課程簡介
目標收益
了解主流的軟件設計方法，通過案例分析與實踐，幫助員工熟練掌握軟件架構與設計技能，規(guī)范開發(fā)流程；介紹常見的架構視圖、架構風格與架構模式，并結(jié)合風險驅(qū)動的方式進行架構設計與演化；解構架構模式，并結(jié)合實際案例講解各種架構模式的運用場景，使得學員能夠在項目開發(fā)中熟練運用架構模式，改善系統(tǒng)的整體架構；開創(chuàng)性地提出了宏觀視圖、微觀視圖與納米視圖的MMN架構設計過程與方法，結(jié)合軟件架構設計的諸多最佳實踐，整體地介紹架構設計過程；對優(yōu)良架構的特征進行分析，保證架構遵循簡單、一致和自治原則，設計出卓越的軟件架構； 結(jié)合真實案例，講解大型企業(yè)軟件系統(tǒng)的整體架構與設計；融匯貫通，體悟設計的本質(zhì)，打造高效、快速、主動
培訓對象
思想為體，方法為用，貫徹卓越軟件架構設計之精神，而非流于表面形式；提倡開放的設計觀，不局限于一種設計方法學，而是融匯貫通，取長補短；重視案例分析與實踐，提倡動手實驗，而非單純以講授性質(zhì)的培訓；通過真實案例的演練，熟悉開發(fā)過程與設計方法；編碼與設計，二者不可偏廢。沒有優(yōu)秀的個人設計能力，團隊就會成為無根之木，無法保證軟件的高質(zhì)量。必須幫助團隊的每個人都能熟練運用面向?qū)ο蟮姆治雠c設計能力，才能保證生產(chǎn)力的高效；培訓內(nèi)容由淺入深，覆蓋了軟件開發(fā)過程的大多數(shù)主流技能與方法，包括：OOAD、UML、RUP、 DDD、Refactoring、Design Patterns、Architecture Pat
課程大綱
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第一單元 架構與架構視圖 |
軟件架構是針對軟件系統(tǒng)、子系統(tǒng)以及模塊層次的設計過程，包括如何組織系統(tǒng)組件，管理組件之間關系以及指導設計的基本原則。 1. 架構的定義 （1）架構的概念與定義 IEEE對架構的定義。對組件的理解，對自治組件與服務的分析；組件與環(huán)境的關系。 案例分析：大型銀行與保險系統(tǒng)的客戶核心系統(tǒng)的架構演化，通過分析系統(tǒng)集成、部署以及系統(tǒng)間通信的方式，深入對架構的理解。 Kruchten對架構的定義。提出了架構風格的概念，并體現(xiàn)了架構演化的思想。結(jié)合Spring、Linux的設計思想，初步建立架構風格的基礎知識。 （2）識別可重用的架構資源 介紹架構資源元模型，分析開發(fā)期資源和運行期資源。通過案例介紹參考架構、架構風格與架構模式在軟件架構過程中的運用。 案例分析：商業(yè)智能SaaS平臺系統(tǒng)中，架構對整個系統(tǒng)設計的指導意義。以真實案例剖析對可重用資源的運用。例如在商業(yè)智能SaaS平臺中，選擇了SaleForce作為參考架構，對系統(tǒng)架構設計產(chǎn)生的影響。 2、架構視圖 （1）分而治之的設計原則 軟件系統(tǒng)的復雜度主要來自其規(guī)模。規(guī)模越大，復雜度越高，降低復雜度的最有效途徑就是縮小規(guī)模，解決之道就是“分而治之”，核心思想是關注點分離。 在架構設計中，通常運用“視圖”的概念對整個系統(tǒng)進行分解。通過不同涉眾不同角色的不同觀察視角，對系統(tǒng)進行劃分。 （2）架構視圖實例講解 a. Christine提出的架構視圖剖析，分別包括概念視圖、模塊視圖、執(zhí)行視圖與代碼視圖。 案例分析：圖像處理系統(tǒng)的架構視圖。對圖像處理系統(tǒng)進行系統(tǒng)分析，分別建立該系統(tǒng)的概念視圖、模塊視圖、執(zhí)行視圖與代碼視圖。 b. RUP 4+1視圖 介紹RUP 4+1視圖的組成以及各個視圖之間的關系。 案例分析：LSVT 4+1視圖架構規(guī)格說明書 一個真實的案例，展現(xiàn)了一個完全按照4+1視圖進行設計的軟件系統(tǒng)架構。 |
