪(fǎng)問(wèn)者請(qǐng)求的功能界面(如信息發(fā)布查詢(xún)界面)采用B/S結(jié)構(gòu)，后臺(tái)只需少數(shù)人使用的功能應(yīng)用(如數(shù)據(jù)庫(kù)管理維護(hù)界面)采用C/S結(jié)構(gòu)?？蛻?hù)端發(fā)出HTTP請(qǐng)求到Web Server，Web Server將請(qǐng)求傳送給Web應(yīng)用程序。Web應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)請(qǐng)求傳送給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器將數(shù)據(jù)返回Web應(yīng)用程序，然后再由Web Server將數(shù)據(jù)傳送給客戶(hù)端。

采用這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于：①充分發(fā)揮了B/S與C/S體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)了兩者的不足。充分考慮用戶(hù)利益，保證瀏覽查詢(xún)者方便操作的同時(shí)也使得系統(tǒng)更新簡(jiǎn)單，維護(hù)簡(jiǎn)單靈活，易于操作。②信息發(fā)布采用B/S結(jié)構(gòu)，保持了瘦客戶(hù)端的優(yōu)點(diǎn)。裝入客戶(hù)機(jī)的軟件可以采用統(tǒng)一的WWW瀏覽器。而且WWW瀏覽器和網(wǎng)絡(luò)綜合服務(wù)器都是基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可以在所有的平臺(tái)上工作。③數(shù)據(jù)庫(kù)端采用C/S結(jié)構(gòu)，通過(guò)ODBC連接。這一部分只涉及到系統(tǒng)維護(hù)、數(shù)據(jù)更新等，不存在完全采用C/S結(jié)構(gòu)帶來(lái)的客戶(hù)端維護(hù)工作量大等缺點(diǎn)，并且在客戶(hù)端可以構(gòu)造非常復(fù)雜的應(yīng)用，界面友好靈活，易于操作，能解決許多B/S存在的固有的缺點(diǎn)。④對(duì)于原有基于C/S體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，可以非常容易地升級(jí)到這種體系結(jié)構(gòu)，只需開(kāi)發(fā)用于發(fā)布的WWW界面，可以保留原有的C/S結(jié)構(gòu)的某些子系統(tǒng)，充分地利用現(xiàn)有系統(tǒng)的資源，使得現(xiàn)有系統(tǒng)或資源無(wú)需大的改造即可以連接使用，保護(hù)了用戶(hù)以往的投資。⑤將服務(wù)器端劃分為Web服務(wù)器和Web應(yīng)用程序兩部分。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前單一的B/S結(jié)構(gòu)和C/S結(jié)構(gòu)由于它們固有的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，已經(jīng)很難滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)需要了，而更多的是根據(jù)具體的應(yīng)用需求設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)腂/S和C/S的混合結(jié)構(gòu)，從而發(fā)揮他們各自的優(yōu)勢(shì)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，只有這樣，才能適應(yīng)復(fù)雜多變的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合。

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