系統架構設計師筆記第2期:架構風格

程序員茶館 發佈 2023-06-04T23:49:44.847423+00:00

架構風格是在軟體系統設計和開發中使用的一種指導原則或模式集合。它描述了系統的整體結構和組織方式,以及各個組件之間的交互方式。架構風格可以幫助開發人員在設計和實現軟體系統時做出一些重要的決策,包括如何劃分系統的不同模塊、如何組織和管理數據、如何處理系統的並發性等。

架構風格是在軟體系統設計和開發中使用的一種指導原則或模式集合。它描述了系統的整體結構和組織方式,以及各個組件之間的交互方式。架構風格可以幫助開發人員在設計和實現軟體系統時做出一些重要的決策,包括如何劃分系統的不同模塊、如何組織和管理數據、如何處理系統的並發性等。

不同的架構風格強調不同的設計原則和目標。以下是一些常見的架構風格:

  1. 數據流風格(Dataflow Style): 數據流風格關注的是數據在系統中的流動和轉換。系統被建模為一系列的數據處理單元(也稱為處理器或過濾器),每個單元接收輸入數據,執行某種操作,並將結果傳遞給下一個單元。數據流風格強調數據的獨立處理和並行執行,適用於需要處理大量數據和並發執行的系統,例如流式處理系統和圖像處理系統。
  2. 調用/返迴風格(Call/Return Style): 調用/返迴風格是一種基於過程調用的架構風格。系統被組織成一組相互調用的過程或函數,每個過程執行特定的任務,並可以返回結果給調用者。這種風格非常常見於傳統的面向對象程式語言中,其中對象之間通過方法調用進行交互。調用/返迴風格適用於需要按照特定的控制流程執行任務的系統。
  3. 獨立構件風格(Component-based Style): 獨立構件風格將系統劃分為一組獨立的、可重用的構件或模塊,每個構件都具有明確定義的接口和功能。這些構件可以獨立開發、測試和部署,並可以通過定義的接口進行交互。獨立構件風格鼓勵代碼的重用和模塊化,並提供了一種靈活的方式來構建複雜系統。
  4. 虛擬機風格(Virtual Machine Style): 虛擬機風格是一種基於虛擬機的架構風格。系統被組織為一組虛擬機實例,每個虛擬機提供了一個隔離的運行環境,其中可以執行特定的應用程式或任務。虛擬機風格可以提供安全隔離、資源管理和多租戶支持,常見的應用包括虛擬化技術和雲計算平台。
  5. 倉庫風格(Repository Style): 倉庫風格將系統的數據存儲和訪問抽象為一個中央的數據倉庫或資料庫。其他組件可以通過查詢或更新倉庫來獲取或修改數據。倉庫風格強調數據的一致性和集中管理,適用於需要共享和協調數據的系統,例如企業級應用程式和數據管理系統。

這些架構風格並不是互相排斥的,實際上,在設計複雜的軟體系統時,可以結合多種架構風格來滿足系統需求。選擇適合的架構風格取決於系統的需求、可用技術和開發團隊的經驗等因素。

數據流風格

數據流風格的一個例子是圖像處理系統。在圖像處理系統中,圖像被視為數據流,系統中的不同處理單元(過濾器)按照一定的順序對圖像進行處理。

例如,考慮一個簡單的圖像濾波器系統,該系統接收輸入圖像並對其進行一系列的濾波操作,最後生成輸出圖像。系統可以被建模為一個數據流圖,其中每個過濾器表示一個處理單元,輸入圖像作為數據流進入系統,經過一系列的過濾器處理後,最終生成輸出圖像。

在這個系統中,每個過濾器負責執行特定的圖像處理操作,例如邊緣檢測、模糊化、銳化等。過濾器之間通過數據流連接起來,即一個過濾器的輸出作為下一個過濾器的輸入。數據在系統中以流的形式傳遞,每個過濾器根據其輸入數據進行計算,並將結果傳遞給下一個過濾器。

數據流風格的好處是可以實現並行處理和流式處理,這對於處理大型圖像或實時圖像數據非常有用。系統可以將圖像分成多個塊,並將不同的處理任務分配給不同的處理單元並行執行,從而加快處理速度。此外,由於數據流的特性,系統可以在圖像輸入的同時進行處理和輸出,使得實時處理成為可能。

總之,數據流風格在圖像處理系統中提供了一種有效的架構,它強調數據的流動和並行處理,使得系統能夠高效地處理大量圖像數據。

調用/返迴風格

調用/返迴風格在許多程式語言和系統中都非常常見,其中一個典型的例子是Web應用程式的後端開發。
考慮一個簡單的在線商城應用程式,使用調用/返迴風格來實現後端的邏輯。在這種架構下,應用程式的功能被劃分為不同的服務或模塊,每個模塊負責特定的功能。
例如,應用程式可能包括以下模塊:

  1. 用戶管理模塊:負責處理用戶註冊、登錄、個人信息管理等功能。
  2. 商品管理模塊:負責處理商品的添加、編輯、刪除等功能。
  3. 訂單管理模塊:負責處理訂單的創建、支付、發貨等功能。

這些模塊可以通過調用/返回的方式進行交互。當前端或其他模塊需要執行某個功能時,它會調用相應的後端接口,並傳遞所需的參數。後端模塊接收到請求後,執行相應的操作,並將結果返回給調用者。
例如,當用戶在前端註冊新帳戶時,前端會調用用戶管理模塊的註冊接口,傳遞用戶名、密碼等參數。用戶管理模塊接收到請求後,會執行用戶註冊的邏輯,創建新用戶,並返回註冊成功的響應給前端。