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第二單元 架構風格與參考架構 |
1、REST架構風格 REST描述了Web作為一個分布式超媒體的應用，相互鏈接的資源通過交換代表資源狀態(tài)的表述來進行通信。它 是WEB系統(tǒng)架構運用最為廣泛的架構風格。 案例分析：訂單管理系統(tǒng)的REST架構。通過案例講述如何在架構設計中運用REST架構。 2、基于消息的分布式架構 分布式架構是企業(yè)軟件系統(tǒng)主要采用的一種架構風格，通過使用基于消息的中間件完成消息的發(fā)送與接收，從而實現(xiàn)系統(tǒng)之間的集成，以及業(yè)務處理的異步模型。 案例：醫(yī)療衛(wèi)生知識庫系統(tǒng)。通過引入消息隊列改善系統(tǒng)架構的質(zhì)量。 3、數(shù)據(jù)為中心的軟件架構 一般的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)都分為三個步驟：Data Ingestion、Data Storage與Data Processing。在大數(shù)據(jù)處理中，這種模型體現(xiàn)得更為明顯。所有的軟件系統(tǒng)都離不開數(shù)據(jù)處理。此外，本節(jié)內(nèi)容還會講解MapReduce架構風格，剖析MapReduce的架構原理和最佳實踐。 案例：Twitter數(shù)據(jù)管理與分析，運用Apache HDFS、Flume、HIVE，完成對Twitter數(shù)據(jù)的管理與分析。 4、基于云的軟件架構 基于云的軟件架構可以分為三個層次，即SaaS，PaaS和IaaS。本節(jié)主要講解基于元數(shù)據(jù)的多租戶SaaS架構。 案例：商業(yè)智能SaaS平臺的整體架構 |
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第三單元 架構模式與應用實踐 |
1、分層架構模式與實踐 講解經(jīng)典的軟件分層架構。 2、微內(nèi)核架構模式與實踐 微內(nèi)核模式是架構模式中極為重要的一種模式，尤其是它劃分功能子集為核心功能子集的設計思想非常重要，但它的重要性卻常常被人忽略。 案例：商業(yè)智能SaaS平臺與Spring框架對微內(nèi)核模式的運用 3、管道-過濾器架構模式與實踐 若要實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的良好可擴展性，有效降低數(shù)據(jù)處理的算法復雜度，就需要運用管道-過濾器模式。 案例：商業(yè)智能SaaS平臺的核心算法 4、MVC架構模式與實踐 MVC架構模式是最常用的架構模式，體現(xiàn)了關注點分離的架構原則。在介紹MVC模式的同時，還將深入分析與比較MVC模式與MVP模式之間的異同。 案例：Ruby On Rails的MVC架構 5、CQRS架構模式與實踐 CQRS模式即命令查詢職責分離模式，是DDD中基于事件的讀寫分離架構模式。將業(yè)務邏輯建模為狀態(tài)機模型，并利用松散耦合的命令與事件機制，采用異步模型改善系統(tǒng)整體性能。 案例：會議注冊與管理系統(tǒng)的CQRS架構 |
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第四單元 架構核心原則與設計策略 |
