深入理解Java-技術架構知識詳解

Java 物理軟件編程語言 java特種兵 java特種兵 2017-09-21

架構的分類

對於“架構”來講，理論上劃分了5種架構視圖，分別是：邏輯架構、開發架構、運行架構、物理架構、數據架構。根據名字，大家都可能大概能猜到其側重點和含義。這裡先用通俗的文字簡單介紹下，便於大家理解，大家可以不必糾結概念和這些理論。

邏輯架構：

邏輯架構關注的是功能，包含用戶直接可見的功能，還有系統中隱含的功能。或者更加通俗來描述，邏輯架構更偏向我們日常所理解的“分層”，把一個項目分為“表示層、業務邏輯層、數據訪問層”這樣經典的“三層架構”。

開發架構：

開發架構則更關注程序包，不僅僅是我們自己寫的程序，還包括應用程序依賴的SDK、第三方類庫、中間價等。尤其是像目前主流的Java、.NET等依靠虛擬機的語言和平臺，以及主流的基於數據庫的應用，都會比較關注。和邏輯架構有緊密的關聯。

運行架構：

顧名思義，更關注的是應用程序運行中可能出現的一些問題。例如併發帶來的問題，比較常見的“線程同步”問題、死鎖問題、對象創建和銷燬（生命週期管理）問題等等。開發架構，更關注的是飛機起飛之前的一些準備工作，在靜止狀態下就能規劃好做好的，而運行架構，更多考慮的是飛機起飛之後可能發生的一些問題。

物理架構：

物理架構，更關注的系統、網絡、服務器等基礎設施。例如：如何通過服務器部署和配置網絡環境，來實現應用程序的“可伸縮性、高可用性”。或者舉一個實際的例子，如何通過設計基礎設施的架構，來保障網站能支持同時10W人在線、7*24小時提供服務，當超過10W人或者低於10W人在線時，可以很方便的調整部署架構來支撐。

數據架構：

數據架構，更關注的是數據持久化和存儲層面的問題，也可能會包括數據的分佈、複製、同步等問題。更貼切來講，如何選擇需要的關係型數據庫、流行的NOSQL，如何保障數據存儲層面的性能、高可用性、災備等等。很多時候，和物理架構是有緊密聯繫的，但它更關注數據存儲層面的，物理架構更關注整個基礎設施部署層面。

上面講了那麼多，相信國內很少有公司是嚴格按照這五種視圖去分工和設計的。其實在筆者眼中，架構大致分為兩種：軟件架構、系統架構。前三種視圖，可以歸納為軟件架構，而後兩種架構，則歸為系統架構。這也比較符合國內大部分中小型互聯網公司的現狀。

根據應用特性的不同，關注側重點可能不同。例如，某些門戶類的互聯網應用，讀多寫少而且業務相對比較簡單，則更加關注“高性能、可伸縮性、可用性”等方面。對於更加複雜的應用，例如電商類大規模交易型的應用，對每個層面和每個環節都會比較關注。對於業務型的系統，例如一些生產型企業使用的ERP，或者僅供企業內部使用的一些MIS、OA應用，通常更關注功能和複雜的業務和實現和擴展，而對性能等方面又可能不要太高，這類應用則更關注純軟件架構層面。這裡，不展開做具體討論。所以很多時候，架構師也需要是一個團隊，而不是一個人“全棧”。

架構設計到底是什麼

在長期的技術招聘面試中，我發現在很多人眼中，架構就是分層，架構設計就是“三層架構”（或者四層、五層...反正分層越多就說明項目越複雜而且架構就越牛），或許是受到諸如PetShop之類的示例項目的影響，這裡暫時不去追究原因了。

