架构模式简介

架构模式简介

1. Layered Architecture（分层架构）

一、结构组成

• 表现层（UI Layer）：与用户交互，收集输入。
• 业务逻辑层（Business Logic Layer）：处理业务规则。
• 数据访问层（Data Access Layer）：负责数据库操作。
• 数据库（Database）：存储数据。

二、工作原理 每层只依赖下一层，层层调用。

三、优点 / 缺点

• 优点：结构清晰、便于维护、适合团队协作。
• 缺点：层次过多可能导致性能下降。

四、适用场景 企业系统、Web 应用、桌面软件。

五、示例代码（Java Spring Boot）

@RestController
public class ProductController {
    @Autowired
    private ProductService productService;

    @GetMapping("/products")
    public List<Product> getProducts() {
        return productService.getAllProducts();
    }
}

@Service
public class ProductService {
    @Autowired
    private ProductRepository productRepository;

    public List<Product> getAllProducts() {
        return productRepository.findAll();
    }
}

@Repository
public interface ProductRepository extends JpaRepository<Product, Long> {}

2. Client-Server Architecture（客户端-服务器）

一、结构组成

• 客户端（Client）：界面与用户交互。
• 服务器（Server）：处理请求、访问数据库。

二、工作原理 客户端发请求，服务器响应。

三、优点 / 缺点

• 优点：职责分明，集中管理。
• 缺点：服务器是单点瓶颈。

四、适用场景 浏览器访问网页、客户端程序连接数据库等。

五、示例代码（C++，使用 Boost Asio）

// Server 伪代码
boost::asio::ip::tcp::acceptor acceptor(io_context, tcp::endpoint(tcp::v4(), 1234));
for (;;) {
    tcp::socket socket(io_context);
    acceptor.accept(socket);
    std::string msg = "Hello Client";
    boost::asio::write(socket, boost::asio::buffer(msg));
}

// Client 伪代码
boost::asio::ip::tcp::socket socket(io_context);
socket.connect(endpoint);
boost::asio::write(socket, boost::asio::buffer("Hello Server"));

3. Microservices Architecture（微服务架构）

一、结构组成 多个服务独立部署、独立数据库。

二、工作原理 服务之间通过 HTTP/消息队列通信。

三、优点 / 缺点

• 优点：技术异构、独立部署、弹性扩展。
• 缺点：调用复杂、数据一致性难。

四、适用场景 大型系统（如 Netflix、京东等）。

五、示例代码（Java Spring Boot 微服务调用）

// Service A: User Service
@RestController
public class UserController {
    @GetMapping("/user/{id}")
    public User getUser(@PathVariable Long id) {
        return new User(id, "Alice");
    }
}

// Service B: Order Service 调用 User Service
@RestController
public class OrderController {
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @GetMapping("/order/{id}")
    public String getOrder(@PathVariable Long id) {
        User user = restTemplate.getForObject("http://USER-SERVICE/user/1", User.class);
        return "Order for user: " + user.getName();
    }
}

4. Event-Driven Architecture（事件驱动架构）

一、结构组成 事件生产者、事件通道（消息队列）、事件消费者。

二、工作原理 系统通过事件通信，解耦异步处理。

三、优点 / 缺点

• 优点：松耦合、易扩展。
• 缺点：流程难追踪、调试复杂。

四、适用场景 日志收集、下单处理、实时通知等。

五、示例代码（Android，使用 EventBus）

// 发布事件
EventBus.getDefault().post(new OrderEvent(orderId));

// 订阅事件
@Subscribe(threadMode = ThreadMode.MAIN)
public void onOrderEvent(OrderEvent event) {
    Log.d("Event", "Order received: " + event.getOrderId());
}

5. MVC（Model-View-Controller）

一、结构组成

• Model：数据模型和业务逻辑。
• View：展示界面。
• Controller：处理输入，协调 Model 和 View。

二、工作原理 输入由 Controller 处理，更新 Model，Model 变更反映到 View。

三、优点 / 缺点

• 优点：清晰分离，支持多个视图。
• 缺点：Controller 可能过重。

四、适用场景 Web 应用、桌面软件。

五、示例代码（Android）

// Controller
public class LoginActivity extends AppCompatActivity {
    public void onLoginClick(View v) {
        String username = usernameEditText.getText().toString();
        if (UserModel.validate(username)) {
            welcomeTextView.setText("Welcome, " + username);
        }
    }
}

// Model
public class UserModel {
    public static boolean validate(String username) {
        return username != null && !username.isEmpty();
    }
}

6. MVP（Model-View-Presenter）

一、结构组成

• Model：数据和逻辑。
• View：仅用于显示，不含逻辑。
• Presenter：处理逻辑并操作 View。

二、工作原理 View 与 Presenter 解耦，双向通信。

三、优点 / 缺点

• 优点：易测试，适合复杂交互。
• 缺点：Presenter 易臃肿。

四、适用场景 WinForms、早期 Android。

五、示例代码（Android）

// View 接口
public interface LoginView {
    void showLoginSuccess(String message);
}

// Presenter
public class LoginPresenter {
    private LoginView view;
    public LoginPresenter(LoginView view) { this.view = view; }

    public void login(String username) {
        if (!TextUtils.isEmpty(username)) {
            view.showLoginSuccess("Welcome, " + username);
        }
    }
}

7. MVVM（Model-View-ViewModel）

一、结构组成

• Model：核心数据。
• ViewModel：公开属性和命令，供 View 绑定。
• View：数据绑定展示。

二、工作原理 View 和 ViewModel 双向绑定。

三、优点 / 缺点

• 优点：清晰分离，易测试。
• 缺点：数据绑定调试难。

四、适用场景 WPF、Vue、Jetpack Compose、React Hooks。

五、示例代码（Android Jetpack ViewModel + DataBinding）

public class UserViewModel extends ViewModel {
    public MutableLiveData<String> userName = new MutableLiveData<>();

    public void greet() {
        userName.setValue("Hello, " + userName.getValue());
    }
}

8. Domain-Driven Design（领域驱动设计，DDD）

一、结构组成 实体、值对象、聚合、仓储、领域服务。

二、工作原理 以业务建模为中心，抽象领域行为。

三、优点 / 缺点

• 优点：贴近业务、维护一致性。
• 缺点：复杂、学习成本高。

四、适用场景 银行、电商、保险等复杂系统。

五、示例代码（Java）

public class Account {
    private List<Transaction> transactions = new ArrayList<>();

    public void deposit(BigDecimal amount) {
        transactions.add(new Transaction("deposit", amount));
    }
}

9. Serverless Architecture（无服务器架构）

一、结构组成 事件触发函数（如 AWS Lambda）。

二、工作原理 自动部署和扩展，按调用计费。

三、优点 / 缺点

• 优点：无运维，按量付费。
• 缺点：冷启动、平台依赖。

四、适用场景 原型开发、轻量服务、自动化脚本。

五、示例代码（AWS Lambda，Python）

def lambda_handler(event, context):
    return {"statusCode": 200, "body": "Hello from Lambda!"}

10. Pipeline-Filter Architecture（管道-过滤器架构）

一、结构组成 一系列过滤器通过管道依次处理数据。

二、工作原理 数据在各过滤器间流动，每层加工数据。

三、优点 / 缺点

• 优点：解耦，易扩展和调试。
• 缺点：中间状态传输多。

四、适用场景 编译器、数据处理、日志过滤。

五、示例代码（Java Stream API）

List<String> result = input.stream()
    .filter(s -> s.startsWith("A"))
    .map(String::toUpperCase)
    .distinct()
    .collect(Collectors.toList());