企業(yè)規(guī)模的軟件系統(tǒng)該如何設(shè)計(jì)呢？在開始寫代碼之前，我們需要選擇一個(gè)合適的架構(gòu)，這個(gè)架構(gòu)將決定軟件實(shí)施過程中的功能屬性和質(zhì)量屬性。因此，了解軟件設(shè)計(jì)中的不同架構(gòu)模式對我們的軟件設(shè)計(jì)會有較大的幫助。

軟件架構(gòu)模式

什么是架構(gòu)模式？根據(jù)維基百科：架構(gòu)模式是針對特定軟件架構(gòu)場景常見問題的通用、可重用解決方案。架構(gòu)模式類似于軟件設(shè)計(jì)模式，但范圍更廣。本文將簡要解釋10種常見架構(gòu)模式及其用法、優(yōu)缺點(diǎn)。

• 分層模式（Layered pattern）
• 客戶端-服務(wù)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）
• 點(diǎn)對點(diǎn)模式（Peer-to-peer pattern）
• 事件-總線模式（Event-bus pattern）
• 模型-視圖-控制器模式（Model-view-controller pattern）
• 黑板模式（Blackboard pattern）
• 解釋器模式（Interpreter pattern）

1. 分層模式

此模式用于可分解為子任務(wù)的結(jié)構(gòu)化程序，每個(gè)子任務(wù)都位于特定的抽象層級，每一層都為上一層提供服務(wù)。一般信息系統(tǒng)最常見的4個(gè)層次如下。

• 表示層(也稱為UI層)
• 應(yīng)用層(也稱為服務(wù)層)
• 業(yè)務(wù)邏輯層(也稱為領(lǐng)域?qū)?
• 數(shù)據(jù)訪問層(也稱為持久層)

應(yīng)用場景：

• 一般的桌面應(yīng)用程序
• 電子商務(wù)web應(yīng)用程序
• 一般的移動(dòng)App

2. 客戶端-服務(wù)器模式

這種模式由兩部分組成：服務(wù)器和多個(gè)客戶端。服務(wù)器將向多個(gè)客戶端提供服務(wù)。客戶端從服務(wù)器請求服務(wù)，服務(wù)器向這些客戶端提供相關(guān)服務(wù)。此外，服務(wù)器繼續(xù)偵聽客戶端請求。

應(yīng)用場景：

• 電子郵件、文檔共享和銀行等在線應(yīng)用程序。
• 基于IPC的應(yīng)用程序

3.主從模式

這種模式由兩部分組成：主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)。主節(jié)點(diǎn)將工作分配給相同的從節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)從節(jié)點(diǎn)返回的結(jié)果計(jì)算最終結(jié)果。

應(yīng)用場景：

• 在數(shù)據(jù)庫復(fù)制中，主數(shù)據(jù)庫被視為權(quán)威源數(shù)據(jù)庫，從數(shù)據(jù)庫與之同步。
• 通過總線連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(主驅(qū)動(dòng)器和從驅(qū)動(dòng)器)的外圍設(shè)備。
• 進(jìn)程內(nèi)的多線程應(yīng)用。

4.管道-過濾器模式

這種模式可用于構(gòu)造生成和處理數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)。每個(gè)處理步驟都包含一個(gè)過濾器組件。要處理的數(shù)據(jù)通過管道傳遞。這些管道可用于緩沖或同步目的。

應(yīng)用場景：

• 編譯器。連續(xù)過濾器執(zhí)行詞法分析、詞法解析、語義分析和代碼生成。
• 生物信息學(xué)的工作流
• 工具鏈?zhǔn)降膽?yīng)用程序

5. 代理模式

這種模式通過解耦組件來構(gòu)造分布式系統(tǒng)。這些組件可以通過遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用彼此交互。代理組件負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)組件之間的通信。服務(wù)器向代理發(fā)布功能(服務(wù)和特征)。客戶端向代理請求服務(wù)，然后代理將客戶端重定向到合適的服務(wù)。需要注意broker，agent，proxy以及delegate的區(qū)別。

應(yīng)用場景：

• 消息代理軟件，例如：Apache ActiveMQ、Apache Kafka、RabbitMQ和JBoss消息傳遞。
• 網(wǎng)絡(luò)傳輸中的代理軟件。

6. P2P模式

在這種模式中，每個(gè)組件都稱為對等節(jié)點(diǎn)。對等節(jié)點(diǎn)既可以作為客戶機(jī)(從其他對等節(jié)點(diǎn)請求服務(wù))，也可以作為服務(wù)器(向其他對等節(jié)點(diǎn)提供服務(wù))。對等節(jié)點(diǎn)可以充當(dāng)單個(gè)客戶機(jī)或服務(wù)器，也可以同時(shí)充當(dāng)客戶機(jī)和服務(wù)器，并且可以隨著時(shí)間變化動(dòng)態(tài)地更改角色。

使用場景：

• 文件共享網(wǎng)絡(luò)，例如Gnutella和G2等。
• 多媒體協(xié)議，如P2PTV和PDTP。

7. 事件-總線模式

這種模式也被稱為訂閱發(fā)布模式，主要處理事件，有4個(gè)主要組件：事件源、事件監(jiān)聽者、通道和事件總線。事件源將消息發(fā)布到事件總線上的特定通道，監(jiān)聽者訂閱特定的通道。消息發(fā)布到監(jiān)聽者之前訂閱的通道，監(jiān)聽者將收到消息的通知。

使用場景：

• 安卓開發(fā)
• 通知服務(wù)
• 注冊中心

8. 模型-視圖-控制器模式

這種模式，也稱為MVC模式，將一個(gè)交互應(yīng)用程序分為三個(gè)部分：

• 模型-包含核心功能和數(shù)據(jù)
• 視圖——向用戶顯示信息(可以定義多個(gè)視圖)
• 控制器——處理來自用戶的輸入

這樣做是為了將信息的內(nèi)部表示、信息呈現(xiàn)給用戶的方式、接受用戶輸入的方式分離開來。這種模式解耦組件并允許有效的代碼重用。

應(yīng)用場景：

• 一般的web應(yīng)用程序架構(gòu)
• Django和Rails等Web框架
• 一般的GUI 應(yīng)用程序

9. 黑板模式

這種模式對于沒有確定解決方案策略的問題非常有用。黑板圖案由三個(gè)主要部分組成：

• 黑板：一個(gè)結(jié)構(gòu)化的全局內(nèi)存，包含來自解決方案空間的對象
• 知識源：具有自己表示形式的專門化模塊
• 控制組件：選擇、配置和執(zhí)行模塊

所有的組件都可以到達(dá)黑板。組件可以生成添加到黑板上的新數(shù)據(jù)對象。組件在黑板上查找特定類型的數(shù)據(jù)，并通過與現(xiàn)有的知識源進(jìn)行模式匹配找到這些數(shù)據(jù)。

應(yīng)用場景：

• 語音識別
• 車輛識別及追蹤
• 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)識別
• 聲納信號的解釋

10. 解釋器模式

這種模式用于設(shè)計(jì)一個(gè)解釋專用語言編寫的程序組件。它主要指定如何評估每一行程序，即用特定語言編寫的句子或表達(dá)式。其基本思想是語言的每個(gè)符號都有一個(gè)類。

應(yīng)用場景：

• 數(shù)據(jù)庫查詢語言，如SQL。
• 用于描述通信協(xié)議的語言。