10个常见的软件架构模式
时间：2021-10-29 13:56:59
[导读]想知道如何设计大型企业级的系统吗？在开始主要的代码开发之前，我们必须选择一种合适的体系架构，它将为我们提供所需的功能和质量属性。因此，在将它们应用到我们的设计之前，应该先了解不同的体系结构。- 什么是架构模式 -根据维基百科，架构模式是在给定上下文中解决软件架构中常见问题...
想知道如何设计大型企业级的系统吗？在开始主要的代码开发之前，我们必须选择一种合适的体系架构，它将为我们提供所需的功能和质量属性。因此，在将它们应用到我们的设计之前，应该先了解不同的体系结构。
- 什么是架构模式 -
根据维基百科，
- 分层模式 -
该模式可用于构建可分解为子任务组的程序，其中每个都处于特定的抽象级别。每一次都向更高层提供服务。
一般信息系统中最常见的4层划分如下：
- 客户端-服务器模式 -
该模式由两部分组成：一个服务端和多个客户端，服务器向多个客户端提供服务。客户端向服务器发起请求，服务器向这些客户端提供相关服务，之后，服务器继续侦听客户端的请求。
- 主从模式 -
该模式也分为两块：主模块和从模块。主模块在相同的从模块之间分配工作，并根据从模块返回的结构来计算最终的结果。应用
- 管道过滤模式 -
此模式可用于构建产生和处理数据流的系统。每个处理步骤都包含在一个过滤器组件中，要处理的数据通过管道传递。这些管道可用于缓冲或者同步。
- Broker模式 -
此模式是使用解耦的组件构建分布式系统，这些组件可以通过远程服务调用实现交互。代理组件负责协调组件之间的通信。
服务器将它们的功能（服务和特征等）发布到代理，客户端向代理请求服务，然后代理根据其注册表将客户端请求转发给合适的服务。
- P2P模式 -
在此模式中，每个独立的组件被称为对等点（或对等端，peer）。对等端既可以充当客户端（向其它对等端请求服务），又可以充当服务器（向其它对等方提供服务）。同一个对等端可能既是客户端，又是服务器，并且可以动态改变其角色。
- 事物总线模式 -
该模式主要处理组件，有4个重要的组件：事件源、事件侦听器、通道和事件总线。事件源将消息发送到事件总线上的特定通道，侦听器会订阅特定的频道。当消息发送到频道中后，订阅该频道的侦听器会收到该消息的通知。
- MVC模式 -
该模式将交互式应用分为三个部分，
- 黑板模式 -
此模式对于尚无确定性解决方案的问题很有用，黑板模式由三部分组成：
- 解释器模式 -
此模式通常用于设计组件来解释使用专用语言写出的程序，它主要指定如何估算程序行，即以特定语言编写的语句或表达式。基本思想是为每种语言符号都设计一个类。
- 架构模式对比 -
- 什么是架构模式 -
根据维基百科，
架构模式是在给定上下文中解决软件架构中常见问题的通用、可重用的解决方案。架构模式类似于软件设计模式，但范围更广。在本文中，我会简单介绍下列10种常见的架构模式，及其用途、优势和劣势。
- 分层模式 -
该模式可用于构建可分解为子任务组的程序，其中每个都处于特定的抽象级别。每一次都向更高层提供服务。
一般信息系统中最常见的4层划分如下：
- Presentation layer 表示层（也就是UI层）
- Application layer 应用层（也就是服务层）
- Business logic layer 业务逻辑层（也就是领域层）
- Data access layer 数据访问层（也就是数据持久层）
- 一般桌面应用程序
- 电子商务Web应用程序
- 客户端-服务器模式 -
该模式由两部分组成：一个服务端和多个客户端，服务器向多个客户端提供服务。客户端向服务器发起请求，服务器向这些客户端提供相关服务，之后，服务器继续侦听客户端的请求。
应用
- 在线应用程序，如电子邮件、文件共享和银行业务等
- 主从模式 -
该模式也分为两块：主模块和从模块。主模块在相同的从模块之间分配工作，并根据从模块返回的结构来计算最终的结果。应用
- 在数据库复制中，主数据库被视作权威数据源，而从数据库与其保持同步
- 连接到计算机系统总线上的外围设备（主驱动器和从驱动器）
- 管道过滤模式 -
此模式可用于构建产生和处理数据流的系统。每个处理步骤都包含在一个过滤器组件中，要处理的数据通过管道传递。这些管道可用于缓冲或者同步。
应用
- 编译器。依次使用不同的过滤器执行词法分析、解析、语法分析和代码生成
- 生物信息学中的工作流程
- Broker模式 -
此模式是使用解耦的组件构建分布式系统，这些组件可以通过远程服务调用实现交互。代理组件负责协调组件之间的通信。
服务器将它们的功能（服务和特征等）发布到代理，客户端向代理请求服务，然后代理根据其注册表将客户端请求转发给合适的服务。
应用
- 消息代理软件，如 Apache ActiveMQ, Apache Kafka, RabbitMQ 和 JBoss Messaging.
