Architectural Patterns in Software 软件架构模式 🏗️

学习目标 🎯

观看完本视频后，您将能够：

• 描述 不同的软件架构，如：2-tier、3-tier、对等网络（peer-to-peer）、事件驱动（event-driven）和微服务（microservices）架构；

• 提供 每种架构模式的示例。

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什么是架构模式？ 🔄

架构模式 是一种解决软件架构问题的可重复解决方案。它们强调软件系统的常见内部元素和结构，不同的架构模式可能会共享一些相关特征。
本视频将讨论以下架构模式：

• 2-tier 架构（客户端-服务器）

• 3-tier 架构

• 对等网络（P2P）架构

• 事件驱动架构

• 微服务架构

当然，除了这些常见的架构模式，还有很多其他的模式未被涵盖，如：

• 模型-视图-控制器（MVC）

• 消息代理（Message Broker）

• 黑板架构（Blackboard）

• 管道-过滤器（Pipe-Filter）

• 控制器-响应器（Controller-Responder）

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2-Tier 架构（客户端-服务器） 💻➡️🖥️

2-tier 架构 也称为客户端-服务器架构，是一种计算模型，其中服务器托管、交付并管理大部分资源和服务。

• 客户端机器上提供接口，通过网络向服务器请求数据或服务。

• 客户端与服务器之间的通信通常是通过网络连接实现的，通常存在多个客户端计算机连接到同一个服务器。

  

示例：

• 文本消息应用：客户端通过服务器发送短信，服务器将消息转发给另一个客户端。

• 数据库客户端-服务器：数据库客户端通过数据库服务器进行连接，访问和管理数据。

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3-Tier 架构（三层架构） 📊💡💾

3-tier 架构 是最常见的软件架构，它由多个水平层次组成，这些层次作为一个整体的单元共同工作。

• 每一层只与直接上下相邻的层进行通信。

• 相关组件放置在同一层内，不同层次之间的变化不会相互影响。

  

3层的具体划分：

1. 展示层（Presentation Tier）：用户界面。

2. 应用层（Application Tier）：处理业务逻辑。

3. 数据层（Data Tier）：数据存储与管理。

示例：

• Web 应用：通过 Web 服务器提供用户界面，应用服务器处理用户输入，数据库服务器管理数据。

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对等网络架构（P2P） 🌐🤝

对等网络（P2P）架构 是一种去中心化的网络，其中的每个节点既是客户端也是服务器，工作负载在这些节点间分配。

• 节点直接向其他网络参与者提供资源，而不需要服务器进行中央协调。

• 节点既提供资源（如处理能力、磁盘存储、网络带宽），也消费资源。

  

示例：

• 比特币、以太坊等加密货币：区块链中的每台计算机都充当客户端和服务器。

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事件驱动架构 (Event-Driven Architecture) 🔄🎉

在 事件驱动架构 中，事件指的是任何导致系统状态变化的行为。

• 事件生产者 监听并响应触发器，事件消费者 处理这些事件。

• 生产者将事件发布到事件路由器，路由器决定将事件推送给哪个消费者。

• 触发事件生成一条消息，称为 事件通知，并发送给正在监听该事件的消费者。

  

示例：

• 共享出行应用（如 Lyft 和 Uber）：客户发送一个通知请求接送，事件被路由到消费者进行处理。

特点：

• 松耦合：组件之间的关系松散，非常适合现代分布式系统。

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微服务架构 (Microservices) 🧩🌍

微服务架构 是一种将应用功能拆分为多个模块化组件（服务）的方法。

• 每个服务独立运行，并通过 API（应用程序接口）与其他服务进行通信。

• 每个服务负责特定的业务功能，可以单独部署和扩展。

  

示例：

• 社交媒体网站：用户可以请求不同的服务，如添加好友、推荐广告、显示内容等。

架构特点：

• 服务之间的 松耦合，每个服务都是独立的，协作完成整个应用功能。

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架构模式示例 📱💻

1. 2-tier 架构示例

• 文本消息应用：客户端向服务器发起请求，服务器将消息发送给另一个客户端。

• 数据库应用：数据库客户端连接到数据库服务器，执行查询和数据管理操作。

2. 3-tier 架构示例

• Web 应用：

  • 展示层：提供用户界面

  • 应用层：处理业务逻辑

  • 数据层：管理数据存储

3. 事件驱动架构示例

• 共享出行应用：客户请求服务，系统通过事件驱动路由通知司机。

4. 对等网络架构示例

• 比特币、以太坊等加密货币：所有区块链参与者都充当客户端和服务器。

5. 微服务架构示例

• 社交媒体平台：用户帐户请求不同的服务，如内容展示、广告推荐、好友管理等。

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组合架构模式 🧩🔀

架构模式不一定是互相排斥的，意思是可以将两种或多种架构模式结合使用。例如：

• 一个 三层架构 可以也同时基于 微服务架构，

• 对等网络架构 也可以同时是 事件驱动架构。

但并不是所有架构模式都能同时使用。例如：

• 对等网络架构 和 2-tier 架构 是互斥的，因为在 P2P 中，单个节点既是客户端也是服务器，而在 2-tier 中，客户端和服务器是分开的。

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总结 📌

在本视频中，您学习了：

• 架构模式 是一种解决软件架构问题的可重复方案。

• 2-tier 架构：由客户端和服务器组成。

• 3-tier 架构：由三个层次组成，Web 应用采用此架构。

• 事件驱动架构：基于事件的生产和消费，适用于共享出行应用。

• 对等网络架构（P2P）：去中心化网络，每个节点都是客户端和服务器。

• 微服务架构：通过多个独立的服务构建应用，每个服务独立运行，通过 API 进行交互，社交媒体平台为例。

• 两种或更多架构模式可以在同一系统中组合使用，但有些架构模式不能一起使用。

这些架构模式为构建高效、灵活的软件系统提供了坚实的基础！