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架構(gòu)設(shè)計的地位舉足輕重，它是研發(fā)工作的核心所在，同時也是架構(gòu)師不可或缺的專業(yè)能力。接下來，我將對此進(jìn)行全方位的詳細(xì)闡述。

架構(gòu)設(shè)計

架構(gòu)設(shè)計，指的是在軟件開發(fā)的全過程中，對系統(tǒng)的整體布局、各個組件間的相互作用、模塊的劃分等諸多方面進(jìn)行精心設(shè)計和周密規(guī)劃的活動。

這一流程包括：對系統(tǒng)需求的深入剖析、設(shè)計方案的制定、技術(shù)路線的選擇、功能模塊的細(xì)分、接口規(guī)格的明確、獨立模塊的測試、以及性能的持續(xù)優(yōu)化等多個環(huán)節(jié)。

如下圖所示：

優(yōu)秀的架構(gòu)設(shè)計至關(guān)重要，它不僅確保了系統(tǒng)具備出色的可維護(hù)性、易于擴(kuò)展、穩(wěn)定可靠以及高效性能，而且在應(yīng)用建設(shè)過程中占據(jù)著至關(guān)重要的地位。

架構(gòu)設(shè)計模式

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步推動了軟件架構(gòu)的演變，從單一架構(gòu)逐步發(fā)展到分布式架構(gòu)，再到如今基礎(chǔ)設(shè)施的革新，我們正步入云原生時代。

在云原生時代，軟件架構(gòu)的范疇已不再僅限于單體或分布式模式，而是更加傾向于實現(xiàn)應(yīng)用程序與云計算環(huán)境的完美融合。

整體上架構(gòu)設(shè)計模式，主要分為如下幾類：

1、單體架構(gòu)

單體架構(gòu)，又稱單一架構(gòu)，是軟件工程領(lǐng)域里一種歷史悠久的設(shè)計模式。在這種模式中，整個軟件系統(tǒng)被整合成一個整體架構(gòu)英語的英文，形成了一個統(tǒng)一且獨立的應(yīng)用程序。

在單體架構(gòu)下，所有功能模塊與組件均匯聚于單一代碼庫，且共同部署于一致運行環(huán)境之中。

如下圖所示：

單體架構(gòu)的布局簡潔明了，非常適合用于小型應(yīng)用或處于起步階段的項目。

隨著應(yīng)用規(guī)模的不斷增大以及業(yè)務(wù)復(fù)雜性的不斷提升，單體架構(gòu)開始顯現(xiàn)出諸如性能限制、擴(kuò)展性不佳、高度耦合等種種問題。

當(dāng)單體架構(gòu)的局限逐漸暴露，我們往往需要考慮轉(zhuǎn)向分布式架構(gòu)，或是采納云原生架構(gòu)來應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。

2、分層架構(gòu)

分層架構(gòu)，亦稱作水平分層架構(gòu)或分層式架構(gòu)，是軟件領(lǐng)域內(nèi)一種普遍采用的架構(gòu)模式。

在分層架構(gòu)中，軟件系統(tǒng)被劃分為多個水平層次（或稱為層）。

各個層級都承擔(dān)著獨特的職能與義務(wù)，同時，層級間的溝通是單方向的，上級層級能夠調(diào)用下級層級提供的功能。

最常見的就是是四層結(jié)構(gòu)，如下圖所示：

表示層主要承擔(dān)著與用戶溝通的職責(zé)，負(fù)責(zé)向用戶展示數(shù)據(jù)信息，并接收用戶的操作指令。這一層涵蓋了用戶界面設(shè)計、頁面呈現(xiàn)效果以及用戶輸入信息的處理等多個方面。

應(yīng)用層，作為系統(tǒng)的核心層級，承擔(dān)著實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯與流程的重任，涵蓋了應(yīng)用程序的核心功能與業(yè)務(wù)規(guī)則，并負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)不同子系統(tǒng)間的交流與互動。

領(lǐng)域?qū)?，它涵蓋了系統(tǒng)的領(lǐng)域模型與業(yè)務(wù)實體，主要負(fù)責(zé)執(zhí)行系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程，這一層不僅囊括了系統(tǒng)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)規(guī)則，還包含了數(shù)據(jù)處理的核心邏輯。

