SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘要：本文首先简要地分析了分层架构在信息化系统设计中的优越性,并以此为依据,讨论了分层技术在计算机软件设计中的应用场景。希望本论文能为复杂的信息化系统设计思想提供一定的参考。
关键词：分层设计；计算机软件设计；软件架构
Application of Layered Technology in Information System Design
LI Haolai
(Shanghai Eqi Robot Technology Co.,Ltd.,Shanghai 201613)
【Abstract】：This paper first briefly analyzes the advantages of layered architecture in information system design,and based on this,discusses the application scenarios of layered technology in computer software design.It is hoped that this paper can provide some reference for the design idea of complex information system.
【Key words】：layered design;computer software design;software architecture
0引言
随着网络信息技术的飞速发展,信息化系统也日趋复杂,软件开发的方式和结构也发生了巨大的变化,从最初的单层开发到现在的多角度的分层设计。在此背景下,合理运用多层次设计技术可以大幅度提高软件的开发效率,多角度的分层设计技术也可以大幅度拓展系统的灵活性,满足业务不断变化的需求。此外多层次技术也可以保证不同系统之间的边界更加明确,从而有利于软件的推广和维护。在软件开发过程中,多层次技术可以充分发挥其优点,并且相对于传统的技术来说,它更具更好的灵活性和适应性,因而在软件开发中受到越来越多的关注。
1分层技术相关分析
分层技术对计算机软件的设计起到了非常积极的促进作用,能够为软件开发起到指导和规范作用,是软件架构设计的一个基本思想,使软件的功能能够得到更好的实现,从而满足用户的业务需求。
1.1分层技术的含义
在进行计算机软件的设计和开发时,必须对分层技术的基本原理有一个清晰的认识,这样可以使分层技术在信息化系统的设计和开发中得到更好的利用。分层技术并不只是软件开发的概念,在实际的硬件开发、机械设计中也常常有分层技术,不过软件界的分层设计更多的考虑逻辑的严密性、数据的整合性、时序的有效性等因素,情况也更加复杂。在计算机软件设计中,分层设计就是将复杂的信息化系统展开成不同的、并行的、可叠加的业务或者是技术层次,各个层次都有其自身的逻辑实现,每个层次都有其自身的业务流程,都有其自身的数据管理结构,层次与层次之间接口分明,运行逻辑相互独立,因此每个层次的开发看起来像是一个独立的子系统,但实际上并不是完全的分开,而是通过接口相互连接,形成了一个完整的体系。在信息化系统的开发中,分层技术的应用最为广泛,而在软件体系结构的设计和开发中,接口的定义和各种设计模式是整个系统的核心。复杂的信息化系统通过定义清晰的接口规范,灵活应用不同设计模式,构建起整个软件体系的大框架,从而奠定高度灵活的软件架构体系[1]。
1.2分层技术的特征
随着时代的发展,电脑使用者对信息化系统的要求日益提高,电脑的开发技术也随之发生变化,以适应现实生活的需要。比如,我们通常使用的层次技术,它可以保证信息化系统正常工作,从而使整个系统更加灵活。
1.2.1拓展性
采用分层技术,既能充分体现计算机软件在实际应用中的作用,又能逐步推动计算机软件的更新与优化,扩展和充实了计算机的性能,从而使计算机的性能不断提高。同时,在采用分层技术时,可以将复杂的计算机系统进行分解,并将其细化、修改,使其成为一个完整的体系,从而有效地完成任务。
1.2.2独立性
采用分层技术进行计算机软件的开发,使各层软件能够相互独立地发展,可以有效地防止某个层面的问题对整个系统产生影响。比如,可以为各个层级单独设定一套标准接口,确保各个层级间的连接得以实现,而且各个层级间的交互作用仅仅通过接口来实现。当你想要优化一个级别的时候,只需要在这个级别或者这个级别上进行一个简单的操作,就可以大大简化这个过程,降低软件的依赖程度[2]。
1.2.3灵活性
