10個(gè)常見(jiàn)的軟件架構(gòu)模式
[導(dǎo)讀]想知道如何設(shè)計(jì)大型企業(yè)級(jí)的系統(tǒng)嗎？在開(kāi)始主要的代碼開(kāi)發(fā)之前，我們必須選擇一種合適的體系架構(gòu)，它將為我們提供所需的功能和質(zhì)量屬性。因此，在將它們應(yīng)用到我們的設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該先了解不同的體系結(jié)構(gòu)。-???什么是架構(gòu)模式???-根據(jù)維基百科，架構(gòu)模式是在給定上下文中解決軟件架構(gòu)中常見(jiàn)問(wèn)題...
想知道如何設(shè)計(jì)大型企業(yè)級(jí)的系統(tǒng)嗎？在開(kāi)始主要的代碼開(kāi)發(fā)之前，我們必須選擇一種合適的體系架構(gòu)，它將為我們提供所需的功能和質(zhì)量屬性。因此，在將它們應(yīng)用到我們的設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該先了解不同的體系結(jié)構(gòu)。
-? ? ?什么是架構(gòu)模式? ? ?-
根據(jù)維基百科，
-? ? ?分層模式? ? ?-
該模式可用于構(gòu)建可分解為子任務(wù)組的程序，其中每個(gè)都處于特定的抽象級(jí)別。每一次都向更高層提供服務(wù)。
一般信息系統(tǒng)中最常見(jiàn)的4層劃分如下：
-? ? ?客戶端-服務(wù)器模式? ? ?-
該模式由兩部分組成：一個(gè)服務(wù)端和多個(gè)客戶端，服務(wù)器向多個(gè)客戶端提供服務(wù)?？蛻舳讼蚍?wù)器發(fā)起請(qǐng)求，服務(wù)器向這些客戶端提供相關(guān)服務(wù)，之后，服務(wù)器繼續(xù)偵聽(tīng)客戶端的請(qǐng)求。
-? ? ?主從模式? ? ?-
該模式也分為兩塊：主模塊和從模塊。主模塊在相同的從模塊之間分配工作，并根據(jù)從模塊返回的結(jié)構(gòu)來(lái)計(jì)算最終的結(jié)果。應(yīng)用
-? ? ?管道過(guò)濾模式? ? ?-
此模式可用于構(gòu)建產(chǎn)生和處理數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)。每個(gè)處理步驟都包含在一個(gè)過(guò)濾器組件中，要處理的數(shù)據(jù)通過(guò)管道傳遞。這些管道可用于緩沖或者同步。
-? ? ?Broker模式? ? ?-
此模式是使用解耦的組件構(gòu)建分布式系統(tǒng)，這些組件可以通過(guò)遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)交互。代理組件負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)組件之間的通信。
服務(wù)器將它們的功能（服務(wù)和特征等）發(fā)布到代理，客戶端向代理請(qǐng)求服務(wù)，然后代理根據(jù)其注冊(cè)表將客戶端請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給合適的服務(wù)。
-? ? ?P2P模式? ? ?-
在此模式中，每個(gè)獨(dú)立的組件被稱為對(duì)等點(diǎn)（或?qū)Φ榷?，peer）。對(duì)等端既可以充當(dāng)客戶端（向其它對(duì)等端請(qǐng)求服務(wù)），又可以充當(dāng)服務(wù)器（向其它對(duì)等方提供服務(wù)）。同一個(gè)對(duì)等端可能既是客戶端，又是服務(wù)器，并且可以動(dòng)態(tài)改變其角色。
-? ? ?事物總線模式? ? ?-
該模式主要處理組件，有4個(gè)重要的組件：事件源、事件偵聽(tīng)器、通道和事件總線。事件源將消息發(fā)送到事件總線上的特定通道，偵聽(tīng)器會(huì)訂閱特定的頻道。當(dāng)消息發(fā)送到頻道中后，訂閱該頻道的偵聽(tīng)器會(huì)收到該消息的通知。
-? ? ?MVC模式? ? ?-
該模式將交互式應(yīng)用分為三個(gè)部分，
-? ? ?黑板模式? ? ?-
此模式對(duì)于尚無(wú)確定性解決方案的問(wèn)題很有用，黑板模式由三部分組成：
-? ? ?解釋器模式? ? ?-
此模式通常用于設(shè)計(jì)組件來(lái)解釋使用專(zhuān)用語(yǔ)言寫(xiě)出的程序，它主要指定如何估算程序行，即以特定語(yǔ)言編寫(xiě)的語(yǔ)句或表達(dá)式?；舅枷胧菫槊糠N語(yǔ)言符號(hào)都設(shè)計(jì)一個(gè)類(lèi)。
-? ? ?架構(gòu)模式對(duì)比? ? ?-
-? ? ?什么是架構(gòu)模式? ? ?-
根據(jù)維基百科，
架構(gòu)模式是在給定上下文中解決軟件架構(gòu)中常見(jiàn)問(wèn)題的通用、可重用的解決方案。架構(gòu)模式類(lèi)似于軟件設(shè)計(jì)模式，但范圍更廣。在本文中，我會(huì)簡(jiǎn)單介紹下列10種常見(jiàn)的架構(gòu)模式，及其用途、優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。