數(shù)據(jù)訪問層，即DAL，其主要職責(zé)是與數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)進(jìn)行溝通，涵蓋了諸如對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行讀取和寫入操作、以及數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)庫之間的映射轉(zhuǎn)換等關(guān)鍵功能。

由于各個層級彼此獨立，功能復(fù)用變得更為簡便，從而顯著提升了系統(tǒng)的可重用性及開發(fā)效能。

3.事件驅(qū)動架構(gòu)

事件驅(qū)動架構(gòu)，簡稱EDA，它是一種軟件設(shè)計的模式，在這種模式中，系統(tǒng)內(nèi)各個組成部分通過發(fā)送和接收事件來實現(xiàn)信息的交流和協(xié)作。

事件驅(qū)動的架構(gòu)模式，依托于事件發(fā)布與訂閱的機制，有效實現(xiàn)了組件間的松散連接，從而使得功能的拓展和系統(tǒng)的升級變得更加簡便易行。

事件驅(qū)動架構(gòu)通常，包括以下幾個關(guān)鍵組件：

分別是:

適用于那些必須實現(xiàn)功能如解耦、異步交互以及實時處理的系統(tǒng)，事件驅(qū)動架構(gòu)展現(xiàn)其適用性。

尤其適用于那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分布廣泛且對實時性有較高要求的場景，例如大規(guī)模數(shù)據(jù)信息的處理、實時的狀態(tài)監(jiān)控以及分布式系統(tǒng)的整合等方面。

4.MVC架構(gòu)

MVC架構(gòu)模式是軟件領(lǐng)域內(nèi)廣泛采用的架構(gòu)風(fēng)格，它適用于開發(fā)各種交互性強的應(yīng)用軟件，比如Web應(yīng)用以及桌面應(yīng)用。

MVC架構(gòu)將應(yīng)用程序劃分為三個關(guān)鍵部分，分別是Model（模型）、View（視圖）以及Controller（控制器）。

如下圖所示：

應(yīng)用場景：

MVC架構(gòu)在構(gòu)建Web應(yīng)用程序方面得到了廣泛的應(yīng)用，它已成為眾多流行Web框架和平臺設(shè)計理念的核心。

5.微服務(wù)架構(gòu)

微服務(wù)架構(gòu)，它將應(yīng)用程序拆解為若干獨立的小型服務(wù)，這些服務(wù)各自獨立運作，且每一項服務(wù)都致力于實現(xiàn)某一特定的業(yè)務(wù)操作。

如下圖所示:

微服務(wù)架構(gòu)，會涉及到如下組件：

1、服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn)（Service Discovery）

服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn)組件，其功能在于登記并揭示微服務(wù)的具體位置及其實例詳情。

2、API 網(wǎng)關(guān)（API Gateway）

API網(wǎng)關(guān)充當(dāng)著接入門戶的角色，它負(fù)責(zé)接收來自客戶端的請求，并將這些請求正確地導(dǎo)向相應(yīng)的微服務(wù)。

API網(wǎng)關(guān)具備處理請求路由、執(zhí)行負(fù)載均衡、進(jìn)行安全認(rèn)證以及轉(zhuǎn)換請求等能力，同時向客戶端提供一個統(tǒng)一的接入點。

3、負(fù)載均衡（Load Balancer）

負(fù)載均衡組件主要功能是將客戶端的請求分配至多個服務(wù)實例，從而確保請求的均衡負(fù)載以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

負(fù)載均衡的實現(xiàn)可以采用多種策略來分配請求，例如采用輪詢、隨機分配或根據(jù)權(quán)重進(jìn)行分發(fā)等多種方式。

4、配置中心（Configuration Center）

配置中心承擔(dān)著對微服務(wù)配置信息的集中式管理職責(zé)，這包括但不限于數(shù)據(jù)庫連接設(shè)置、服務(wù)端口的指定以及日志記錄的級別設(shè)定等關(guān)鍵信息。

5、服務(wù)監(jiān)控與管理

服務(wù)監(jiān)控與管理模塊，主要負(fù)責(zé)對微服務(wù)的運行狀況及性能數(shù)據(jù)實施監(jiān)控與調(diào)控，具備搜集服務(wù)日志、性能指標(biāo)及追蹤信息的職能。

6.云架構(gòu)