軟件架構就是實用而且優雅的設計，它不在於分多少層，或者應用了多少種設計模式/架構模式等。它應該是以滿足實現用戶需求為前提，以開發人員普遍可接受為根本的，而且要符合系統特性和業務發展需要的，從軟件設計的角度，能夠達到層次清晰、可維護、可重用、可擴展...就非常優秀了，無需刻意去糾結分了多少層，是否使用了什麼模式，有多麼抽象等。以面向對象設計為例，基本目標是“高內聚、低耦合”，為此我們可能會遵循一些常見的設計原則（例如經典的SOLID設計原則）。最後糾正一點，通常我們所說的模式，其實又分為很多種，並不是僅僅指的是“設計模式”（設計模式也有千千萬，並不是只有常見的GOF 23種設計模式）。通常包括：企業架構模式、設計模式、SOA模式、企業集成模式等等。

有些做開發的朋友容易把Tier和Layer混淆,或者認為兩者是一樣的。其實這兩個概念並不相同,最簡單的解釋就是：Layer往往是指系統的邏輯結構,而Tier則是指系統的物理部署結構,不同的Layer可以在同一Tier上；不同的Tier上面可以有相同的Layer。這兩個概念一般在分層的系統中提得最多。

如下圖所示：

深入理解Java-技術架構知識詳解

順便再糾正一點，很多人問“到底什麼是web服務器，什麼是應用服務器”。這個恐怕沒有標準答案的。有些人可能覺得，處理靜態資源的就是web服務器，處理動態請求的就是應用服務器，這其實是不準確的。以互聯網領域典型的SOA架構為例，上層Web應用所在的服務器，可以叫web服務器，web應用僅僅負責處理輸入/輸出，而提供服務宿主的服務器可以稱為應用服務器（也包含對業務邏輯和數據訪問的處理）。當然，服務的宿主方式可以有很多中，可以是系統服務，是可執行程序，是web應用，是Socket網絡服務...

邏輯分層VS物理分層

Layer 和Tier都是層，但是他們所表現的含義不同，Tier指的是軟件系統中物理上的軟件和硬件，具體指部署在某服務器上，而Layer（邏輯層）指軟件系統中完成特定功能的邏輯模塊，邏輯概念。

Layer是邏輯上組織代碼的形式。比如邏輯分層中表現層，服務層，業務層，領域層，他們是軟件功能來劃分的。並不指代部署在那臺具體的服務器上或者，物理位置。

Tier這指代碼運行部署的具體位置，是一個物理層次上的劃為，Tier就是指邏輯層Layer具體的運行位置。所以邏輯層可以部署或者遷移在不同物理層，一個物理層可以部署運行多個邏輯層。

從Layer和Tier就會延伸到邏輯架構和物理架構。我們一個邏輯分層（N-Layer）的部署運行環境可以在一臺或者是多臺服務器，由於物理環境的多樣性，邏輯層次的部署也具有多樣性。這就需要我們必須瞭解物理架構和邏輯架構。

大多數情況下我們所說的N層應用系統指的是物理模型，具體模塊的分佈物理位置。客戶端，服務層，邏輯層，數據庫服務器，與我們的邏輯模型之間並不是一對一的關係。邏輯上的分層架構與物理位置上的服務器數量和網絡邊界多少無關，邏輯架構層次只與我們的功能劃分相關，是按照功能劃分。經典的3-Layer架構：表現層，業務層，數據訪問層，他們可能運行在同一物理位置上。也可以是3臺計算機上，這並不是邏輯架構所關注的。邏輯層次和物理分層數量關係為：邏輯層數必須不小於物理層數，因為一個物理層可以部署一個或者多個邏輯層次，邏輯層次只能遷移在不同的物理環境。

架構師的分類

架構師往往是很多開發人員嚮往的職業，也不是像很多人想象中的那樣（畫一下PPT或者UML草圖，然後交給程序員們去實現，然後自己就自由玩耍了）。國內很多公司，是沒有架構師這種崗位定義的，通常是由技術優秀和經驗比較豐富的開發人員擔任，身兼多職的情況也並不少見。值得糾正的就是，架構師和系統分析師不同，系統分析師更側重在項目早期的需求分析。而架構師，一般貫穿整個軟件開發週期，與項目經理也是相輔相成的。微軟對於架構師，又分為：軟件架構師、系統架構師、解決方案架構師、企業架構師等。而其它一些廠商，可能又會劃分:技術架構師、業務架構師、網絡架構師、安全架構師、SOA架構師......