1、設計簡單的架構 （1）設計的意圖：通過清晰地表達設計意圖，以簡化系統(tǒng)的整體架構，并有利于設計者與開發(fā)者之間的溝通。 案例分析：Ruby On Rails的架構設計 （2）保證系統(tǒng)足夠小，促進恰如其分的架構設計 （3）分而治之與關注點分離：遵循“關注點分離”的架構原則，將架構的分離策略分為縱橫分離與內(nèi)外分離。 （4）如何化繁為簡：通過專注實體的職責，整體分析系統(tǒng)目標、范圍與核心概念；并通過抽象簡化簡化整個系統(tǒng)的模型。 （5）設計的演進：通過具體案例講解如何運用風險驅(qū)動進行架構的設計與演化。 2、設計一致的架構 （1）設計風格的一致性：合理運用前面講到的架構風格，針對不同場景做出正確的架構決策。分析基于約束對架構風格的驅(qū)動設計方式。 （2）概念的一致性：如何通過業(yè)務分析甄別領域概念，對整個系統(tǒng)的領域邏輯進行建模，并利用抽象簡化模型。通過引入DDD的概念，以確定一致的設計概念，以便于開發(fā)團隊的溝通和協(xié)作。 （3）解決方案的一致性：要求在系統(tǒng)設計時，確保針對同一個問題域采用一致的解決方案。 （4）路線圖：確定產(chǎn)品線，制定路線圖，作為保證一致架構的高層藍圖。 3、設計自治的架構 （1）最小完備特征：設計最小完備的對象、組件與服務。通過識別設計特征來判斷實體是否符合最小完備原則。 （2）自我履行特征：設計智能有意識的對象，可以通過從調(diào)用端和提供行為的一方雙向地分析，以改善職責的分配。 （3）穩(wěn)定空間特征：合理的封裝，維持實體的邊界，并提供開放空間以滿足系統(tǒng)整體架構的可擴展性。劃定軟件系統(tǒng)的邏輯邊界與物理邊界，保證系統(tǒng)的可重用性。 （4）獨立進化特征：通過引入契約和接口，制定規(guī)范，以設計具有可進化性的系統(tǒng)。在設計時，考慮新舊版本的兼容性，為系統(tǒng)建立防腐層隔離變化。 |
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第五單元 MMN架構設計過程 |
MMN架構設計過程是指對系統(tǒng)架構從宏觀、微觀與納米層面的整體設計過程。這是一個迭代和演進的設計過程，通過自頂向下結(jié)合自下而上的方式，對整個軟件系統(tǒng)進行分析與設計，保證整個軟件系統(tǒng)滿足功能需求與質(zhì)量屬性。 1、宏觀視圖的架構因素與設計過程 （1）定義架構概圖：包括調(diào)查架構資源，明確架構的目標，根據(jù)架構目標做出重要的設計決策，并分析主要的用例場景，以建立一個粗略的架構概圖。 案例分析：企業(yè)應用套件的架構概圖 （2）架構全局分析：識別架構風險，并確定風險優(yōu)先級。然后根據(jù)識別出來的風險編寫架構因素表，制訂具體的架構策略。同時確定整個系統(tǒng)的關鍵場景。 案例分析：遠程訪問的架構策略 （3）構建概念模型：確定技術框架與技術選型，識別并分析軟件產(chǎn)品的設計約束，從而確定架構風格，并根據(jù)具體場景運用架構模式。 案例分析：CIMS架構概念模型 （4）建立系統(tǒng)的邏輯視圖和物理視圖 案例分析：集團智能信息輔助系統(tǒng)的架構概念模型 2、微觀視圖的架構因素與設計過程 （1）細化邏輯視圖：進行領域分析，確定系統(tǒng)的應用邏輯架構與業(yè)務邏輯架構，并設計整個系統(tǒng)的模塊視圖； 案例分析：汽車零售管理系統(tǒng)領域分析 案例分析：商業(yè)智能SaaS平臺邏輯架構 （2）細化物理視圖：執(zhí)行運行時分析，確定通信機制和資源分配，并以此為根據(jù)設計部署視圖和執(zhí)行視圖 案例分析：燃氣集團解決方案 3、納米視圖的架構因素與設計過程 （1）構建設計模型：講解職責驅(qū)動設計，通過角色、職責與協(xié)作完成對象的職責分配，并通過識別變化點，利用抽象對變化進行封裝，以及合理運用設計模式。 案例分析：數(shù)據(jù)分析器 案例分析：商業(yè)智能SaaS平臺引擎設計 （2）代碼視圖：包括確定部署組件、配置管理、持續(xù)集成等與代碼級別有關的內(nèi)容。 案例分析：集團智能信息輔助系統(tǒng)的代碼視圖 案例分析：商業(yè)智能SaaS平臺的代碼視圖 |
