简单介绍 10 个常见的软件架构

简评：简单科普一下常见的 10 个架构。

有没有想过如何设计大型企业及系统？在开发之前，我们必须要选择一个合适的架构，以保证我们软件的功能和质量。今天就简单介绍一下常用的 10 个架构。

什么是架构？

一直以来，在软件行业，对于什么是架构，都有很多的争论，每个人都有自己的理解。甚至于很多架构师一说架构，就开始谈论什么应用架构、硬件架构、数据架构等等。我曾经也到处寻找过架构的定义，请教过很多人，结果发现，没有大家都认可的定义。套用一句关于 big data 流行的笑话，放在架构上也适用：

Architecture is like teenage sex，everybody talks about it，nobody really knows what is it。

事实上，架构在软件发明时的 N 多年以前，就已经存在了，这个词早是跟随着建筑出现的。在软件工程中，架构以理解为：

1. 根据要解决的问题，对目标系统的边界进行界定。
2. 并对目标系统按某个原则的进行切分。切分的原则，要便于不同的角色，对切分出来的部分，并行或串行开展工作，一般并行才能减少时间。
3. 并对这些切分出来的部分，设立沟通机制。
4. 根据 3，使得这些部分之间能够进行有机的联系，合并组装成为一个整体，完成目标系统的所有工作。

（上面关于什么是架构摘自 InfoQ，架构师王概凯 Kevin 的专栏）

这篇文章将简述常见的 10 种架构模式的概念、用法以及其优缺点。

1. 分层模式 (Layered pattern)
2. 客户端／服务器模式 (Client-server pattern)
3. 主／从模式 (Master-slave pattern)
4. 管道／过滤器模式 (Pipe-filter pattern)
5. 代理模式 (Broker pattern)
6. 对等模式 (Peer-to-peer pattern)
7. 事件总线模式 (Event-bus pattern)
8. 模型／视图／控制器 (MVC) 模式 (Model-view-controller pattern)
9. 黑板模式 (Blackboard pattern)
10. 解析器模式 (Interpreter pattern)

1. 分层模式 (Layered pattern)

分层模式用于对结构化设计的软件进行层次拆解，每个层次为独立的抽象，为其上层抽象提供服务。

系统通常被拆分为以下四个层次：

• 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

• 通用桌面应用程序
• 电子商务 Web 应用

2. 客户端／服务器模式 (Client-server pattern)

客户端／服务器模式由两个部分构成：一个服务器与多个客户端。服务器组件同时为多个客户端组件提供服务。客户端向服务器发启服务请求，服务器将相应服务信息回应给客户端。此外，服务器持续监听来自客户端的请求。

使用场景

• 电子邮件、文件共享及银行业务等在线应用

3. 主／从模式 (Master-slave pattern)

主／从模式由两个部分构成：主设备与从设备。主服务组件将作业分发给多个从设备组件，并根据这些从设备反馈的结果，计算生成终结果。

使用场景

• 数据库复制，主数据库被认定为权威数据源，各从数据库与主数据保持同步
• 在计算机系统中通过总线互连的各设备（包括主设备与从设备）

4. 管道／过滤器模式 (Pipe-filter pattern)

管道／过滤器模式用于构造用于生成及处理数据流的系统。每个处理过程都封装在过滤器（filter）组件之中，要处理的数据通过 管道(pips) 进行投递。管道同时用于作为 过滤器（filter） 间的缓冲及同步。

使用场景

• 编译器，一系列的过滤器用于词法分析、语法分析、语义分析及代码生成
• 生物信息学的工作流

5. 代理模式（Broker pattern）

代理模式用于在结构化系统中对组件解耦。系统内各组件间采用远过程调用（remote service invocations）的方式交互。代理（Broker）组件充当组件间通讯的协调角色。

提供服务的组件将其能力（服务以及特性）发布给代理，客户端均向代理请求服务，由代理将请求重定向到先前已发布过对应服务的组件进行处理。

使用场景

• 消息中间件软件：Apache ActiveMQ，Apache Kafka，RabbitMQ 与 JBoss 等等

6. 对等模式 (Peer-to-peer pattern)

对等模式中的组件称之为对等体（peer），对等体既作为向其他对等体请求服务的客户端，同时也做为响应其他对等体请求的服务端。对等体可以在运行过程中动态地改变其角色，即，既可以单独做为客户端或服务端运行，又可同时作为客户端与服务端运行。

使用场景

• 网络文件共享：Gnutella 与 G2)
• 流媒体协议：P2PTV 与 PDTP.
• 流媒体应用： Spotify.

7. 事件总线模式（Event-bus pattern）

事件总线模式应用于事件处理，主要由四个组件构成：事件源（event source），事件侦听者（event listener），通道（Channel）以及总线（event bus）。 事件源将消息发布到总线的特定通道，侦听者订阅相应的通道，事件源所发布的消息经通道通告给订阅通道的侦听者。

使用场景

• Android 开发
• 通告（Notification）服务

8. 模型／视图／控制器 (MVC) 模式（Model-view-controller pattern）

模型／视图／控制器模式（简称 MVC 模式）将交互式应用程序拆分为三个部分：

1. 模型（model） – 包含核心功能及数据
2. 视图（view） – 呈现信息给用户（通过有多个视图）
3. 控制器（controller） – 处理用户的输入操作

MVC 模式通过将内部信息表示、用户信息呈现以及用户操作接收分开的方式解耦组件，实现高效代码重用。

使用场景

• 主流开发语言所构建的互联网网页应用架构
• Django 与 Rails 等网页应用开发框架

9. 黑板模式（Blackboard pattern）

黑板模式适用于 无预知确定解决策略 的问题，主要由三个组件构成：

• 黑板（blackboard） – 用于存储解空间对象的结构化全局内存
• 知识（knowledge）源 – 能自表意的专用模块
• 控制（control）组件 – 选择、配置与执行的模块

所有的组件均能访问黑板，组件可将新生成的数据对象写入黑板，也可以通过模式匹配从黑板中获取知识源所生成的特定数据。

使用场景

• 语音识别
• 车辆识别和追踪
• 蛋白质的结构鉴定
• 声纳信号解析

10. 解析器模式（Interpreter pattern）

解析器模式用于设计语言的解析程序，主要用于指定评估程序代码行，即解析出特定语言的语句与表达式，其核心思想是为语言的每个符号定义相应的类。

使用场景

• SQL 等数据库查询语言
• 通讯协议描述语言

上述架构模式的对比

下表格总结了各架构模式的优缺点