目的软件体系结构另一个名叫软件架构Software ArchitectureSA所以下文中提到的“体系结构”“架构”。软件体系结构设计的一个重要核心目标是达到体系结构级的复用所以需要研究透彻各个软件体系结构风格的特点才能更好的复用。体系结构两个重要属性软件体系结构风格是描述某一个特定应用领域中系统组织方式的惯用模式一个体系结构风格定义了一个词汇表和一组约束。1. 词汇表中包含一些构件和连接件类型2. 约束指出系统是如何将这些构件和连接件组合起来的。词汇表和约束软件体系结构风格 一套固定的 “专业名词” 一套必须遵守的 “规矩”。业界公认的一套套路词汇表 名词、角色、构件叫什么。规定了系统由哪些零件组成约束 必须遵守的规则、不能乱搞。规定了零件之间怎么组合、不能乱来词汇表就是这套风格里的 “专业术语”用了这个风格大家就统一用这几个词说话大家不用废话多解释不会歧义一提就都知道。举个最熟的分层架构它的词汇表就是表示层业务逻辑层数据访问层数据库大家一听到这几个词就知道“哦你们用的是分层架构。”再比如管道 - 过滤器词汇表就是过滤器管道数据流再比如事件驱动词汇表就是事件发布者订阅者约束就是 “必须遵守的规则、不能违反”用了这个风格就必须按它的规矩来不然就不是这个风格。继续用分层架构举例它的约束是上层可以调用下层下层不能反过来调用上层同层之间一般不直接调用每一层只对相邻层暴露接口你违反一条就不是标准分层架构再比如管道 - 过滤器约束是每个过滤器独立不共享状态数据只能从管道流过去过滤器之间不能直接互相调用再比如事件驱动约束是发布者不知道谁订阅订阅者不知道谁发布不直接调用只通过事件通信常用的软件体系结构架构风格体系结构风格大类具体体系结构风格词汇表零件/术语约束必须遵守的规矩具体实现场景关键词①数据流风格批处理体系结构风格批处理任务、数据集、处理步骤、输出结果1. 数据以“批次”为单位整体处理无实时交互2. 处理步骤按固定顺序执行前一步完成后再执行下一步3. 不支持中途修改数据或中断处理4. 专注于离线数据处理不依赖实时输入。数据统计报表生成、历史数据归档、批量数据导入/导出、离线ETL处理全量数据、固定顺序、一次性批量执行、无实时流管道-过滤器体系结构风格过滤器Filter、管道Pipe、数据流1. 过滤器独立不维护全局状态2. 数据仅通过管道在过滤器间流转3. 过滤器之间不直接调用仅通过数据流通信4. 过滤器仅负责“输入→处理→输出”。编译器词法分析→语法分析→语义分析、日志处理系统、实时ETL数据清洗、图像处理流程流水线、分步处理、流式输入输出、模块独立可替换、无状态②调用/返回风格主程序/子程序风格主程序、子程序、调用指令、返回值1. 单线程执行主程序统一调度所有子程序2. 子程序仅能被主程序或其他子程序调用不能主动调用3. 执行流程自上而下按顺序调用完成后返回结果4. 子程序之间不直接通信通过主程序传递数据。小型控制台程序、简单工具类程序、传统C语言程序集中控制、固定流程、主程序调度子程序、结构化顺序调用面向对象体系结构风格对象、类、封装、继承、多态、消息1. 数据与行为封装在类中仅通过接口对外暴露2. 类通过继承实现复用通过多态实现灵活调用3. 对象之间通过发送消息进行通信不直接操作内部数据4. 类的修改不影响其他关联类遵循开闭原则。JavaWeb项目实体类、服务类封装、APP开发页面/业务对象封装、组件化开发封装、继承、多态、对象交互、实体与行为绑定层次型体系结构风格层Layer、接口、调用、返回1. 上层依赖下层下层不依赖上层2. 仅允许相邻层调用禁止跨层调用3. 同层构件之间不直接调用4. 每层仅对上层提供服务对下层进行调用。企业Web应用表示层→业务逻辑层→数据访问层→数据库、桌面应用界面层→逻辑层→数据层分层隔离、上层依赖下层、单向调用、解耦、可替换层级客户端/服务器体系结构风格C/S客户端、服务器、请求、响应、网络通信1. 