软件架构(software architecture)是一系列相关的抽象模式,用于指导大型软件系统各个方面的设计。
软件架构是一个系统的草图。软件架构描述的对象是直接构成系统的抽象组件。各个组件之间的连接则明确和相对细致地描述组件之间的通讯。在实现阶段,这些抽象组件被细化为实际的组件,比如具体某个类或者对象。在面向对象领域中,组件之间的连接通常用接口来实现。
软件体系结构是构建计算机软件实践的基础。与建筑师设定建筑项目的设计原则和目标,作为绘图员画图的基础一样,一个软件架构师或者系统架构师陈述软件构架以作为满足不同客户需求的实际系统设计方案的基础。
根据我们关注的角度不同,可以将架构分成三种:软件系统中元件之间的关系,比如用户界面,数据库,外部系统接口,商业逻辑元件,等等。
比如下面就是笔者亲身经历过的一个软件系统的逻辑架构图
图2、一个逻辑架构的例子
从上面这张图中可以看出,此系统被划分成三个逻辑层次,即表象层次,商业层次和数据持久层次。每一个层次都含有多个逻辑元件。比如WEB服务器层次中有HTML服务元件、Session服务元件、安全服务元件、系统管理元件等。软件元件是怎样放到硬件上的。
比如下面这张物理架构图描述了一个分布于北京和上海的分布式系统的物理架构,图中所有的元件都是物理设备,包括网络分流器、代理服务器、WEB服务器、应用服务器、报表服务器、整合服务器、存储服务器、主机等等。系统的非功能性特征,如可扩展性、可靠性、强壮性、灵活性、性能等。
系统架构的设计要求架构师具备软件和硬件的功能和性能的过硬知识,这一工作无疑是架构设计工作中最为困难的工作。
此外,从每一个角度上看,都可以看到架构的两要素:元件划分和设计决定。
首先,一个软件系统中的元件首先是逻辑元件。这些逻辑元件如何放到硬件上,以及这些元件如何为整个系统的可扩展性、可靠性、强壮性、灵活性、性能等做出贡献,是非常重要的信息。
其次,进行软件设计需要做出的决定中,必然会包括逻辑结构、物理结构,以及它们如何影响到系统的所有非功能性特征。这些决定中会有很多是一旦作出,就很难更改的。
根据作者的经验,一个基于数据库的系统架构,有多少个数据表,就会有多少页的架构设计文档。比如一个中等的数据库应用系统通常含有一百个左右的数据表,这样的一个系统设计通常需要有一百页左右的架构设计文档。
10种常见软件架构模式
是否想知道大型企业级系统是怎么设计的?在软件主体开发之前,我们必须选择一个合适的架构来提供所需的功能和质量特征。所以在应用于设计之前,我们应该了解不同的架构。
什么是架构模式
维基百科:架构模式是在给定上下文的软件架构中,针对常发生问题的一种通用、复用的解决方案。架构模式类似于软件设计模式,但是范畴更广。
本文中,我将简要的阐述如下10中常见架构模式的应用和优缺点。
1.分层模式
2.客户端-服务端模式
3.主从模式
4.管道-过滤器模式
5.代理模式
6.点对点模式
7.事件总线模式
8.模型-视图-控制器模式
9.黑板模式
10.解释器模式
1.分层模式
该模式用于构建可分解为多组子任务的程序,每个子任务都在某个抽象层,每个层对上一个更高层提供服务。一般信息系统中最常见的4层体系如下。
表示层(也叫 UI层)应用层(也叫服务层)业务逻辑层(也叫领域层)数据访问层(也叫持久层)应用场景一般桌面程序电子商务网页程序
2.客户端-服务器模式
该模式由两部分构成:单个服务器端和多个客户端。服务器组件对多个客户端组件提供服务。客户端向服务器端请求服务,服务端提供对应服务给这些客户端。此外,服务器端继续监听客户端请求。
应用场景
在线应用,比如电子邮件、文档分享和银行业务
3.主从模式
该模式由两部分构成:主节点和多个从节点。主节点组件向多个独立的从节点组件分派任务,并根据从节点返回结果计算出最终结果。
应用场景
数据库复制,主数据库被视为权威来源并同步到从数据库连接到计算系统的外围设备(主从驱动)
4.管道-过滤器模式
该模式用于构建生产和处理数据流的系统。每个处理步骤封装在一个过滤器组件中。待处理的数据被传送到管道之中,这些管道可用于缓冲或者同步。
应用场景
编译器,接连的过滤器执行词义分析,语法分析,语义分析和代码生成生物资料学科的工作流
5.代理模式
该模式用于构建组件解耦的分布式系统。这些组件通过远程调用彼此交互。代理组件负责多个组件的通信协调,服务器向代理公开他们的能力(服务和特性);客户端从代理中获取服务,然后代理重定向客户端到注册服务库中一个合适的服务。
应用场景
消息队列软件,比如 Apache ActiveMQ、Apache Kafka、RabbitMQ和 JBoss Messaging
6.点对点模式
该模式中,各独立组件都叫对等点。对等点既可以作为客户端从其他对等点获取服务,也可作为服务端向其他对等点提供服务。对等点可作为客户端、或者服务端、或者两者,并且在不时间动态切换角色。
应用场景
文件分享网络,比如 Gnutella和 G2多媒体协议,比如 P2PTV和 PDTP私媒体程序,比如 Spotify
7.事件总线模式
该模式主要处理事件,有4个主要组件:事件源,事件监听器,频道和事件总线。事件源发布消息到事件总线上的某个频道,监听器订阅某个频道,并得知在已订阅频道中发布的消息。
应用场景
Android开发通知服务
8.模型-视图-控制器模式
该模式也叫 MVC模式,划分交互程序为3个部分:模型——包含核心功能和数据,视图——显示信息给用户(多个视图可被定义),控制器——处理用户输入。它通过分割用户信息的内部陈述和呈现、接受方式来实现,解耦组件并允许高效的代码复用。
应用场景
主流编程语言的万维网程序架构网页框架,比如 Django和 Rails
9.黑板模式
该模式对没有确定性方案策略的问题很有用。黑板模式由三个主要组件组成,黑板——包含解空间对象的结构化全局内存,知识源——有自拥表示的专门模块,控制组件——选择、配置和执行模块。所有组件都可访问黑板,可生成新的数据对象并添加到黑板中。在黑板中,可根据已有知识源的匹配规则,寻找某些类型的数据。
应用场景
语音识别车辆识别和跟踪蛋白质结构鉴定声呐信号解释
10.解释器模式
该模式用于设计解释特定语言编写的程序的组件。该组件主要指定怎么去评估程序代码行,也就是所谓的用某种语[标签:内容]
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