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常见的软件架构模式
作者:石头大  |   2018/3/11 22:01:53   |  阅读:824

软件开发之前,必须选择一个合适的架构模式,它提供软件所需的功能和质量属性,因此了解不同的架构模式是必不可少的,比较常见的架构模式有哪些呢,我们就来学习一下。

常见的软件架构模式

1、什么是架构模式?

架构模式是一个通用的、可重用的解决方案,用于在给定上下文中的软件体系结构中经常出现的问题。架构模式与软件设计模式类似,但具有更广泛的范围,常见的有以下10种。

  1. 分层模式

  2. 客户端-服务器模式

  3. 主从设备模式

  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

1.1、分层模式

这种模式也称为多层体系架构模式。它可以用来构造可以分解为子任务组的程序,每个子任务都处于一个特定的抽象级别。每个层都为下一个提供更高层次服务。

一般信息系统中最常见的是如下所列的4层。

  • 表示层(也称为UI层)

  • 应用层(也称为服务层)

  • 业务逻辑层(也称为领域层)

  • 数据访问层(也称为持久化层)

使用场景:

  • 一般的桌面应用程序

  • 电子商务Web应用程序

1.2、客户端-服务器模式

这种模式由两部分组成:一个服务器和多个客户端。服务器组件将为多个客户端组件提供服务。客户端从服务器请求服务,服务器为这些客户端提供相关服务。此外,服务器持续侦听客户机请求。

使用场景:电子邮件,文件共享和银行等在线应用程序

常见的软件架构模式

1.3、主从设备模式

这种模式由两方组成;主设备和从设备。主设备组件在相同的从设备组件中分配工作,并计算最终结果,这些结果是由从设备返回的结果。

使用场景:

  • 在数据库复制中,主数据库被认为是权威的来源,并且要与之同步

  • 在计算机系统中与总线连接的外围设备(主和从驱动器)

1.4、 管道-过滤器模式

此模式可用于构造生成和处理数据流的系统。每个处理步骤都封装在一个过滤器组件内。要处理的数据是通过管道传递的。这些管道可以用于缓冲或用于同步。

使用场景:

  • 编译器。连续的过滤器执行词法分析、解析、语义分析和代码生成

  • 生物信息学的工作流

1.5、 代理模式

此模式用于构造具有解耦组件的分布式系统。这些组件可以通过远程服务调用彼此交互。代理组件负责组件之间的通信协调。

服务器将其功能(服务和特征)发布给代理。客户端从代理请求服务,然后代理将客户端重定向到其注册中心的适当服务。

使用场景:

  • 消息代理软件,如Apache ActiveMQ,Apache Kafka,RabbitMQ和JBoss Messaging

1.6、点对点模式

在这种模式中,单个组件被称为对等点。对等点可以作为客户端,从其他对等点请求服务,作为服务器,为其他对等点提供服务。对等点可以充当客户端或服务器或两者的角色,并且可以随时间动态地更改其角色。

使用场景:

  • 像Gnutella和G2这样的文件共享网络

  • 多媒体协议,如P2PTV和PDTP

  • 像Spotify这样的专有多媒体应用程序

1.7、事件总线模式

这种模式主要是处理事件,包括4个主要组件:事件源、事件监听器、通道和事件总线。消息源将消息发布到事件总线上的特定通道上。侦听器订阅特定的通道。侦听器会被通知消息,这些消息被发布到它们之前订阅的一个通道上。

使用场景:

  • 安卓开发

  • 通知服务

1.8、模型-视图-控制器模式

这种模式,也称为MVC模式,把一个交互式应用程序划分为3个部分,

  • 模型:包含核心功能和数据

  • 视图:将信息显示给用户(可以定义多个视图)

  • 控制器:处理用户输入的信息

这样做是为了将信息的内部表示与信息的呈现方式分离开来,并接受用户的请求。它分离了组件,并允许有效的代码重用。

使用场景:

  • 在主要编程语言中互联网应用程序的体系架构

  • 像Django和Rails这样的Web框架

1.9、黑板模式

这种模式对于没有确定解决方案策略的问题是有用的。黑板模式由3个主要组成部分组成。

  • 黑板——包含来自解决方案空间的对象的结构化全局内存

  • 知识源——专门的模块和它们自己的表示

  • 控制组件——选择、配置和执行模块

所有的组件都可以访问黑板。组件可以生成添加到黑板上的新数据对象。组件在黑板上查找特定类型的数据,并通过与现有知识源的模式匹配来查找这些数据。

使用场景:

  • 语音识别

  • 车辆识别和跟踪

  • 蛋白质结构识别

  • 声纳信号的解释

常见的软件架构模式

1.10、解释器模式

这个模式用于设计一个解释用专用语言编写的程序的组件。它主要指定如何评估程序的行数,即以特定的语言编写的句子或表达式。其基本思想是为每种语言的符号都有一个分类。

使用场景:

  • 数据库查询语言,比如SQL

  • 用于描述通信协议的语言

2、体系架构模式的比较

下面总结了每种体系架构模式的优缺点:

名称 优点 缺点
分层模式 一个较低的层可以被不同的层所使用。层使标准化更容易,因为我们可以清楚地定义级别。可以在层内进行更改,而不会影响其他层。 不是普遍适用的。在某些情况下,某些层可能会被跳过。
客户端-服务器模式 很好地建立一组服务,用户可以请求他们的服务。 请求通常在服务器上的单独线程中处理。由于不同的客户端具有不同的表示,进程间通信会导致额外开销。
主从设备模式 准确性——将服务的执行委托给不同的从设备,具有不同的实现。 从设备是孤立的:没有共享的状态。主-从通信中的延迟可能是一个问题,例如在实时系统中。这种模式只能应用于可以分解的问题。
管道-过滤器模式 展示并发处理。当输入和输出由流组成时,过滤器在接收数据时开始计算。轻松添加过滤器,系统可以轻松扩展。过滤器可重复使用。 可以通过重新组合一组给定的过滤器来构建不同的管道。 效率受到最慢的过滤过程的限制。从一个过滤器移动到另一个过滤器时的数据转换开销。
代理模式 允许动态更改、添加、删除和重新定位对象,这使开发人员的发布变得透明。 要求对服务描述进行标准化。
点对点模式 支持分散式计算。对任何给定节点的故障处理具有强大的健壮性。在资源和计算能力方面具有很高的可扩展性。 服务质量没有保证,因为节点是自愿合作的。安全是很难得到保证的。性能取决于节点的数量。
事件总线模式 新的发布者、订阅者和连接可以很容易地添加。对高度分布式的应用程序有效。 可伸缩性可能是一个问题,因为所有消息都是通过同一事件总线进行的。
模型-视图-控制器模式 可以轻松地拥有同一个模型的多个视图,这些视图可以在运行时连接和断开。 增加复杂性。可能导致许多不必要的用户操作更新。
黑板模式 很容易添加新的应用程序。扩展数据空间的结构很简单。 修改数据空间的结构非常困难,因为所有应用程序都受到了影响。可能需要同步和访问控制。
解释器模式 高度动态的行为是可行的。对终端用户编程性提供好处。提高灵活性,因为替换一个解释程序很容易。 由于解释语言通常比编译后的语言慢,因此性能可能是一个问题。

3、总结

架构模式就像盖房子前的规划一样,架构模式不选择好的话,软件运行的效果是非常不理想的,比如卡顿、出现大规模数据延迟、订单数据丢失等。


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