客户端负责用户交互和局部处理服务器负责核心业务和数据存储2. 客户端主动向服务器发送请求服务器接收后处理并返回响应3. 服务器可同时响应多个客户端请求客户端之间不直接通信4. 依赖网络连接客户端需安装专用程序。桌面版管理系统如OA客户端、游戏客户端、数据库客户端如Navicat客户端、服务端、两端分离、请求响应、一对多、客户端界面交互、服务端集中存数据、共享中心资源、远程调用访问后台③以数据为中心的风格仓库体系结构风格仓库中央数据库、访问构件、数据接口1. 所有构件共享同一个中央仓库数据库2. 构件之间不直接通信仅通过读写仓库数据交互3. 仓库统一管理数据构件仅负责数据的访问和处理4. 数据一致性由仓库统一维护。传统信息管理系统如学生管理系统、企业ERP系统、数据中台中央共享数据仓库、组件只读写、互不直接通信、无中央调度黑板体系结构风格黑板共享数据区、知识源、控制器、推理规则1. 黑板为核心共享数据区所有知识源可读写黑板2. 知识源独立异步修改黑板数据无需相互依赖3. 控制器协调知识源的访问顺序和数据处理优先级4. 知识源根据黑板数据变化触发自身处理逻辑。语音识别系统、信号处理系统、复杂决策系统如医疗诊断专家系统黑板 知识源 调度器、不确定问题、多轮迭代推理、逐步求解④虚拟机风格解释器体系结构风格虚拟机、解释引擎、源代码、指令集1. 程序由解释引擎逐句解释执行不直接编译为机器码2. 源代码无需编译可直接运行跨平台性强3. 解释引擎负责解析指令控制执行流程4. 执行效率低于编译型程序依赖解释环境。脚本语言运行环境Python/JavaScript解释器、HTML解析引擎、简单脚本执行工具自定义脚本、规则引擎、指令解释执行、动态配置规则规则系统体系结构风格规则库、事实库、推理引擎、规则解释器1. 业务逻辑以“规则”形式存储在规则库不硬编码2. 推理引擎根据事实库中的数据匹配规则库中的规则并执行3. 规则可动态添加、修改无需修改推理引擎4. 推理过程由引擎统一调度构件仅负责提供事实数据。业务规则配置系统、保险理赔规则引擎、电商优惠券规则系统、专家系统有规则库 推理引擎按条件匹配触发逻辑判定就是规则系统风格⑤独立构件风格进程通信体系结构风格进程、线程、IPC进程间通信、消息、共享内存1. 每个构件对应一个独立进程/线程可并发执行2. 构件之间通过IPC消息队列、共享内存等进行通信3. 构件独立部署、独立故障隔离一个构件异常不影响其他构件4. 通信方式由系统统一管理构件专注自身业务逻辑。分布式系统中的进程交互、多线程应用如后台任务进程、操作系统中进程通信多独立进程、彼此通过消息 / IPC 交互协作就是进程通信架构风格事件系统体系结构风格事件驱动/隐式调用构件、事件、事件源发布者、事件处理者订阅者、事件总线1. 构件间不直接调用通过事件总线传递事件触发通信2. 发布者不知道订阅者订阅者不知道发布者松耦合3. 事件触发顺序不由调用者控制由事件总线调度4. 一个事件可被多个处理者响应支持异步处理。GUI界面按钮点击/菜单触发事件、消息队列MQ订阅发布模式、实时通知系统、微服务异步通信事件触发、异步解耦、发布订阅、无需硬编码调用企业 互联网架构风格架构风格场景关键词典型场景MVC/MVVM视图、模型、控制器分离、界面与业务解耦Web、桌面端、移动端 UI 架构SOA 面向服务架构ESB 企业服务总线、粗粒度服务、系统集成、服务复用传统企业异构系统整合、遗留系统对接微服务架构服务自治、独立部署、去中心化、API 网关、故障隔离、弹性扩容电商、互联网平台、大型分布式业务系统闭环反馈控制采集-比对-调节-反馈、动态修正、自动控制工业控制、自动驾驶、温控调速系统