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前言
在过去的学习中,我们经常了解到各种关于结构之类的问题,什么三层架构,mvc设计模式,bs,cs模式.等等.那么这些东西,到底是个什么意思,到底有什么联系呢.之间又有什么关系,它们的发展历程是怎么样的,这次,就以这篇文章简单总结了解一下关于我们学习中遇到的各种架构.
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软件系统体系结构(软件体系结构)
在了解各种结构,架构之前,首先让我们了解一下这个大的概念,来看看关于它的一些描述:
软件体系结构是具有一定形式的结构化元素，即构件的集合，包括处理构件、数据构件和连接构件。处理构件负责对数据进行加工，数据构件是被加工的信息，连接构件把体系结构的不同部分组合连接起来。这一定义注重区分处理构件、数据构件和连接构件，这一方法在其他的定义和方法中基本上得到保持。
Mary Shaw和David Garlan认为软件体系结构是软件设计过程中的一个层次，这一层次超越计算过程中的算法设计和数据结构设计。
Kruchten指出，软件体系结构有四个角度，它们从不同方面对系统进行描述：概念角度描述系统的主要构件及它们之间的关系；模块角度包含功能分解与层次结构；运行角度描述了一个系统的动态结构；代码角度描述了各种代码和库函数在开发环境中的组织。
Hayes Roth则认为软件体系结构是一个抽象的系统规范，主要包括用其行为来描述的功能构件和构件之间的相互连接、接口和关系。
David Garlan和Dewne Perry于1995年在IEEE软件工程学报上又采用如下的定义：软件体系结构是一个程序/系统各构件的结构、它们之间的相互关系以及进行设计的原则和随时间进化的指导方针。
后面的就不多介绍了,总之,我们大概可以通过字面意思,和各个学者的定义或多或少的了解到软件体系结构,具体说的是什么,具体是来干嘛的,简单一点,它就是专门研究软件体系的结构的,一个软件如何组成,包含一些什么东西,他们之间具有着什么样的联系.
- 软件体系结构的发展
与最初的大型中央主机相适应，最初的软件结构体系也是Mainframe结构，该结构下客户、数据和程序被集中在主机上，通常只有少量的GUI界面，对远程数据库的访问比较困难。
而随着PC的广泛应用，该结构逐渐在应用中被淘汰。在80年代中期出现了Client/Server分布式计算结构.应用程序的处理在客户（PC机）和服务器（Mainframe或Server）之间分担；请求通常被关系型数据库处理，PC机在接受到被处理的数据后实现显示和业务逻辑；系统支持模块化开发，通常有GUI界面。Client/Server结构因为其灵活性得到了极其广泛的应用。但对于大型软件系统而言，这种结构在系统的部署和扩展性方面还是存在着不足。
Internet的发展给传统应用软件的开发带来了深刻的影响。基于Internet和Web的软件和应用系统无疑需要更为开放和灵活的体系结构。随着越来越多的商业系统被搬上Internet，一种新的、更具生命力的体系结构被广泛采用，这就是为我们所知的“三层/多层计算”。
。客户层（client tier） 用户接口和用户请求的发出地，典型应用是网络浏览器和胖客户（如Java程序）
。服务器层（server tier） 典型应用是Web服务器和运行业务代码的应用程序服务器
。数据层（data tier） 典型应用是关系型数据库和其他后端（back-end）数据资源, 如 Oracle和SAP、 R/3等.
三层体系结构中，客户（请求信息）、程序（处理请求）和数据（被操作）被物理地隔离。三层结构是个更灵活的体系结构，它把显示逻辑从业务逻辑中分离出来，这就意味着业务代码是独立的，可以不关心怎样显示和在哪里显示。业务逻辑层现在处于中间层，不需要关心由哪种类型的客户来显示数据，也可以与后端系统保持相对独立性，有利于系统扩展。
六十年代的软件危机,是软件工程的兴起之机,那个时候人们大多注重于数据结构,和算法的研究,而随着软件系统的不断发展壮大,软件系统的规模愈发庞大,现有的软件工程显得力不从心,软件危机日益加剧.对于大规模的复杂的软件系统的总体结构设计比计算算法的数据结构的选择重要的多,于是人们逐渐认识到软件体系的重要性.迎来了其高度发展的时期.
而我们最常了解到的cs,bs结构,三层结构.都是基于其大背景下诞生的产品.cs结构的诞生,是在internet初步发展的时期诞生的基于Internet与web的软件体系结构.而bs结构的诞生,则是受到www,万维网,因特网的冲击,当浏览器的不断发展下,bs系统体系结构的出现显然是必然的.
而三层结构则是基于cs的基础上,演变而来的一种更具生命力的体系结构,它通过中间层的形式,将客户层,与数据层相对的独立起来,更具拓展性,也更加灵活.
