【译】10 种常见软件架构模式

引子

在看 Scalable Frontend 1 — Architecture Fundamentals 的时候，想到应该不止这一种分层模式吧，就去找了些资料，翻译记录。

原文：10 Common Software Architectural Patterns in a nutshelle

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正文

有没有想过大型企业级系统是如何设计的？在主要软件开发开始之前，我们必须选择一个合适的架构，它将为我们提供所需的功能和质量特性。因此，我们应该理解不同的架构，在将它们应用到我们的设计中之前。

什么是架构模式？

根据维基百科，

架构模式是一种通用的、可重用的解决方案，用于解决在特定环境下软件架构中的常见问题。架构模式类似于软件设计模式，但范围更广。

在这篇文章中，我将简要解释以下 10 种常见的架构模式及其应用、优势和不足。

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. 管道过滤模式（Pipe-filter pattern）
5. 代理模式（Broker pattern）
6. 点对点模式（Peer-to-peer pattern）
7. 事件总线模式（Event-bus pattern）
8. 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）

这种模式可以用于构造可以分解为子任务组的程序，每个子任务都处于特定的抽象级别。每层都为下一个更高层提供服务。

一般信息系统里最常见的4个层次如下。

• 呈现层（也称为 UI 层）
• 应用层（也称为服务层）
• 业务逻辑层（也称为定义域层）
• 数据访问层（也称为持久层）

应用

• 一般桌面应用程序。
• 电子商务 web 应用程序。

2.客户端-服务器模式（Client-server pattern）

这种模式由两个部分组成：一个服务器和多个客户端。服务器组件将为多个客户端组件提供服务。客户端向服务器请求服务，服务器向这些客户端提供相关服务。此外，服务器继续侦听客户端请求。

应用

• 在线应用程序，例如电子邮件、文档共享和开账户等。

3.主从模式（Master-slave pattern）

这种模式由两个部分组成：主（Master）和从（slave）。主组件为相同的从组件分配工作，并根据从组件返回的结果计算最终结果。

应用

• 在数据库复制中，主数据库被视为权威源，从数据库与主数据库同步。
• 连接到计算机系统（主驱动器和从驱动器）总线的外围设备。

4.管道过滤模式（Pipe-filter pattern）

此模式可用于构造生成和处理数据流的系统。每个处理步骤都包含在过滤器组件中。要处理的数据通过管道传递。这些管道可用于缓冲或同步。

应用

• 编译器。连续过滤器执行词法分析、解析、语义分析和代码生成。
• 生物信息学的工作流程。

5.代理模式（Broker pattern）

这种模式用于构造具有解耦组件的分布式系统。这些组件可以通过远程服务调用相互合作。代理组件负责协调组件之间的通信。

服务器将其功能（服务和特性）发布给代理。客户端向代理请求服务，然后代理从注册表中将客户端重定向到合适的服务。

应用

• 消息代理软件，例如 Apache ActiveMQ、Apache Kafka、RabbitMQ 和 JBoss Messaging 。

6.点对点模式（Peer-to-peer pattern）

在这种模式中，单个组件称为对等点。对等点既可以作为客户端，向其它对等点请求服务，也可以作为服务器，向其它对等点提供服务。对等点可以充当客户端或服务器，也可以同时充当两者，并且可以随时间动态地更改其角色。

应用

• 文件共享网络，例如 Gnutella 和 G2 。
• 多媒体协议，例如 P2PTV 和 PDTP 。
• 基于数字加密货币的产品，如比特币和区块链 。

7.事件总线模式（Event-bus pattern）

这种模式主要处理事件，有 4 个主要组件：事件源（event source）、事件侦听器（event listener）、频道（channel）和事件总线（event bus）。源将消息发布到一个事件总线上的特定频道。侦听器订阅特定频道。侦听器将收到消息的通知，这些消息将发布到它们之前订阅的频道。

应用

• Android 开发。
• 通知服务。

8.MVC 模式（Model-view-controller pattern）

这种模式也称为 MVC 模式，它将交互应用程序分为三个部分：

• model —— 包含核心功能和数据。
• view —— 向用户显示信息（可以定义多个视图）。
• controller —— 处理来自用户的输入。

这样做是为了将呈现给用户内部信息的方式和接受用户信息的方式区分开。它把组件解耦并允许高效的代码复用。

应用

• 在主要编程语言中的万维网应用程序架构。
• Web 框架，例如 Django 和 Rails 。

9.黑板模式（Blackboard pattern）

这种模式对于不知道确定解决方案策略的问题很有用。黑板模式由三个主要部分组成。

• 黑板（blackboard） —— 一个结构化的全局内存，包含来自解决方案空间的对象
• 知识源（knowledge source） —— 具有自我标识的专门模块
• 控制组件（control component） —— 选择、配置和执行模块。

所有的组件都能访问到黑板。组件可能会生成新的数据对象，并将其添加到黑板中。组件在黑板上查找特定类型的数据，并可以通过与现有知识源的模式匹配来找到这些数据。

应用

• 语音识别。
• 车辆识别与跟踪。
• 蛋白质结构鉴定。
• 声纳信号解析。

10.解析器模式（Interpreter pattern）

这种模式用于设计解释用特定语言编写的程序的组件。它主要指定如何解析每行程序，即用特定语言编写的语句或表达式。其基本思想是为语言的每个符号建立一个类。

应用

• 数据库查询语言，例如 SQL 。
• 用于描述通信协议的语言。

架构模式比较

下面总结了每种架构模式的优势和不足。

参考资料

• Architectural Patterns
• 10 Common Software Architectural Patterns in a nutshelle