层次化技术的一个特征就是灵活度,采用分层技术可以对系统的功能进行科学的划分,最关键的是,在对某个层次进行调整时,不会对其他层次的操作造成任何影响,从而弥补了传统软件开发的缺陷,减轻了工作的压力[3]。
2分层技术的应用优势分析
分层技术是目前较为成熟的一种软件开发技术,它可以简化整个设计流程,提高软件的开发效率。总体上,层次技术的应用优点可以概括为以下几点：
2.1可以大幅度提升软件的开发效率
计算机软件的设计是一个复杂的系统工程,其涉及到的内容繁杂,业务方向的需求也往往形式多变,因此需要整体考虑系统架构的各个方面,对此进行仔细的设计和规划,而传统的软件设计方式只从一个点入手,则很难通盘考虑各个方面的关联性。对于复杂的业务逻辑,系统各方面又常常相互影响,存在较强的相关性,导致整个设计过程的复杂剧增,设计耗时更久。而采用分层技术,则可以改变原有的软件开发体制,根据业务需求来建立新的软件架构,定义软件架构的各个层级,同时对各个层级的关系进行合理的规划,这样可以使得软件的复杂度仅仅收敛于层内,大大缩短了软件的开发时间,提高了软件的开发效率。
2.2可扩展性更强
将分层技术运用到软件设计中,可以使设计的软件具备多层特性,而且每一层都有自己独特的方法,可以针对不同的问题进行处理,如果要改变一个级别,那么就可以改变这个级别的级别,这样就可以让程序更加灵活,更加方便地提高系统的性能。
具有更大的扩展性,通过这种技术,软件可以表现出多个层面的特征,每个层面都有自己独特的解决问题的方法。在特定的软件开发过程中,要对某个级别进行修改和优化,只需对其所属的上层进行修改就可以实现。从而有效地防止了整个系统的结构变化,从而提高了系统的开发效率。本文提出的基于分层技术的方法,它能够提高软件开发的扩展性,并在总体架构不变的情况下,对某个级别进行扩展和优化,从而提高整个系统的性能[4]。
2.3提高接口的无缝对接
在特定的层次化技术中,可以扩展界面的功能层级,从而为自主开发的软件奠定基础。同时,通过标准接口,可以有效提高无缝对接的级别。
3以多层结构模式为基础的软件开发优势
计算机软件开发的首要目的是使软件产品的设计质量达到一定的标准,使之符合用户的功能需求。基于组件的软件开发,可以充分利用经过测试的组件,实现软件系统的构建。这样可以大大缩短研发周期,同时也可以保证新产品的性能和品质。通过对各个层次组件模块的应用,使底层组件与实体组件之间相互关联,为系统的正常工作提供通用算法。从系统的角度来看,电脑软件的结构没有层级,上下层是互相依存的。实现了分层发展的计算机系统,同时也是一个多层次的组件。采用分层技术进行计算机软件开发,既能使系统的设计达到逐步抽象的目标,又能把复杂的系统分解为软件系统。采用分层技术实现的软件控制,在扩展和稳定方面都有很大的优越性。当某个层次的功能发生变化时,它只会和上层的联系在一起,而不会对整个系统造成任何负面的影响。分层模型既可以达到软件重用的目的,又可以保证软件的独立自主开发,如图1所示即为分层系统的结构[5]。
4信息化系统开发中应用分层技术需要注意的问题
4.1完善接口规范问题
在采用分层技术的初期,必须明确其结构与类别间的复杂关系,并对其进行再检验。通常,各程序间的耦合程度不得超过10%,因此必须做好各层间的设计工作。在具有分布式特性的软件中,对界面的处理有特定的需求,因此必须根据设计目标来实现。例如,根据EJB的设计准则,对RENOTE接口进行了设计。在接口层的设计中,不仅要考虑到开发的要求和平台,还要根据业务的需求来选择适合于实际的方案和目标,简化了程序间的联系。有些具体的部分无需特别关注,但必须保证业务的理由是简单的。如果数据传输量太大,就必须对数据对象进行合理的封装,在设计的时候要保持客观、清醒的态度,借鉴其他平台的成功经验,根据自己的实际情况,制定出一套适合自己的方案。此外,还必须考虑到传输的频率和效果,避免频繁的运行,减少了终端的系统开销,减少了数据的开销,并从实际的角度进行了优化[6]。
4.2数据安全管理问题
数据的安全管理可以分为数据库安全管理、层内的数据安全管理、层间的数据安全管理。通常层间的数据安全和数据库的安全尤为突出。在实际应用中,数据库的安全管理却是实实在在的问题。例如：在特定数据库的管理中,由于数据库没有进行相应的维护与修复,从而使数据库出现了明显的缺陷,比如数据丢失、数据损坏、病毒入侵等问题。在软件架构设计时,需要针对数据库的安全提供清晰的规范,制定相应的管理手册和使用规定。层间数据安全管理往往要考虑不同操作系统之间,不同业务系统之间的跨网络调用,需要制定信息加密机制。
4.3软件编码的规范问题