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三层架构与cs,bs结构
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三层架构
实际上,三层架构的诞生,也是与软件体系结构的发展息息相关,最早被我们所熟知的软件体系结构应该就是随internet发展情况下诞生的cs结构,而cs结构是一种简单的两层结构.cs结构作为初成品,尚存在很多缺陷,而三层架构的诞生,则正是在这个基础上诞生的一种更加灵活,更具扩展性的体系结构.
三层架构(3-tier architecture) 通常意义上的三层架构就是将整个业务应用划分为：界面层（User Interface layer）、业务逻辑层（Business Logic Layer）、数据访问层（Data access layer）。区分层次的目的即为了“高内聚低耦合”的思想。
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表示层：主要功能是显示数据和接受传输用户的数据，可以在为网站的系统运行提供交互式操作界面，表示层的应用方式比较常见，例如Windows窗体和Web页面。
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业务逻辑层：将用户的输入信息进行甄别处理，分别保存。建立新的数据存储方式，在存储过程中对数据进行读取，将“商业逻辑”描述代码进行包含。
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数据访问层：数据访问层在作业过程中访问数据系统中的文件，实现对数据库中数据的读取保存操作。
所谓三层体系结构，是在客户端与数据库之间加入了一个“中间层”，也叫组件层。这里所说的三层体系，不是指物理上说的三层，不是简单地放置三台机器就是三层体系结构，也不仅仅有B/S应用才是三层体系结构，三层是指逻辑上的三层，即把这三个层放置到一台机器上。
- 优点
1、开发人员可以只关注整个结构中的其中某一层；
2、可以很容易的用新的实现来替换原有层次的实现；
3、可以降低层与层之间的依赖；
4、有利于标准化；
5、利于各层逻辑的复用；
6、结构更加的明确；
7、在后期维护的时候，极大地降低了维护成本和维护时间；
8、避免了表示层直接访问数据访问层，表示层只和业务逻辑层有联系，提高了数据安全性。
9、有利于系统的分散开发，每一个层可以由不同的人员来开发，只要遵循接口标准，利用相同的对象模型实体类就可以了，这样就可以大大提高系统的开发速度。
10、方便系统的移植，如果要把一个C/S的系统变成B/S系统，只要修改三层架构的表示层就可以了。业务逻辑层和数据访问层几乎不用修改就可以轻松的把系统移植到网络上。
11、项目结构更清楚，分工更明确，有利于后期的维护和升级。
- 缺点
1、降低了系统的性能。这是不言而喻的。如果不采用分层式结构，很多业务可以直接造访数据库，以此获取相应的数据，如今却必须通过中间层来完成。
2、有时会导致级联的修改。这种修改尤其体现在自上而下的方向。如果在表示层中需要增加一个功能，为保证其设计符合分层式结构，可能需要在相应的业务逻辑层和数据访问层中都增加相应的代码。
3、增加了开发成本.
三层架构是一种结构思想,并不是一整套的软件结构体系.它可以广泛的运用于各个不同的软件场景,可以运用在客户端,服务器端,也可以应用于数据服务器.我们最常使用到的场景,应该就是在数据库和应用服务器的连接上了.
- cs结构
cs(client/server)结构,应该是internet发展初期时诞生的一种软件体系结构,最初是一种两层结构.
Client/Server架构，即客户端/服务器架构。是大家熟知的软件系统体系结构，通过将任务合理分配到Client端和Server端，降低了系统的通讯开销，需要安装客户端才可进行管理操作。
cs结构因为需要在客户端安装客户端程序,所以其适配性很差,需要适应多种客户端环境.所以其部署困难,成本也高,维护成本高昂由于客户端数量庞大，对系统的维护和升级都是很大的考验。也难以实现跨平台运用.