-? ? ?分層模式? ? ?-
該模式可用于構(gòu)建可分解為子任務(wù)組的程序，其中每個(gè)都處于特定的抽象級(jí)別。每一次都向更高層提供服務(wù)。
一般信息系統(tǒng)中最常見(jiàn)的4層劃分如下：
- Presentation layer?表示層（也就是UI層）
- Application layer?應(yīng)用層（也就是服務(wù)層）
- Business logic layer?業(yè)務(wù)邏輯層（也就是領(lǐng)域?qū)樱?/li>
- Data access layer?數(shù)據(jù)訪問(wèn)層（也就是數(shù)據(jù)持久層）
- 一般桌面應(yīng)用程序
- 電子商務(wù)Web應(yīng)用程序
-? ? ?客戶端-服務(wù)器模式? ? ?-
該模式由兩部分組成：一個(gè)服務(wù)端和多個(gè)客戶端，服務(wù)器向多個(gè)客戶端提供服務(wù)?？蛻舳讼蚍?wù)器發(fā)起請(qǐng)求，服務(wù)器向這些客戶端提供相關(guān)服務(wù)，之后，服務(wù)器繼續(xù)偵聽(tīng)客戶端的請(qǐng)求。
應(yīng)用
- 在線應(yīng)用程序，如電子郵件、文件共享和銀行業(yè)務(wù)等
-? ? ?主從模式? ? ?-
該模式也分為兩塊：主模塊和從模塊。主模塊在相同的從模塊之間分配工作，并根據(jù)從模塊返回的結(jié)構(gòu)來(lái)計(jì)算最終的結(jié)果。應(yīng)用
- 在數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制中，主數(shù)據(jù)庫(kù)被視作權(quán)威數(shù)據(jù)源，而從數(shù)據(jù)庫(kù)與其保持同步
- 連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線上的外圍設(shè)備（主驅(qū)動(dòng)器和從驅(qū)動(dòng)器）
-? ? ?管道過(guò)濾模式? ? ?-
此模式可用于構(gòu)建產(chǎn)生和處理數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)。每個(gè)處理步驟都包含在一個(gè)過(guò)濾器組件中，要處理的數(shù)據(jù)通過(guò)管道傳遞。這些管道可用于緩沖或者同步。
應(yīng)用
- 編譯器。依次使用不同的過(guò)濾器執(zhí)行詞法分析、解析、語(yǔ)法分析和代碼生成
- 生物信息學(xué)中的工作流程
-? ? ?Broker模式? ? ?-
此模式是使用解耦的組件構(gòu)建分布式系統(tǒng)，這些組件可以通過(guò)遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)交互。代理組件負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)組件之間的通信。
服務(wù)器將它們的功能（服務(wù)和特征等）發(fā)布到代理，客戶端向代理請(qǐng)求服務(wù)，然后代理根據(jù)其注冊(cè)表將客戶端請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給合適的服務(wù)。
應(yīng)用
- 消息代理軟件，如?Apache ActiveMQ,?Apache Kafka,?RabbitMQ?和?JBoss Messaging.
-? ? ?P2P模式? ? ?-
在此模式中，每個(gè)獨(dú)立的組件被稱為對(duì)等點(diǎn)（或?qū)Φ榷?，peer）。對(duì)等端既可以充當(dāng)客戶端（向其它對(duì)等端請(qǐng)求服務(wù)），又可以充當(dāng)服務(wù)器（向其它對(duì)等方提供服務(wù)）。同一個(gè)對(duì)等端可能既是客戶端，又是服務(wù)器，并且可以動(dòng)態(tài)改變其角色。
應(yīng)用
- 文件共享網(wǎng)絡(luò)，如Gnutella?和?G2
- 多媒體協(xié)議，如P2PTV?和?PDTP
- 基于加密貨幣的產(chǎn)品，如比特幣和區(qū)塊鏈
-? ? ?事物總線模式? ? ?-
該模式主要處理組件，有4個(gè)重要的組件：事件源、事件偵聽(tīng)器、通道和事件總線。事件源將消息發(fā)送到事件總線上的特定通道，偵聽(tīng)器會(huì)訂閱特定的頻道。當(dāng)消息發(fā)送到頻道中后，訂閱該頻道的偵聽(tīng)器會(huì)收到該消息的通知。
應(yīng)用
- 安卓開(kāi)發(fā)
- 通知服務(wù)
-? ? ?MVC模式? ? ?-
該模式將交互式應(yīng)用分為三個(gè)部分，
- 模型——包含核心功能和數(shù)據(jù)
- 視圖——向用戶顯示信息（可以定義多個(gè)視圖）
- 控制器——處理用戶的輸入
應(yīng)用
- 主流編程語(yǔ)言的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)
- 網(wǎng)絡(luò)框架，如Django?和?Rails.