調用/返迴風格的優勢在於它簡化了系統的組織和交互方式。每個模塊專注於特定的功能,並通過接口暴露給其他模塊。這種鬆耦合的設計使得系統更易於擴展和維護,不同模塊之間可以獨立開發和測試。
總結起來,調用/返迴風格在Web應用程式的後端開發中是一種常見的架構風格,它通過模塊化和接口調用來實現系統的功能劃分和交互。它提供了一種清晰的方式來組織和管理系統的邏輯。

獨立構件風格

獨立構件風格(Component-based Style)在軟體開發中非常常見,以下是一個例子來說明該架構風格的應用。

考慮一個電子商務平台,該平台由多個獨立構件組成。每個構件都代表著特定的功能或服務,並具有明確定義的接口。

例如,這個電子商務平台可能包括以下獨立構件:

  1. 用戶認證構件:負責處理用戶的身份驗證和授權功能。
  2. 商品管理構件:負責管理商品的添加、編輯和刪除。
  3. 訂單處理構件:負責處理訂單的創建、支付和發貨。
  4. 財務計算構件:負責計算和管理財務數據,如訂單總額、銷售額等。
  5. 郵件通知構件:負責發送電子郵件通知給用戶,如訂單確認、發貨通知等。

每個構件都是相對獨立的,它們可以獨立開發、測試和部署。它們之間通過定義的接口進行交互,例如訂單處理構件可以調用用戶認證構件來驗證用戶的身份,商品管理構件可以調用財務計算構件來計算訂單總額。

通過獨立構件風格,這個電子商務平台的開發團隊可以將系統的功能劃分為可重用和相互獨立的構件,每個構件都專注於特定的任務。這樣的架構風格有助於提高開發效率、代碼的重用性和可維護性。此外,如果需要增加新的功能,可以通過添加新的構件來擴展系統,而不需要修改現有構件。

總結一下,獨立構件風格是一種通過將系統劃分為獨立的、可重用的構件來組織和設計軟體系統的架構風格。它提供了一種模塊化和可擴展的方式來構建複雜的應用程式。

虛擬機風格


虛擬機風格(Virtual Machine Style)的一個例子是虛擬化技術和雲計算平台。

在虛擬機風格中,系統被組織為一組虛擬機實例,每個虛擬機提供了一個隔離的運行環境,其中可以執行特定的應用程式或任務。

例如,考慮一個雲計算平台,該平台提供基於虛擬化的資源管理和應用程式部署。在這個平台中,物理伺服器被劃分為多個虛擬機,每個虛擬機都運行著一個獨立的作業系統和應用程式棧。

在這種架構下,每個虛擬機可以被視為一個獨立的計算機,它具有自己的虛擬處理器、內存、磁碟和網絡接口。應用程式和服務可以在虛擬機中部署和運行,就像它們在物理伺服器上運行一樣。

虛擬機風格的優勢之一是提供了安全隔離和資源管理的能力。每個虛擬機都在自己的隔離環境中運行,不會相互干擾。這使得不同的應用程式和服務可以在同一物理伺服器上同時運行,而不會互相影響。

另一個優勢是提供了靈活的擴展和資源分配。通過虛擬化技術,可以根據需要創建、刪除和調整虛擬機的數量和配置。這使得雲計算平台能夠根據實際需求動態分配計算資源,並提供彈性和可伸縮性。

總結起來,虛擬機風格是一種通過將系統劃分為多個虛擬機實例來實現資源隔離和應用程式部署的架構風格。它在雲計算和虛擬化技術中得到廣泛應用,為應用程式提供了隔離性、靈活性和資源管理的好處。

倉庫風格

倉庫風格(Repository Style)是一種架構風格,將系統的數據存儲和訪問抽象為一個中央的數據倉庫或資料庫。以下是一個例子來說明倉庫風格的應用。

考慮一個企業級客戶關係管理(CRM)系統,該系統用於管理客戶信息、交易記錄等。在倉庫風格下,系統的數據存儲和訪問被抽象為一個中央的數據倉庫,各個模塊或服務可以通過查詢或更新倉庫來獲取或修改數據。

在這個CRM系統中,數據倉庫可以包含客戶信息、訂單信息、銷售數據等。不同的模塊或服務可以通過查詢倉庫來獲取特定客戶的信息,如客戶名稱、聯繫方式等。它們也可以將新的客戶信息或訂單數據存儲到倉庫中。

例如,銷售團隊可以通過查詢倉庫獲取特定客戶的交易記錄和購買歷史,以幫助他們更好地了解客戶需求並提供個性化的服務。市場營銷團隊可以從倉庫中獲取潛在客戶的聯繫信息,以進行針對性的市場推廣活動。客戶服務團隊可以通過查詢倉庫獲取客戶的投訴記錄和解決方案,以提供高質量的客戶支持。

通過倉庫風格,系統的數據被集中管理,確保了數據的一致性和可靠性。數據倉庫提供了一個統一的接口和數據模型,使得不同模塊或服務可以共享和協調數據。這樣的架構風格有助於避免數據冗餘和數據不一致的問題,同時提供了更好的數據訪問和管理控制。

總結起來,倉庫風格是一種將系統的數據存儲和訪問抽象為一個中央數據倉庫的架構風格。它適用於需要共享和協調數據的系統,例如企業級應用程式和數據管理系統。倉庫風格通過提供統一的數據接口和集中的數據管理,促進了數據的一致性和可靠性。

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