云架構(gòu)，亦稱云計算架構(gòu)，涉及如何融合各類技術(shù)和服務(wù)，旨在云環(huán)境中搭建應(yīng)用程序與系統(tǒng)。

云架構(gòu)的設(shè)計必須綜合考慮，諸如IaaS、PaaS、SaaS等云服務(wù)模型。

如下圖所示：

基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)，簡稱IaaS。

IaaS平臺供應(yīng)了基本的計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)設(shè)施貝語網(wǎng)校，用戶得以借助虛擬化手段利用這些設(shè)施，自行搭建應(yīng)用程序及環(huán)境。

PaaS，即平臺即服務(wù)，是一種服務(wù)模式。

PaaS平臺為應(yīng)用程序的開發(fā)與部署提供了必要的基礎(chǔ)設(shè)施和輔助工具，涵蓋了諸如開發(fā)軟件、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、消息傳遞服務(wù)以及Web服務(wù)器的多種資源。

用戶在PaaS平臺上能夠進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)、測試以及部署，同時無需關(guān)注底層的基礎(chǔ)設(shè)施細(xì)節(jié)。

3、SaaS，即軟件即服務(wù)模式

SaaS模式下的應(yīng)用程序服務(wù)依托于云端，用戶僅需借助互聯(lián)網(wǎng)即可訪問并操作這些應(yīng)用，整個過程無需進(jìn)行軟件的安裝、設(shè)置或維護(hù)。

這類SaaS應(yīng)用涵蓋諸多領(lǐng)域，諸如電子郵件服務(wù)（例如Gmail）、辦公軟件套裝（比如Google Docs、Microsoft Office 365）以及客戶關(guān)系管理系統(tǒng)（如Salesforce）等。

總體而言，IaaS、PaaS以及SaaS構(gòu)成了云計算服務(wù)的主要類別，它們各自提供了不同層次的云端服務(wù)功能。

架構(gòu)設(shè)計六大原則

架構(gòu)設(shè)計都會涉及到原則，以下是常見的6大設(shè)計原則：

1.單一職責(zé)原則

每個模塊或組件都應(yīng)承擔(dān)唯一職責(zé)，以此確保系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、易于把握，并有效降低代碼的復(fù)雜性。

2.接口隔離原則

接口隔離法則，這一原則指導(dǎo)我們?nèi)绾芜M(jìn)行接口的設(shè)計，以及如何合理劃分接口，從而使系統(tǒng)在靈活性、可擴(kuò)展性和維護(hù)性方面得到顯著提升。

接口隔離原則的核心思想是：

客戶端不應(yīng)該強制依賴于，它不需要的接口。

接口設(shè)計應(yīng)簡潔高效，針對客戶端的具體要求進(jìn)行優(yōu)化，避免冗余功能的提供。

遵循接口隔離原則，能夠有效減少系統(tǒng)組件間的緊密聯(lián)系，從而增強系統(tǒng)的適應(yīng)性和維護(hù)便捷性。

3.依賴倒置原則

依賴倒置原則，簡稱DIP，是面向?qū)ο笤O(shè)計領(lǐng)域的一項核心原則。

依賴倒置原則，它指導(dǎo)著如何設(shè)計軟件組件之間的依賴關(guān)系。

主要會涉及到：

4.里氏替換原則

里氏替換原則規(guī)定，子類對象需能替代父類對象使用，同時確保系統(tǒng)運作的準(zhǔn)確性不受影響。

換言之，子類需維持與父類相同的行為特性，并且在其父類得以應(yīng)用的任何場景中，均能確保以子類實例進(jìn)行安全替換。

5.開閉原則

開閉原則，這一原則指導(dǎo)我們設(shè)計軟件系統(tǒng)，旨在確保系統(tǒng)易于擴(kuò)展，同時又能有效避免修改。

軟件實體，諸如類、模塊、函數(shù)等，理應(yīng)接納擴(kuò)展架構(gòu)英語的英文，卻應(yīng)拒絕修改。

換言之，軟件系統(tǒng)的構(gòu)建需確保即便不對現(xiàn)有代碼進(jìn)行改動，也能實現(xiàn)功能的拓展。

6.迪米特法則

迪米特法則亦稱作最少了解原則，此原則強調(diào)對象間的交流應(yīng)力求簡潔，且各對象不宜與不熟悉的對象直接進(jìn)行信息交換。

以上