-? ? ?黑板模式? ? ?-
此模式對(duì)于尚無(wú)確定性解決方案的問(wèn)題很有用，黑板模式由三部分組成：
- 黑板—— 一個(gè)結(jié)構(gòu)化的全局內(nèi)存，包含解決方案領(lǐng)域的對(duì)象
- 知識(shí)源——具有自身含義的專(zhuān)業(yè)模塊
- 控制組件——選擇、配置和執(zhí)行模塊
應(yīng)用
- 語(yǔ)音識(shí)別
- 車(chē)輛識(shí)別與跟蹤
- 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)鑒定
- 聲吶信號(hào)解釋
-? ? ?解釋器模式? ? ?-
此模式通常用于設(shè)計(jì)組件來(lái)解釋使用專(zhuān)用語(yǔ)言寫(xiě)出的程序，它主要指定如何估算程序行，即以特定語(yǔ)言編寫(xiě)的語(yǔ)句或表達(dá)式?；舅枷胧菫槊糠N語(yǔ)言符號(hào)都設(shè)計(jì)一個(gè)類(lèi)。
應(yīng)用
- 數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言，如SQL
- 用于描述通信協(xié)議的語(yǔ)言
-? ? ?架構(gòu)模式對(duì)比? ? ?-
| 模式 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
| 分層模式 | 一個(gè)底層服務(wù)可以被不同的高層服務(wù)使用； 分層結(jié)果更容易進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，因?yàn)榭梢郧逦囟x每個(gè)層級(jí) 層級(jí)內(nèi)的修改不會(huì)影響其它層 | 不是普適性的架構(gòu)； 某些場(chǎng)景下，需要跳過(guò)其中一些分層 |
| CS模式 | 容易對(duì)系列服務(wù)進(jìn)行建模，供客戶端請(qǐng)求 | 請(qǐng)求通常是在服務(wù)器的不同線程中進(jìn)行響應(yīng)的； 因?yàn)椴煌蛻舳擞胁煌问?，進(jìn)程間通信會(huì)造成很大負(fù)載 |
| 主從模式 | 準(zhǔn)確性——服務(wù)的執(zhí)行委托給了不同的從模塊 | 從模塊是獨(dú)立的：沒(méi)有共享狀態(tài)； 主從模塊間的通信延遲可能是一個(gè)問(wèn)題，尤其在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中。 |
| 管道過(guò)濾器模式 | 支持并發(fā)處理，其中輸入、輸出由數(shù)據(jù)流組成時(shí)，過(guò)濾器在接收到數(shù)據(jù)時(shí)即開(kāi)始計(jì)算； 容易添加過(guò)濾器，系統(tǒng)很容易擴(kuò)展； 過(guò)濾器可重用，可以通過(guò)重新組合已有的過(guò)濾器來(lái)創(chuàng)建不同的管道流。 | 整體效率受最慢的過(guò)濾程序限制； 從一個(gè)過(guò)濾器傳遞到另一個(gè)時(shí)，存在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的負(fù)載 |
| 代理模式 | 允許對(duì)象進(jìn)行動(dòng)態(tài)的修改、增、刪、重定位，對(duì)開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)內(nèi)容分發(fā)是透明的 | 需要對(duì)服務(wù)描述進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化 |
| P2P模式 | 支持去中心化運(yùn)算； 對(duì)任意節(jié)點(diǎn)的失敗都有高度穩(wěn)定性； 在資源和計(jì)算能力方面具有高度可伸縮性 | 無(wú)法保證服務(wù)質(zhì)量，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)之間是自愿合作的； 很難保證安全； 性能取決于節(jié)點(diǎn)的數(shù)量 |
| 事件總線模式 | 很容易向系統(tǒng)好加入新的發(fā)布者、訂閱者和連接； 對(duì)于高度分布式應(yīng)用很有效 | 伸縮性可能是個(gè)難題，因?yàn)樗械男畔鬏敹家ㄟ^(guò)相同的時(shí)間總線 |
| MVC模式 | 對(duì)同一模型很容易構(gòu)建多個(gè)視圖，在運(yùn)行時(shí)可以任意連接或斷開(kāi) | 增加了復(fù)雜性，用戶操作可能導(dǎo)致很多不必要的更新 |
| 黑板模式 | 容易添加新應(yīng)用； 很容易擴(kuò)展數(shù)據(jù)空間中的結(jié)構(gòu) | 修改數(shù)據(jù)空間的結(jié)構(gòu)很難，因?yàn)樗械膽?yīng)用都會(huì)被影響； 可能需要同步機(jī)制和訪問(wèn)控制 |
| 解釋器模式 | 可能支持高度動(dòng)態(tài)化行為； 有利于終端用戶的可編程性； 增強(qiáng)了靈活性，因?yàn)樘鎿Q一個(gè)解釋程序很容易 | 因?yàn)榻忉屝驼Z(yǔ)言通常比編譯型語(yǔ)言要慢，因此性能可能是一個(gè)問(wèn)題 |
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