软件架构大观园：10种经典模式解析

有没有想过企业规模的系统是如何设计的？在主要的软件开发开始之前，我们必须选择一个合适的架构，为我们提供所需的功能和质量属性。因此，在将它们应用于我们的设计之前，我们应该了解不同的体系结构。

什么是架构模式？

根据维基百科，

架构模式是一种通用的、可重用的解决方案，用于解决给定上下文中软件架构中常见的问题。架构模式类似于软件设计模式，但范围更广。

在本文中，我将简要解释以下10种常见的体系结构模式及其用法、优缺点。

• 分层模式
• 客户机-服务器模式
• 主从模式
• 管道过滤方式
• 经纪人模式
• 点对点模式
• 事件总线模式
• 模型视图控制器模式
• 黑板模式
• 解析器模式

1. 分层模式

此模式可用于构造可分解为子任务组的程序，每个子任务都处于特定的抽象级别。每一层都向上一层提供服务。

一般信息系统最常见的4层结构如下。

• 表示层（也称为UI层）
• 应用层（也称为服务层）
• 业务逻辑层（也称为域层）
• 数据访问层（也称为持久层）

用法

• 一般桌面应用程序。
• 电子商务网络应用。

2. 客户机-服务器模式

此模式由两方组成：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。
• 客户机从服务器请求服务，服务器向这些客户机提供服务。此外，服务器继续侦听客户端请求。

使用

• 在线应用程序，如电子邮件、文档共享和银行业务。

3. 主从模式

这种模式由两个部分组成：主人和奴隶。主组件在相同的从组件之间分配工作，并根据从组件返回的结果计算最终结果。

用法

• 在数据库复制中，主数据库作为授权源，从数据库与之同步。
• 连接到计算机系统中总线的外围设备（主驱动器和从驱动器）。

4. 管道过滤方式

此模式可用于构造生成和处理数据流的系统。每个处理步骤都包含在过滤器组件中。要处理的数据通过管道传递。这些管道可用于缓冲或同步目的。

用法

• 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程。

5. 经纪人模式

此模式用于构造具有分离组件的分布式系统。这些组件可以通过远程服务调用相互交互。

• 代理组件负责协调组件之间的通信。
• 服务器将其功能（服务和特性）发布到代理。
• 客户机从代理请求服务，然后代理将客户机从其注册表重定向到合适的服务。

用法

• 消息代理软件，如Apache ActiveMQ、Apache Kafka、RabbitMQ和JBoss消息传递。

6. 点对点模式

在这种模式中，单个组件称为对等组件。

• 对等方既可以作为客户端，从其他对等方请求服务，也可以作为服务器，向其他对等方提供服务。
• 对等方可以充当客户机或服务器，也可以同时充当两者，并且它可以随时间动态地更改其角色。

用法

• Gnutella和G2等文件共享网络）
• 多媒体协议，如P2PTV和PDTP。

7. 事件总线模式

此模式主要处理事件，有4个主要组件：事件源、事件侦听器、通道和事件总线。

• 源将消息发布到事件总线上的特定通道。
• 监听器订阅特定的频道。
• 将通知侦听器已发布到其以前订阅过的频道的消息。

用法

• Android开发
• 通知服务

8. 模型视图控制器模式

这种模式，也称为MVC模式，将交互式应用程序分为三个部分：，

• 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-处理来自用户的输入

这样做是为了将信息的内部表示与信息呈现给用户和接受用户的方式分开。它分离组件并允许有效的代码重用。

用法

• 主要编程语言中的万维网应用程序的体系结构。
• 像Django和Rails这样的Web框架。

9. 黑板模式

这种模式对于不知道确定性解决策略的问题很有用。黑板模式由三个主要部分组成。

• 黑板-包含解决方案空间中的对象的结构化全局内存
• 知识源-具有自己表示的专门模块
• 控制组件-选择、配置和执行模块。

所有部件都能接触到黑板。组件可能产生新的数据对象，这些对象被添加到黑板上。组件在黑板上查找特定类型的数据，并可以通过与现有知识源的模式匹配来找到这些数据。

用法

• 语音识别
• 车辆识别与跟踪
• 蛋白质结构鉴定
• 声纳信号解释。

10. 解析器模式

此模式用于设计解释用专用语言编写的程序的组件。它主要指定如何计算程序行，即用特定语言编写的句子或表达式。其基本思想是为语言的每个符号建立一个类。

用法

• 数据库查询语言，如SQL。
• 用于描述通信协议的语言。

架构模式比较

下表总结了每种架构模式的优缺点。

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