聊聊十种常见的软件架构模式

有没有想过要设计多大的企业规模系统？

在主要的软件开发开始以前，咱们必须选择一个合适的体系结构，它将为咱们提供所需的功能和质量属性。所以，在将它们应用到咱们的设计以前，咱们应该了解不一样的体系结构。

什么是架构模式？

根据维基百科中的定义：

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常常出现的问题。架构模式与软件设计模式相似，但具备更普遍的范围。

在本文中，将简要地解释如下10种常见的体系架构模式，以及它们的用法、优缺点。

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

一. 分层模式

这种模式也称为多层体系架构模式。它能够用来构造能够分解为子任务组的程序，每一个子任务都处于一个特定的抽象级别。每一个层都为下一个提供更高层次服务。

通常信息系统中最多见的是以下所列的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：

• 通常的桌面应用程序
• 电子商务Web应用程序

二. 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的请求。

使用场景：

• 电子邮件，文件共享和银行等在线应用程序

三. 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做，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，而且要与之同步
• 在计算机系统中与总线链接的外围设备(主和从驱动器)

四. 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。每一个处理步骤都封装在一个过滤器组件内。要处理的数据是经过管道传递的。这些管道能够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
• 生物信息学的工做流

五. 代理模式

此模式用于构造具备解耦组件的分布式系统。这些组件能够经过远程服务调用彼此交互。代理组件负责组件之间的通讯协调。

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，而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

六. 点对点模式

在这种模式中，单个组件被称为对等点。对等点能够做为客户端，从其余对等点请求服务，做为服务器，为其余对等点提供服务。对等点能够充当客户端或服务器或二者的角色，而且能够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

七. 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以前订阅的一个通道上。

使用场景：

• 安卓开发
• 通知服务

八. 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(能够定义多个视图)
• 控制器：处理用户输入的信息

这样作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，并容许有效的代码重用。

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

九. 黑板模式

这种模式对于没有肯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——专门的模块和它们本身的表示
• 控制组件——选择、配置和执行模块

全部的组件均可以访问黑板。组件能够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，并经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

十. 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，好比SQL
• 用于描述通讯协议的语言

体系架构模式的比较

下面给出的表格总结了每种体系架构模式的优缺点。

名称

优势

缺点

分层模式

一个较低的层能够被不一样的层所使用。层使标准化更容易，由于咱们能够清楚地定义级别。能够在层内进行更改，而不会影响其余层。

不是广泛适用的。在某些状况下，某些层可能会被跳过。

客户端-服务器模式

很好地创建一组服务，用户能够请求他们的服务。

请求一般在服务器上的单独线程中处理。因为不一样的客户端具备不一样的表示，进程间通讯会致使额外开销。

主从设备模式

准确性——将服务的执行委托给不一样的从设备，具备不一样的实现。

从设备是孤立的：没有共享的状态。主-从通讯中的延迟多是一个问题，例如在实时系统中。这种模式只能应用于能够分解的问题。

管道-过滤器模式

展现并发处理。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，系统能够轻松扩展。过滤器可重复使用。能够经过从新组合一组给定的过滤器来构建不一样的管道。

效率受到最慢的过滤过程的限制。从一个过滤器移动到另外一个过滤器时的数据转换开销。

代理模式

容许动态更改、添加、删除和从新定位对象，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备强大的健壮性。在资源和计算能力方面具备很高的可扩展性。

服务质量没有保证，由于节点是自愿合做的。安全是很可贵到保证的。性能取决于节点的数量。

事件总线模式

新的发布者、订阅者和连接能够很容易地添加。对高度分布式的应用程序有效。

可伸缩性多是一个问题，由于全部消息都是经过同一事件总线进行的。

模型-视图-控制器模式

能够轻松地拥有同一个模型的多个视图，这些视图能够在运行时链接和断开。

增长复杂性。可能致使许多没必要要的用户操做更新。

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很是困难，由于全部应用程序都受到了影响。可能须要同步和访问控制。

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。提升灵活性，由于替换一个解释程序很容易。

因为解释语言一般比编译后的语言慢，所以性能多是一个问题。

原文做者：Vijini Mallawaarachchi

原文地址：10 Common Software Architectural Patterns in a nutshell

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做者：架构精进之路，专一软件架构研究，技术学习与我的成长，关注并私信我回复“01”，送你一份程序员成长进阶大礼包，欢迎勾搭。

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