- bs结构
bs的发展与web浏览器的发展密不可分,bs是一种基于浏览器,服务器的软件体系结构,bs结构可以说是cs结构的一种改进,也可以说是一种三层cs结构.bs结构统一了客户端,即浏览器.使用三层结构的方式:
第一层是浏览器，即客户端，只有简单的输入输出功能，处理极少部分的事务逻辑。由于客户不需要安装客户端，只要有浏览器就能上网浏览，所以它面向的是大范围的用户，所以界面设计得比较简单，通用。
第二层是WEB服务器，扮演着信息传送的角色。当用户想要访问数据库时，就会首先向WEB服务器发送请求，WEB服务器统一请求后会向数据库服务器发送访问数据库的请求，这个请求是以SQL语句实现的。
第三层是数据库服务器，他扮演着重要的角色，因为它存放着大量的数据。当数据库服务器收到了WEB服务器的请求后，会对SQL语句进行处理，并将返回的结果发送给WEB服务器，接下来，WEB服务器将收到的数据结果转换为HTML文本形式发送给浏览器，也就是我们打开浏览器看到的界面。
B/S结构（Browser/Server，浏览器/服务器模式），是WEB兴起后的一种网络结构模式，WEB浏览器是客户端最主要的应用软件。这种模式统一了客户端，将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用。客户机上只要安装一个浏览器，如Netscape Navigator或Internet Explorer，服务器安装SQL Server、Oracle、MYSQL等数据库。浏览器通过Web Server 同数据库进行数据交互。
B/S架构是从C/S架构改进而来，可以说是三层C/S架构，由此可见两者关系不一般。B/S从C/S中脱离而出，后来随着WEB技术的飞速发展以及人们对网络的依赖程度加深，B/S一举成为当今最流行的网络架构。两种架构都在各自岗位上虎虎生威，它们各有千秋，都是非常重要的网络架构。在响应速度，用户界面，数据安全等方面，C/S强于B/S，但是在业务扩展和适用www条件下，B/S明显胜过C/S。可以这么说，B/S的强项就是C/S的弱项，反之亦然。它们各有优缺点，相互无法取代。
单体架构,垂直架构,SOA与微服务架构
- 单体架构:
简单的来说,就是一个归档包（例如war格式或者Jar格式）包含了应用所有功能的应用程序，我们通常称之为单体应用。架构单体应用的方法论，我们称之为单体应用架构，这是一种比较传统的架构风格。。
特点：
1、所有的功能集成在一个项目工程中。
2、所有的功能打一个war包部署到服务器。
3、应用与数据库分开部署。
4、通过部署应用集群和数据库集群来提高系统的性能。
- 单体架构的缺陷
1.复杂性高
整个项目包含的模块非常多，模块的边界模糊，依赖关系不清晰，代码质量参差不齐,整个项目非常复杂。每次修改代码都心惊胆战，甚至添加一个简单的功能，或者修改一个BUG都会造成隐含的缺陷。
2.技术债务逐渐上升
随着时间推移、需求变更和人员更迭，会逐渐形成应用程序的技术债务，并且越积越多。已使用的系统设计或代码难以修改，因为应用程序的其他模块可能会以意料之外的方式使用它。
3.部署速度逐渐变慢
随着代码的增加，构建和部署的时间也会增加。而在单体应用中，每次功能的变更或缺陷的修复都会导致我们需要重新部署整个应用。全量部署的方式耗时长、影响范围大、风险高，这使得单体应用项目上线部署的频率较低，从而又导致两次发布之间会有大量功能变更和缺陷修复，出错概率较高。
4.扩展能力受限，无法按需伸缩
单体应用只能作为一个整体进行扩展，无法结合业务模块的特点进行伸缩。
5.阻碍技术创新
单体应用往往使用统一的技术平台或方案解决所有问题，团队的每个成员都必须使用相同的开发语言和架构，想要引入新的框架或技术平台非常困难。
- 垂直架构
特点：
1、以单体结构规模的项目为单位进行垂直划分项目即将一个大项目拆分成一个一个单体结构项目。
2、项目与项目之间的存在数据冗余，耦合性较大，比如上图中三个项目都存在客户信息。
3、项目之间的接口多为数据同步功能，如：数据库之间的数据库，通过网络接口进行数据库同步。
优点：
1、项目架构简单，前期开发成本低，周期短，小型项目的首选。
2、通过垂直拆分，原来的单体项目不至于无限扩大。
3、不同的项目可采用不同的技术。
缺点：
1、全部功能集成在一个工程中，对于大型项目不易开发、扩展及维护。
2、系统性能扩展只能通过扩展集群结点，成本高、有瓶颈。
- SOA架构
SOA即是Service-Oriented Architecture的英文缩写，就是面向服务的架构。这里的服务可以理解为service层业务服务。
面向服务的架构（SOA）是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）进行拆分，并通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种各样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。
面向服务架构，它可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用。服务层是SOA的基础，可以直接被应用调用，从而有效控制系统中与软件代理交互的人为依赖性。
SOA是一种粗粒度、松耦合服务架构，服务之间通过简单、精确定义接口进行通讯，不涉及底层编程接口和通讯模型。SOA可以看作是B/S模型、XML（标准通用标记语言的子集）/Web Service技术之后的自然延伸。
SOA将能够帮助软件工程师们站在一个新的高度理解企业级架构中的各种组件的开发、部署形式，它将帮助企业系统架构者以更迅速、更可靠、更具重用性架构整个业务系统。较之以往，以SOA架构的系统能够更加从容地面对业务的急剧变化。
Soa系统是一种企业通用性架构。
- 微服务
所谓的微服务是SOA架构下的最终产物，该架构的设计目标是为了肢解业务，使得服务能够独立运行。微服务设计原则：1、各司其职 2、服务高可用和可扩展性
微服务是一个新兴的软件架构，就是把一个大型的单个应用程序和服务拆分为数十个的支持微服务。一个微服务的策略可以让工作变得更为简便，它可扩展单个组件而不是整个的应用程序堆栈，从而满足服务等级协议。
关于微服务地详细了解,可以参看参考资料,这里就不过度赘述了.