- P2P模式 -
在此模式中，每个独立的组件被称为对等点（或对等端，peer）。对等端既可以充当客户端（向其它对等端请求服务），又可以充当服务器（向其它对等方提供服务）。同一个对等端可能既是客户端，又是服务器，并且可以动态改变其角色。
应用
- 文件共享网络，如Gnutella 和 G2
- 多媒体协议，如P2PTV 和 PDTP
- 基于加密货币的产品，如比特币和区块链
- 事物总线模式 -
该模式主要处理组件，有4个重要的组件：事件源、事件侦听器、通道和事件总线。事件源将消息发送到事件总线上的特定通道，侦听器会订阅特定的频道。当消息发送到频道中后，订阅该频道的侦听器会收到该消息的通知。
应用
- 安卓开发
- 通知服务
- MVC模式 -
该模式将交互式应用分为三个部分，
- 模型——包含核心功能和数据
- 视图——向用户显示信息（可以定义多个视图）
- 控制器——处理用户的输入
应用
- 主流编程语言的互联网应用架构
- 网络框架，如Django 和 Rails.
- 黑板模式 -
此模式对于尚无确定性解决方案的问题很有用，黑板模式由三部分组成：
- 黑板—— 一个结构化的全局内存，包含解决方案领域的对象
- 知识源——具有自身含义的专业模块
- 控制组件——选择、配置和执行模块
应用
- 语音识别
- 车辆识别与跟踪
- 蛋白质结构鉴定
- 声呐信号解释
- 解释器模式 -
此模式通常用于设计组件来解释使用专用语言写出的程序，它主要指定如何估算程序行，即以特定语言编写的语句或表达式。基本思想是为每种语言符号都设计一个类。
应用
- 数据库查询语言，如SQL
- 用于描述通信协议的语言
- 架构模式对比 -
| 模式 | 优点 | 缺点 |
| 分层模式 | 一个底层服务可以被不同的高层服务使用； 分层结果更容易进行标准化，因为可以清晰地定义每个层级 层级内的修改不会影响其它层 | 不是普适性的架构； 某些场景下，需要跳过其中一些分层 |
| CS模式 | 容易对系列服务进行建模，供客户端请求 | 请求通常是在服务器的不同线程中进行响应的； 因为不同客户端有不同形式，进程间通信会造成很大负载 |
| 主从模式 | 准确性——服务的执行委托给了不同的从模块 | 从模块是独立的：没有共享状态； 主从模块间的通信延迟可能是一个问题，尤其在实时系统中。 |
| 管道过滤器模式 | 支持并发处理，其中输入、输出由数据流组成时，过滤器在接收到数据时即开始计算； 容易添加过滤器，系统很容易扩展； 过滤器可重用，可以通过重新组合已有的过滤器来创建不同的管道流。 | 整体效率受最慢的过滤程序限制； 从一个过滤器传递到另一个时，存在数据转换的负载 |
| 代理模式 | 允许对象进行动态的修改、增、删、重定位，对开发者来说内容分发是透明的 | 需要对服务描述进行标准化 |
| P2P模式 | 支持去中心化运算； 对任意节点的失败都有高度稳定性； 在资源和计算能力方面具有高度可伸缩性 | 无法保证服务质量，因为节点之间是自愿合作的； 很难保证安全； 性能取决于节点的数量 |
| 事件总线模式 | 很容易向系统好加入新的发布者、订阅者和连接； 对于高度分布式应用很有效 | 伸缩性可能是个难题，因为所有的信息传输都要通过相同的时间总线 |
| MVC模式 | 对同一模型很容易构建多个视图，在运行时可以任意连接或断开 | 增加了复杂性，用户操作可能导致很多不必要的更新 |
| 黑板模式 | 容易添加新应用； 很容易扩展数据空间中的结构 | 修改数据空间的结构很难，因为所有的应用都会被影响； 可能需要同步机制和访问控制 |
| 解释器模式 | 可能支持高度动态化行为； 有利于终端用户的可编程性； 增强了灵活性，因为替换一个解释程序很容易 | 因为解释型语言通常比编译型语言要慢，因此性能可能是一个问题 |
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