企業(yè)規(guī)模的軟件系統(tǒng)該如何設(shè)計(jì)呢?在開(kāi)始寫(xiě)代碼之前,我們需要選擇一個(gè)合適的架構(gòu),這個(gè)架構(gòu)將決定軟件實(shí)施過(guò)程中的功能屬性和質(zhì)量屬性。因此,了解軟件設(shè)計(jì)中的不同架構(gòu)模式對(duì)我們的軟件設(shè)計(jì)會(huì)有較大的幫助。
軟件架構(gòu)模式
什么是架構(gòu)模式?根據(jù)維基百科:架構(gòu)模式是針對(duì)特定軟件架構(gòu)場(chǎng)景常見(jiàn)問(wèn)題的通用、可重用解決方案。架構(gòu)模式類似于軟件設(shè)計(jì)模式,但范圍更廣。本文將簡(jiǎn)要解釋10種常見(jiàn)架構(gòu)模式及其用法、優(yōu)缺點(diǎn)。
- 分層模式(Layered pattern)
- 客戶端-服務(wù)器模式(Client-server pattern)
- 主從模式(Master-slave pattern)
- 管道-過(guò)濾器模式(Pipe-filter pattern)
- 代理模式(Broker pattern)
- 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式(Peer-to-peer pattern)
- 事件-總線模式(Event-bus pattern)
- 模型-視圖-控制器模式(Model-view-controller pattern)
- 黑板模式(Blackboard pattern)
- 解釋器模式(Interpreter pattern)
1. 分層模式
此模式用于可分解為子任務(wù)的結(jié)構(gòu)化程序,每個(gè)子任務(wù)都位于特定的抽象層級(jí),每一層都為上一層提供服務(wù)。一般信息系統(tǒng)最常見(jiàn)的4個(gè)層次如下。
- 表示層(也稱為UI層)
- 應(yīng)用層(也稱為服務(wù)層)
- 業(yè)務(wù)邏輯層(也稱為領(lǐng)域?qū)?
- 數(shù)據(jù)訪問(wèn)層(也稱為持久層)
應(yīng)用場(chǎng)景:
- 一般的桌面應(yīng)用程序
- 電子商務(wù)web應(yīng)用程序
- 一般的移動(dòng)App
2. 客戶端-服務(wù)器模式
這種模式由兩部分組成:服務(wù)器和多個(gè)客戶端。服務(wù)器將向多個(gè)客戶端提供服務(wù)。客戶端從服務(wù)器請(qǐng)求服務(wù),服務(wù)器向這些客戶端提供相關(guān)服務(wù)。此外,服務(wù)器繼續(xù)偵聽(tīng)客戶端請(qǐng)求。
應(yīng)用場(chǎng)景:
- 電子郵件、文檔共享和銀行等在線應(yīng)用程序。
- 基于IPC的應(yīng)用程序
3.主從模式
這種模式由兩部分組成:主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)。主節(jié)點(diǎn)將工作分配給相同的從節(jié)點(diǎn),并根據(jù)從節(jié)點(diǎn)返回的結(jié)果計(jì)算最終結(jié)果。
應(yīng)用場(chǎng)景:
- 在數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制中,主數(shù)據(jù)庫(kù)被視為權(quán)威源數(shù)據(jù)庫(kù),從數(shù)據(jù)庫(kù)與之同步。
- 通過(guò)總線連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(主驅(qū)動(dòng)器和從驅(qū)動(dòng)器)的外圍設(shè)備。
- 進(jìn)程內(nèi)的多線程應(yīng)用。
4.管道-過(guò)濾器模式
這種模式可用于構(gòu)造生成和處理數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)。每個(gè)處理步驟都包含一個(gè)過(guò)濾器組件。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同步目的。
應(yīng)用場(chǎng)景:
- 編譯器。連續(xù)過(guò)濾器執(zhí)行詞法分析、詞法解析、語(yǔ)義分析和代碼生成。
- 生物信息學(xué)的工作流
- 工具鏈?zhǔn)降膽?yīng)用程序
5. 代理模式