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第六單元 大型軟件系統(tǒng)體系架構 |
1、在線零售商集成解決方案 整個系統(tǒng)牽涉到電子商務、庫存管理、呼叫中心、郵件服務等多個系統(tǒng)的集成。該解決方案通過運用分布式系統(tǒng)的最佳實踐，運用基于消息的中間件，對系統(tǒng)進行整體設計，使得系統(tǒng)能夠高質(zhì)量地支撐在線零售商的核心業(yè)務。 2、銀行保險客戶核心支撐系統(tǒng)真實案例，是某大型金融集團的客戶核心支撐系統(tǒng)，需要支持的業(yè)務系統(tǒng)多達數(shù)十個，且具有不同的業(yè)務，部署在不同的平臺。如何通過合理地設計，運用ESB和REST對整個系統(tǒng)進行集成。 |
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第一單元 架構與架構視圖 軟件架構是針對軟件系統(tǒng)、子系統(tǒng)以及模塊層次的設計過程，包括如何組織系統(tǒng)組件，管理組件之間關系以及指導設計的基本原則。 1. 架構的定義 （1）架構的概念與定義 IEEE對架構的定義。對組件的理解，對自治組件與服務的分析；組件與環(huán)境的關系。 案例分析：大型銀行與保險系統(tǒng)的客戶核心系統(tǒng)的架構演化，通過分析系統(tǒng)集成、部署以及系統(tǒng)間通信的方式，深入對架構的理解。 Kruchten對架構的定義。提出了架構風格的概念，并體現(xiàn)了架構演化的思想。結(jié)合Spring、Linux的設計思想，初步建立架構風格的基礎知識。 （2）識別可重用的架構資源 介紹架構資源元模型，分析開發(fā)期資源和運行期資源。通過案例介紹參考架構、架構風格與架構模式在軟件架構過程中的運用。 案例分析：商業(yè)智能SaaS平臺系統(tǒng)中，架構對整個系統(tǒng)設計的指導意義。以真實案例剖析對可重用資源的運用。例如在商業(yè)智能SaaS平臺中，選擇了SaleForce作為參考架構，對系統(tǒng)架構設計產(chǎn)生的影響。 2、架構視圖 （1）分而治之的設計原則 軟件系統(tǒng)的復雜度主要來自其規(guī)模。規(guī)模越大，復雜度越高，降低復雜度的最有效途徑就是縮小規(guī)模，解決之道就是“分而治之”，核心思想是關注點分離。 在架構設計中，通常運用“視圖”的概念對整個系統(tǒng)進行分解。通過不同涉眾不同角色的不同觀察視角，對系統(tǒng)進行劃分。 （2）架構視圖實例講解 a. Christine提出的架構視圖剖析，分別包括概念視圖、模塊視圖、執(zhí)行視圖與代碼視圖。 案例分析：圖像處理系統(tǒng)的架構視圖。對圖像處理系統(tǒng)進行系統(tǒng)分析，分別建立該系統(tǒng)的概念視圖、模塊視圖、執(zhí)行視圖與代碼視圖。 b. RUP 4+1視圖 介紹RUP 4+1視圖的組成以及各個視圖之間的關系。 案例分析：LSVT 4+1視圖架構規(guī)格說明書 一個真實的案例，展現(xiàn)了一個完全按照4+1視圖進行設計的軟件系統(tǒng)架構。 |
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第二單元 架構風格與參考架構 1、REST架構風格 REST描述了Web作為一個分布式超媒體的應用，相互鏈接的資源通過交換代表資源狀態(tài)的表述來進行通信。它 是WEB系統(tǒng)架構運用最為廣泛的架構風格。 案例分析：訂單管理系統(tǒng)的REST架構。通過案例講述如何在架構設計中運用REST架構。 2、基于消息的分布式架構 分布式架構是企業(yè)軟件系統(tǒng)主要采用的一種架構風格，通過使用基于消息的中間件完成消息的發(fā)送與接收，從而實現(xiàn)系統(tǒng)之間的集成，以及業(yè)務處理的異步模型。 案例：醫(yī)療衛(wèi)生知識庫系統(tǒng)。