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

架構(gòu)設(shè)計(jì)

架構(gòu)設(shè)計(jì)，指的是在軟件開(kāi)發(fā)的全過(guò)程中，對(duì)系統(tǒng)的整體布局、各個(gè)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(jì)和周密規(guī)劃的活動(dòng)。

這一流程包括：對(duì)系統(tǒng)需求的深入剖析、設(shè)計(jì)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(dú)立模塊的測(cè)試、以及性能的持續(xù)優(yōu)化等多個(gè)環(huán)節(jié)。

如下圖所示：

優(yōu)秀的架構(gòu)設(shè)計(jì)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(guò)程中占據(jù)著至關(guān)重要的地位。

架構(gòu)設(shè)計(jì)模式

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)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(shí)代。

在云原生時(shí)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(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序與云計(jì)算環(huán)境的完美融合。

整體上架構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)模式。在這種模式中，整個(gè)軟件系統(tǒng)被整合成一個(gè)整體架構(gòu)英語(yǔ)的英文，形成了一個(gè)統(tǒng)一且獨(dú)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(kù)，且共同部署于一致運(yùn)行環(huán)境之中。

如下圖所示：

單體架構(gòu)的布局簡(jiǎn)潔明了，非常適合用于小型應(yīng)用或處于起步階段的項(xiàng)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(kāi)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(wèn)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(lái)應(yīng)對(duì)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(gè)水平層次（或稱為層）。

各個(gè)層級(jí)都承擔(dān)著獨(dú)特的職能與義務(wù)，同時(shí)，層級(jí)間的溝通是單方向的，上級(jí)層級(jí)能夠調(diào)用下級(jí)層級(jí)提供的功能。

最常見(jiàn)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(jì)、頁(yè)面呈現(xiàn)效果以及用戶輸入信息的處理等多個(gè)方面。

應(yīng)用層，作為系統(tǒng)的核心層級(jí)，承擔(dān)著實(shí)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(dòng)。

領(lǐng)域?qū)樱w了系統(tǒng)的領(lǐng)域模型與業(yè)務(wù)實(shí)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(wèn)層，即DAL，其主要職責(zé)是與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行溝通，涵蓋了諸如對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行讀取和寫(xiě)入操作、以及數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的映射轉(zhuǎn)換等關(guān)鍵功能。

由于各個(gè)層級(jí)彼此獨(dú)立，功能復(fù)用變得更為簡(jiǎn)便，從而顯著提升了系統(tǒng)的可重用性及開(kāi)發(fā)效能。

3.事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)

事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，簡(jiǎn)稱EDA，它是一種軟件設(shè)計(jì)的模式，在這種模式中，系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)組成部分通過(guò)發(fā)送和接收事件來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的交流和協(xié)作。

事件驅(qū)動(dòng)的架構(gòu)模式，依托于事件發(fā)布與訂閱的機(jī)制，有效實(shí)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(jí)變得更加簡(jiǎn)便易行。

事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)通常，包括以下幾個(gè)關(guān)鍵組件：

分別是:

適用于那些必須實(shí)現(xiàn)功能如解耦、異步交互以及實(shí)時(shí)處理的系統(tǒng)，事件驅(qū)動(dòng)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(duì)實(shí)時(shí)性有較高要求的場(chǎng)景，例如大規(guī)模數(shù)據(jù)信息的處理、實(shí)時(shí)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(kāi)發(fā)各種交互性強(qiáng)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(gè)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(chǎng)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(tái)設(shè)計(jì)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(dú)立的小型服務(wù)，這些服務(wù)各自獨(dú)立運(yùn)作，且每一項(xiàng)服務(wù)都致力于實(shí)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(huì)涉及到如下組件：

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

服務(wù)注冊(cè)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(shí)例詳情。

2、API 網(wǎng)關(guān)（API Gateway）

API網(wǎng)關(guān)充當(dāng)著接入門(mén)戶的角色，它負(fù)責(zé)接收來(lái)自客戶端的請(qǐng)求，并將這些請(qǐng)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(qǐng)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(qǐng)求等能力，同時(shí)向客戶端提供一個(gè)統(tǒng)一的接入點(diǎn)。

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(qǐng)求分配至多個(gè)服務(wù)實(shí)例，從而確保請(qǐng)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(shí)現(xiàn)可以采用多種策略來(lái)分配請(qǐng)求，例如采用輪詢、隨機(jī)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(duì)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(kù)連接設(shè)置、服務(wù)端口的指定以及日志記錄的級(jí)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(duì)微服務(wù)的運(yùn)行狀況及性能數(shù)據(jù)實(shí)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(jì)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(jì)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(jiǎn)稱IaaS。

IaaS平臺(tái)供應(yīng)了基本的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)施貝語(yǔ)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(tái)即服務(wù)，是一種服務(wù)模式。

PaaS平臺(tái)為應(yīng)用程序的開(kāi)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(kāi)發(fā)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)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(tái)上能夠進(jìn)行應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)、測(cè)試以及部署，同時(shí)無(wú)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(wèn)并操作這些應(yīng)用，整個(gè)過(guò)程無(wú)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(jì)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(jì)六大原則

架構(gòu)設(shè)計(jì)都會(huì)涉及到原則，以下是常見(jiàn)的6大設(shè)計(jì)原則：

1.單一職責(zé)原則

每個(gè)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(jì)，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(qiáng)制依賴于，它不需要的接口。

接口設(shè)計(jì)應(yīng)簡(jiǎn)潔高效，針對(duì)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(qiáng)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(jiǎn)稱DIP，是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)領(lǐng)域的一項(xiàng)核心原則。

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

主要會(huì)涉及到：

4.里氏替換原則

里氏替換原則規(guī)定，子類對(duì)象需能替代父類對(duì)象使用，同時(shí)確保系統(tǒng)運(yùn)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(chǎng)景中，均能確保以子類實(shí)例進(jìn)行安全替換。

5.開(kāi)閉原則

開(kāi)閉原則，這一原則指導(dǎo)我們?cè)O(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，旨在確保系統(tǒng)易于擴(kuò)展，同時(shí)又能有效避免修改。

軟件實(shí)體，諸如類、模塊、函數(shù)等，理應(yīng)接納擴(kuò)展架構(gòu)英語(yǔ)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(duì)現(xiàn)有代碼進(jìn)行改動(dòng)，也能實(shí)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(qiáng)調(diào)對(duì)象間的交流應(yīng)力求簡(jiǎn)潔，且各對(duì)象不宜與不熟悉的對(duì)象直接進(jìn)行信息交換。

以上