這種模式通過(guò)解耦組件來(lái)構(gòu)造分布式系統(tǒng)。這些組件可以通過(guò)遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用彼此交互。代理組件負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)組件之間的通信。服務(wù)器向代理發(fā)布功能(服務(wù)和特征)。客戶端向代理請(qǐng)求服務(wù),然后代理將客戶端重定向到合適的服務(wù)。需要注意broker,agent,proxy以及delegate的區(qū)別。
應(yīng)用場(chǎng)景:
- 消息代理軟件,例如:Apache ActiveMQ、Apache Kafka、RabbitMQ和JBoss消息傳遞。
- 網(wǎng)絡(luò)傳輸中的代理軟件。
6. P2P模式
在這種模式中,每個(gè)組件都稱為對(duì)等節(jié)點(diǎn)。對(duì)等節(jié)點(diǎn)既可以作為客戶機(jī)(從其他對(duì)等節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求服務(wù)),也可以作為服務(wù)器(向其他對(duì)等節(jié)點(diǎn)提供服務(wù))。對(duì)等節(jié)點(diǎn)可以充當(dāng)單個(gè)客戶機(jī)或服務(wù)器,也可以同時(shí)充當(dāng)客戶機(jī)和服務(wù)器,并且可以隨著時(shí)間變化動(dòng)態(tài)地更改角色。
使用場(chǎng)景:
- 文件共享網(wǎng)絡(luò),例如Gnutella和G2等。
- 多媒體協(xié)議,如P2PTV和PDTP。
7. 事件-總線模式
這種模式也被稱為訂閱發(fā)布模式,主要處理事件,有4個(gè)主要組件:事件源、事件監(jiān)聽(tīng)者、通道和事件總線。事件源將消息發(fā)布到事件總線上的特定通道,監(jiān)聽(tīng)者訂閱特定的通道。消息發(fā)布到監(jiān)聽(tīng)者之前訂閱的通道,監(jiān)聽(tīng)者將收到消息的通知。
使用場(chǎng)景:
- Android/ target=_blank class=infotextkey>安卓開(kāi)發(fā)
- 通知服務(wù)
- 注冊(cè)中心
8. 模型-視圖-控制器模式
這種模式,也稱為MVC模式,將一個(gè)交互應(yīng)用程序分為三個(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——處理來(lái)自用戶的輸入
這樣做是為了將信息的內(nèi)部表示、信息呈現(xiàn)給用戶的方式、接受用戶輸入的方式分離開(kāi)來(lái)。這種模式解耦組件并允許有效的代碼重用。
應(yīng)用場(chǎng)景:
- 一般的web應(yīng)用程序架構(gòu)
- Django和Rails等Web框架
- 一般的GUI 應(yīng)用程序
9. 黑板模式
這種模式對(duì)于沒(méi)有確定解決方案策略的問(wèn)題非常有用。黑板圖案由三個(gè)主要部分組成:
- 黑板:一個(gè)結(jié)構(gòu)化的全局內(nèi)存,包含來(lái)自解決方案空間的對(duì)象
- 知識(shí)源:具有自己表示形式的專門(mén)化模塊
- 控制組件:選擇、配置和執(zhí)行模塊
所有的組件都可以到達(dá)黑板。組件可以生成添加到黑板上的新數(shù)據(jù)對(duì)象。組件在黑板上查找特定類型的數(shù)據(jù),并通過(guò)與現(xiàn)有的知識(shí)源進(jìn)行模式匹配找到這些數(shù)據(jù)。
應(yīng)用場(chǎng)景:
- 語(yǔ)音識(shí)別
- 車(chē)輛識(shí)別及追蹤
- 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)識(shí)別
- 聲納信號(hào)的解釋
10. 解釋器模式
這種模式用于設(shè)計(jì)一個(gè)解釋專用語(yǔ)言編寫(xiě)的程序組件。它主要指定如何評(píng)估每一行程序,即用特定語(yǔ)言編寫(xiě)的句子或表達(dá)式。其基本思想是語(yǔ)言的每個(gè)符號(hào)都有一個(gè)類。
應(yīng)用場(chǎng)景:
- 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。
作者:abel_cao
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