10 個常用的軟件架構模式
你是否曾經思考過如何設計大型的企業級系統？在決定啟動軟件開發之前，首要的是選擇恰當的架構來指引系統的功能及質量屬性設計。因此在將軟件架構應用于設計之前，必需要了解常用的架構模式。
什么是架構模式?
Wikipedia 的解釋：
在軟件架構中，架構模式是對特定環境下常見問題的通用且可重用的解決方案。架構模式與軟件設計模式很相似，但架構模式的層次更高，且外延更大。
這篇文章將簡述常見的 10 種架構模式的概念、用法以及其優缺點。
- 分層模式(Layered pattern)
- 客戶端／服務器模式(Client-server pattern)
- 主／從模式(Master-slave pattern)
- 管道／過濾器模式(Pipe-filter pattern)
- 代理模式(Broker pattern)
- 對等模式(Peer-to-peer pattern)
- 事件總線模式(Event-bus pattern)
- 模型／視圖／控制器(MVC)模式(Model-view-controller pattern)
- 黑板模式(Blackboard pattern)
- 解析器模式(Interpreter pattern)
1. 分層模式(Layered pattern)
分層模式用于對結構化設計的軟件進行層次拆解，每個層次為獨立的抽象，為其上層抽象提供服務。
系統通常被拆分為以下四個層次：
- 表示層（也稱為 UI 層）
- 應用層（也稱為服務層）
- 業務邏輯層（也稱為領域層）
- 數據訪問層（也稱為持久化層）
使用場景
- 通用桌面應用程序
- 電子商務 Web 應用
2. 客戶端／服務器模式(Client-server pattern)
客戶端／服務器模式由兩個部分構成：一個服務器與多個客戶端。服務器組件同時為多個客戶端組件提供服務。客戶端向服務器發啟服務請求，服務器將相應服務信息回應給客戶端。此外，服務器持續監聽來自客戶端的請求。
使用場景
- 電子郵件、文件共享及銀行業務等在線應用
3. 主／從模式(Master-slave pattern)
主／從模式由兩個部分構成：主設備與從設備。主服務組件將作業分發給多個從設備組件，并根據這些從設備反饋的結果，計算生成最終結果。
使用場景
- 數據庫復制，主數據庫被認定為權威數據源，各從數據庫與主數據保持同步
- 在計算機系統中通過總線互連的各設備（包括主設備與從設備）
4. 管道／過濾器模式(Pipe-filter pattern)
管道／過濾器模式用于構造用于生成及處理數據流的系統。每個處理過程都封裝在 過濾器（filter） 組件之中，要處理的數據通過 管道(pips) 進行投遞。管道同時用于作為 過濾器（filter） 間的緩沖及同步。
使用場景
- 編譯器，一系列的過濾器用于詞法分析、語法分析、語義分析及代碼生成
- 生物信息學的工作流
5. 代理模式（Broker pattern）
代理模式用于在結構化系統中對組件解耦。系統內各組件間采用遠過程調用（remote service invocations）的方式交互。 代理（Broker） 組件充當組件間通訊的協調角色。
提供服務的組件將其能力（服務以及特性）發布給代理，客戶端均向代理請求服務，由代理將請求重定向到先前已發布過對應服務的組件進行處理。
使用場景
- 消息中間件軟件：Apache ActiveMQ，Apache Kafka，RabbitMQ 與 JBoss 等等
6. 對等模式(Peer-to-peer pattern)
對等模式中的組件稱之為對等體（peer），對等體既作為向其他對等體請求服務的客戶端，同時也做為響應其他對等體請求的服務端。對等體可以在運行過程中動態地改變其角色，即，既可以單獨做為客戶端或服務端運行，又可同時作為客戶端與服務端運行。
使用場景
7. 事件總線模式（Event-bus pattern）
事件總線模式應用于事件處理，主要由四個組件構成： 事件源（event source），事件偵聽者（event listener），通道（Channel）以及總線（event bus） 。 事件源將消息發布到總線的特定通道，偵聽者訂閱相應的通道，事件源所發布的消息經通道通告給訂閱通道的偵聽者。
使用場景
- Android 開發
- 通告（Notification）服務
8. 模型／視圖／控制器(MVC)模式（Model-view-controller pattern）
模型／視圖／控制器模式（簡稱 MVC 模式）將交互式應用程序拆分為三個部分：
- 模型（model） – 包含核心功能及數據
- 視圖（view） – 呈現信息給用戶（通過有多個視圖）
- 控制器（controller） – 處理用戶的輸入操作
MVC 模式通過將內部信息表示、用戶信息呈現以及用戶操作接收分開的方式解耦組件，實現高效代碼重用。
使用場景
9. 黑板模式（Blackboard pattern）
黑板模式適用于 無預知確定解決策略 的問題，主要由三個組件構成：
- 黑板（blackboard） – 用于存儲解空間對象的結構化全局內存
- 知識（knowledge） 源 – 能自表意的專用模塊
- 控制（control） 組件 – 選擇、配置與執行的模塊
所有的組件均能訪問黑板，組件可將新生成的數據對象寫入黑板，也可以通過模式匹配從黑板中獲取知識源所生成的特定數據。
使用場景
- 語音識別
- 車輛識別和追蹤
- 蛋白質的結構鑒定
- 聲納信號解析
10. 解析器模式（Interpreter pattern）
解析器模式用于設計語言的解析程序，主要用于指定評估程序代碼行，即解析出特定語言的語句與表達式，其核心思想是為語言的每個符號定義相應的類。
使用場景
- SQL 等數據庫查詢語言
- 通訊協議描述語言
上述架構模式的對比
下表格總結了各架構模式的優缺點
