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软件分层
介绍
通过将软件系统划分为不同的层次,每一层都有特定的功能和职责,以实现模块化,可维护和可扩展的软件架构
这种分层设计有助于提高系统的可理解性,降低耦合度,并促进团队协作
举例
类的继承
- 子类和基类,两者类型相互独立
- 子类可以共享基类的功能，并在此基础上添加、修改或扩展功能,从而建立出类之间的层次关系
虚拟文件系统
- 虚拟文件系统是一个抽象层，它提供了一个统一的接口，使得操作系统和应用程序能够访问不同种类的文件系统，而不需要关心底层文件系统的具体实现
- 通过struct file指针,指向不同的硬件:
线程接口封装
- 我们之前模拟封装c++的线程库时,是使用回调的方式,在构造函数内部调用传进来的函数指针线程库接口模拟封装(使用参数包接受参数,2种方法)-CSDN博客
- 这就将线程定义和其工作函数进行分层,二者耦合度很低,代码仅通过回调的方式将两者联系在一起
虚拟地址空间
虚拟地址空间属于更高层次的抽象,它隐藏了底层硬件的细节,为应用程序提供了一种独立于实际物理硬件的地址空间
他内部存在着嵌套关系的分层结构:
除此之外,分层也可以是并列关系
- 每个程序都认为自己独立拥有内存空间,从而在逻辑上将每个程序进行分层
- 同时,虚拟地址空间内部分出了不同区域,这也属于软件分层
总结
软件分层可以在数据结构/软件逻辑上进行分层，大多数是两者都有
这样分出了各个模块，让代码的耦合度降低了，在维护时也更加容易
为什么是层状的
软件分层
可以将大项目分成多个小模块，写和维护都容易
- 如果需要修改或扩展系统的功能，只需关注特定层次，而不必涉及整个系统
高内聚，低耦合是代码要实现的目标
- 模块内的高内聚使得修改和维护变得更加容易，而低耦合减少了模块之间的依赖，使得修改一个模块时不会波及到其他模块
网络协议
原因
除了是因为整个网络项目规模太大了，需要我们分模块
还因为"协议是由问题产生的"，问题是层状的，协议自然也是
梳理协议顺序
要运输数据，首先面临的最基础的问题就是，如何将数据在两个相连节点之间传输,有了这第一步,才会有在两个相距甚远的主机之间传输的可能性
相连节点
- 指在网络拓扑结构中，这两个节点之间直接通过一条物理链路或网络连接相连
- 这种连接方式称为点对点连接
- 点对点连接可以通过不同的物理介质和连接方式来实现
- 比如:以太网直连(比如通过网线),通过wifi连接,形成点对点链路(通过光纤,电缆等实现)等方式
有了这个可能性,我们还需要探讨如何真正实现
- 可以跳转的设备很多,怎么选择路径呢?而且如何知道自己已经到达目标主机了呢?
- 就需要一个唯一标识,来区分每一台主机,也就是解决定位主机的问题
两个问题都解决后，我们从技术层面上可以运输到目标主机了
- 但怎么确保一定能做到呢，就来到可靠性的问题
- 也就是制定[传输数据时如果出错]的预备方案,确保让可靠的数据源发送成功
当我们可以可靠地运输数据后，也就该思考下一步，数据到位后要干什么，总不能运到就不管了吧
- 也就有了应用层面上的设计,为传输的数据赋予实际意义
协议分层
引入
- 既然网络协议是分层的,那么其他协议也可能会是分层设计
- 我们已经有了协议的认知,以及分层的好处,下面就来看看协议是如何实现分层的
- 我们以打电话为例(当然这里只是简单的两层,实际的网络通信会更加复杂, 需要分更多的层次)
示例
下面是两个人通过座机交流:
实际上
我们可以通过前面学习的知识分析出 -- 两个人并没有直接交流,是借助了电话这个设备才成功交流
- a的声音被电话接收，电话通过压缩，编码，加密音频等行为，最后转换为光电信号
- 光电信号以电话之间的通信协议，传输给c的电话
- 然后c的电话进行一系列处理，将光电信号转换为音频并播放出来
逻辑上
- 但是在逻辑上我们认为,我们是直接和对方交流的(因为逻辑上人与电话无法交流,总不会出现c的电话直接来找a交流吧(瘫))
- 所以人与人被划分为同一层
- 而电话本身就要进行交流(将光电信号传给对方),所以电话也分为一层
制定出协议
所以,我们针对划分出的这两层,制定对应的协议
- 人与人,规定用某种相同语言交流
- 电话之间,制定某种协议
而连接这两层的,就是听筒(相当于听筒是接口),这就实现了高内聚,低耦合的要求
- 这样进行分层后,一层有问题,不会影响上下层
- 即使换了说其他语言的人 / 换了设备(也可以说是更换了协议) ,依然可以沟通
- 所以,分层可以让维护成本大大降低
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