通過引入消息隊列改善系統(tǒng)架構的質(zhì)量。 3、數(shù)據(jù)為中心的軟件架構 一般的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)都分為三個步驟：Data Ingestion、Data Storage與Data Processing。在大數(shù)據(jù)處理中，這種模型體現(xiàn)得更為明顯。所有的軟件系統(tǒng)都離不開數(shù)據(jù)處理。此外，本節(jié)內(nèi)容還會講解MapReduce架構風格，剖析MapReduce的架構原理和最佳實踐。 案例：Twitter數(shù)據(jù)管理與分析，運用Apache HDFS、Flume、HIVE，完成對Twitter數(shù)據(jù)的管理與分析。 4、基于云的軟件架構 基于云的軟件架構可以分為三個層次，即SaaS，PaaS和IaaS。本節(jié)主要講解基于元數(shù)據(jù)的多租戶SaaS架構。 案例：商業(yè)智能SaaS平臺的整體架構 |
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第三單元 架構模式與應用實踐 1、分層架構模式與實踐 講解經(jīng)典的軟件分層架構。 2、微內(nèi)核架構模式與實踐 微內(nèi)核模式是架構模式中極為重要的一種模式，尤其是它劃分功能子集為核心功能子集的設計思想非常重要，但它的重要性卻常常被人忽略。 案例：商業(yè)智能SaaS平臺與Spring框架對微內(nèi)核模式的運用 3、管道-過濾器架構模式與實踐 若要實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的良好可擴展性，有效降低數(shù)據(jù)處理的算法復雜度，就需要運用管道-過濾器模式。 案例：商業(yè)智能SaaS平臺的核心算法 4、MVC架構模式與實踐 MVC架構模式是最常用的架構模式，體現(xiàn)了關注點分離的架構原則。在介紹MVC模式的同時，還將深入分析與比較MVC模式與MVP模式之間的異同。 案例：Ruby On Rails的MVC架構 5、CQRS架構模式與實踐 CQRS模式即命令查詢職責分離模式，是DDD中基于事件的讀寫分離架構模式。將業(yè)務邏輯建模為狀態(tài)機模型，并利用松散耦合的命令與事件機制，采用異步模型改善系統(tǒng)整體性能。 案例：會議注冊與管理系統(tǒng)的CQRS架構 |
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第四單元 架構核心原則與設計策略 1、設計簡單的架構 （1）設計的意圖：通過清晰地表達設計意圖，以簡化系統(tǒng)的整體架構，并有利于設計者與開發(fā)者之間的溝通。 案例分析：Ruby On Rails的架構設計 （2）保證系統(tǒng)足夠小，促進恰如其分的架構設計 （3）分而治之與關注點分離：遵循“關注點分離”的架構原則，將架構的分離策略分為縱橫分離與內(nèi)外分離。 （4）如何化繁為簡：通過專注實體的職責，整體分析系統(tǒng)目標、范圍與核心概念；并通過抽象簡化簡化整個系統(tǒng)的模型。 （5）設計的演進：通過具體案例講解如何運用風險驅(qū)動進行架構的設計與演化。 2、設計一致的架構 （1）設計風格的一致性：合理運用前面講到的架構風格，針對不同場景做出正確的架構決策。分析基于約束對架構風格的驅(qū)動設計方式。 （2）概念的一致性：如何通過業(yè)務分析甄別領域概念，對整個系統(tǒng)的領域邏輯進行建模，并利用抽象簡化模型。通過引入DDD的概念，以確定一致的設計概念，以便于開發(fā)團隊的溝通和協(xié)作。 （3）解決方案的一致性：要求在系統(tǒng)設計時，確保針對同一個問題域采用一致的解決方案。 （4）路線圖：確定產(chǎn)品線，制定路線圖，作為保證一致架構的高層藍圖。 