软件开发者在编写代码的过程中出现的一些不规范的现象,会导致软件开发过程中的混乱程度加剧,甚至于不遵循设计好的分层架构,从而影响到整个信息化系统的质量和效果。具体表现为：(1)没有遵循接口标准,自定义新的编程接口,而自定义的接口又没有通盘考虑系统的可适应性,造成信息化系统运行故障。(2)代码编写没有规范,自由使用全局变量、内存指针、幻数等硬编码、注释不清晰的现象,造成代码的可读性差、可维护性弱等情况,在后期系统的维护中,造成质量事故和较大的运维成本。(3)没有理解透架构的设计思路,开发者不了解分层技术,对软件的高内聚、低耦合的思想理解不够深入,在编写代码中不铭记此思路,造成各个代码模块的粘连性强,代码无法继续优化和完善[7]。
5信息化系统设计中分层技术的应用
随着软件开发复杂度的不断增加,开发人员对开发质量和开发效率的要求越来越高,而分层技术的出现正好符合了这一要求。传统的软件开发过程采用单向的方法,既不能保证软件的开发速度,也不能保证系统的稳定,从而促进了软件的多层次、多元化的发展。经过多年的实践,分层设计已发展到二、三层,并根据具体情况将其划分为四、五层。分层技术在计算机软件设计中的运用,主要表现为以下几点：
5.1双层技术的应用
这就是分层技术的基础,每一层的高级技术都是建立在两层技术的基础上,不断的完善和发展。在这个分层技术里面,最基础的两个层面就是服务器和客户端。采用两层技术进行计算机软件的设计和开发,客户机可以为用户提供一种可控制的接口,在收到用户的操作命令后,通过网络向服务器发送命令,由服务器对其进行分析和处理,再把结果反馈给客户,以达到用户的要求。在这种双重结构下,系统的安全问题是两层技术能否顺利运转的关键,尽管两层技术在操作上相对简单,但它的数量有限,一旦用户数量太多,服务器的运算速度就会大大增加,从而产生错误,因此,在精度高的情况下,双层技术并不适合于软件设计。为了解决这个问题,业界的许多专家和学者都在进行着深入的研究,认为可以通过两层C/S的方式来解决这个问题,从而减少软件的开发费用[8]。
5.2三层技术的应用
三层技术是二层技术的雏形,它在原有的体系结构层面上添加了一层处理层,它可以迅速地处理客户机所生成的数据,并将所处理的数据传输到服务器。三层架构中,简化了服务器的处理功能,并将其替换为处理层,只需进行数据的存储,再加上处理层,可以减少服务器的负担,从而减少购买服务器的费用,因此三层技术具有更高的性价比。如图2所示,即为三层架构的原理及作用。在三个层次上,有一个表示层次,即界面层,用户可以与系统交互,并处理用户的要求,服务层可以执行各种服务逻辑,其功能模块应该与表示层相应；尽管三层技术在实际应用中可能有一些缺陷,但是它的各项性能都比两层技术有很大的提高[9]。
5.3中间件技术的应用
它是一种较为特殊的分层技术,可以用于管理计算机数据和网络通讯的软件,可以加入到客户机与服务器之间。因为中间件是两个不同的平台,所以不会被其他层次的系统所干扰,所以有了中间件,可以极大地提高软件的开发速度[10]。
6结语
因此,在信息化系统的设计中,采用分层技术,既可以提高软件的设计速度,又可以大大缩短软件的开发周期,提高软件的整体性能。在今后的一段时间里,应该加强对分层技术的研究,除了对已有的技术进行改进和完善以外,还要开发新的技术,以便更好地为计算机软件的设计服务。
参考文献
[1]梁智良.探讨分层技术在计算机软件设计中的应用[J].数字化用户,2017,23(34):139.
[2]朱延庆.探讨分层技术在计算机软件开发中的应用[J].电子技术与软件工程,2015(23):53-54.
[3]陈艺丹.分层技术在计算机软件开发中的应用[J].电子测试,2016(16):79-80.
[4]蒋峰.分层技术在计算机软件开发中的应用探讨[J].电脑编程技巧与维护,2015(18):21-22.
[5]钟德超.探讨分层技术在计算机软件开发中的应用[J].信息与电脑(理论版),2016(05):53+63.
[6]籍慧文.分层技术在计算机软件设计中的应用[J].电脑迷,2017(02):63.
[7]杜鹃,曹建春.浅谈信息化技术在分层教学中的应用[J].新教育时代电子杂志(教师版),2020(7):166-167.
[8]师鹏.分层技术在计算机软件开发中的应用[J].无线互联科技,2020,17(4):44-45.
[9]段永梅.浅谈分层技术在计算机软件开发中的应用[J].明日,2021(22):105.
[10]冷艳萍.浅析分层技术在计算机软件开发中的应用[J].农村经济与科技,2021,32(20):303-305.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jisuanjilunwen/41536.html