3、設計自治的架構 （1）最小完備特征：設計最小完備的對象、組件與服務。通過識別設計特征來判斷實體是否符合最小完備原則。 （2）自我履行特征：設計智能有意識的對象，可以通過從調(diào)用端和提供行為的一方雙向地分析，以改善職責的分配。 （3）穩(wěn)定空間特征：合理的封裝，維持實體的邊界，并提供開放空間以滿足系統(tǒng)整體架構的可擴展性。劃定軟件系統(tǒng)的邏輯邊界與物理邊界，保證系統(tǒng)的可重用性。 （4）獨立進化特征：通過引入契約和接口，制定規(guī)范，以設計具有可進化性的系統(tǒng)。在設計時，考慮新舊版本的兼容性，為系統(tǒng)建立防腐層隔離變化。 |
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第五單元 MMN架構設計過程 MMN架構設計過程是指對系統(tǒng)架構從宏觀、微觀與納米層面的整體設計過程。這是一個迭代和演進的設計過程，通過自頂向下結(jié)合自下而上的方式，對整個軟件系統(tǒng)進行分析與設計，保證整個軟件系統(tǒng)滿足功能需求與質(zhì)量屬性。 1、宏觀視圖的架構因素與設計過程 （1）定義架構概圖：包括調(diào)查架構資源，明確架構的目標，根據(jù)架構目標做出重要的設計決策，并分析主要的用例場景，以建立一個粗略的架構概圖。 案例分析：企業(yè)應用套件的架構概圖 （2）架構全局分析：識別架構風險，并確定風險優(yōu)先級。然后根據(jù)識別出來的風險編寫架構因素表，制訂具體的架構策略。同時確定整個系統(tǒng)的關鍵場景。 案例分析：遠程訪問的架構策略 （3）構建概念模型：確定技術框架與技術選型，識別并分析軟件產(chǎn)品的設計約束，從而確定架構風格，并根據(jù)具體場景運用架構模式。 案例分析：CIMS架構概念模型 （4）建立系統(tǒng)的邏輯視圖和物理視圖 案例分析：集團智能信息輔助系統(tǒng)的架構概念模型 2、微觀視圖的架構因素與設計過程 （1）細化邏輯視圖：進行領域分析，確定系統(tǒng)的應用邏輯架構與業(yè)務邏輯架構，并設計整個系統(tǒng)的模塊視圖； 案例分析：汽車零售管理系統(tǒng)領域分析 案例分析：商業(yè)智能SaaS平臺邏輯架構 （2）細化物理視圖：執(zhí)行運行時分析，確定通信機制和資源分配，并以此為根據(jù)設計部署視圖和執(zhí)行視圖 案例分析：燃氣集團解決方案 3、納米視圖的架構因素與設計過程 （1）構建設計模型：講解職責驅(qū)動設計，通過角色、職責與協(xié)作完成對象的職責分配，并通過識別變化點，利用抽象對變化進行封裝，以及合理運用設計模式。 案例分析：數(shù)據(jù)分析器 案例分析：商業(yè)智能SaaS平臺引擎設計 （2）代碼視圖：包括確定部署組件、配置管理、持續(xù)集成等與代碼級別有關的內(nèi)容。 案例分析：集團智能信息輔助系統(tǒng)的代碼視圖 案例分析：商業(yè)智能SaaS平臺的代碼視圖 |
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第六單元 大型軟件系統(tǒng)體系架構 1、在線零售商集成解決方案 整個系統(tǒng)牽涉到電子商務、庫存管理、呼叫中心、郵件服務等多個系統(tǒng)的集成。該解決方案通過運用分布式系統(tǒng)的最佳實踐，運用基于消息的中間件，對系統(tǒng)進行整體設計，使得系統(tǒng)能夠高質(zhì)量地支撐在線零售商的核心業(yè)務。 2、銀行保險客戶核心支撐系統(tǒng)真實案例，是某大型金融集團的客戶核心支撐系統(tǒng)，需要支持的業(yè)務系統(tǒng)多達數(shù)十個，且具有不同的業(yè)務，部署在不同的平臺。如何通過合理地設計，運用ESB和REST對整個系統(tǒng)進行集成。 |
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