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逻辑架构和物理架构是什么?Java程序员如何成为一个好的架构师

时间:2019-01-06 04:54:39

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逻辑架构和物理架构是什么?Java程序员如何成为一个好的架构师

在实际工作中,我们经常听到“架构”和“架构师”这样的名词,并不新鲜,但是总让很多刚入门的人感觉很神秘,甚至是高深莫测。很少有人对“架构”有全面的了解和认识能并说清楚架构是什么,更谈不上掌握了。事实上,也只有极少数人能成为或者被冠以“架构师”这样的title。为此,笔者总结了对架构的一些理解,希望能够补充很多初入门的人在这方面认识上的不足,纠正一些误解。高手和老鸟就直接跳过吧。

架构的分类

对于“架构”来讲,理论上划分了5种架构视图,分别是:逻辑架构、开发架构、运行架构、物理架构、数据架构。根据名字,大家都可能大概能猜到其侧重点和含义。这里先用通俗的文字简单介绍下,便于大家理解,大家可以不必纠结概念和这些理论。

逻辑架构:逻辑架构关注的是功能,包含用户直接可见的功能,还有系统中隐含的功能。或者更加通俗来描述,逻辑架构更偏向我们日常所理解的“分层”,把一个项目分为“表示层、业务逻辑层、数据访问层”这样经典的“三层架构”。

开发架构:开发架构则更关注程序包,不仅仅是我们自己写的程序,还包括应用程序依赖的SDK、第三方类库、中间价等。尤其是像目前主流的Java、.NET等依靠虚拟机的语言和平台,以及主流的基于数据库的应用,都会比较关注。和逻辑架构有紧密的关联。

运行架构:顾名思义,更关注的是应用程序运行中可能出现的一些问题。例如并发带来的问题,比较常见的“线程同步”问题、死锁问题、对象创建和销毁(生命周期管理)问题等等。开发架构,更关注的是飞机起飞之前的一些准备工作,在静止状态下就能规划好做好的,而运行架构,更多考虑的是飞机起飞之后可能发生的一些问题。

物理架构:物理架构,更关注的系统、网络、服务器等基础设施。例如:如何通过服务器部署和配置网络环境,来实现应用程序的“可伸缩性、高可用性”。或者举一个实际的例子,如何通过设计基础设施的架构,来保障网站能支持同时10W人在线、7*24小时提供服务,当超过10W人或者低于10W人在线时,可以很方便的调整部署架构来支撑。

数据架构:数据架构,更关注的是数据持久化和存储层面的问题,也可能会包括数据的分布、复制、同步等问题。更贴切来讲,如何选择需要的关系型数据库、流行的NOSQL,如何保障数据存储层面的性能、高可用性、灾备等等。很多时候,和物理架构是有紧密联系的,但它更关注数据存储层面的,物理架构更关注整个基础设施部署层面。

上面讲了那么多,相信国内很少有公司是严格按照这五种视图去分工和设计的。其实在笔者眼中,架构大致分为两种:软件架构、系统架构。前三种视图,可以归纳为软件架构,而后两种架构,则归为系统架构。这也比较符合国内大部分中小型互联网公司的现状。

根据应用特性的不同,关注侧重点可能不同。例如,某些门户类的互联网应用,读多写少而且业务相对比较简单,则更加关注“高性能、可伸缩性、可用性”等方面。对于更加复杂的应用,例如电商类大规模交易型的应用,对每个层面和每个环节都会比较关注。对于业务型的系统,例如一些生产型企业使用的ERP,或者仅供企业内部使用的一些MIS、OA应用,通常更关注功能和复杂的业务和实现和扩展,而对性能等方面又可能不要太高,这类应用则更关注纯软件架构层面。这里,不展开做具体讨论。所以很多时候,架构师也需要是一个团队,而不是一个人“全栈”。

架构设计到底是什么

在长期的技术招聘面试中,我发现在很多人眼中,架构就是分层,架构设计就是“三层架构”(或者四层、五层...反正分层越多就说明项目越复杂而且架构就越牛),或许是受到诸如PetShop之类的示例项目的影响,这里暂时不去追究原因了。

之前已经纠正过很多人的误解-架构不只是软件架构。说一下通俗点的理解:

软件架构就是实用而且优雅的设计,它不在于分多少层,或者应用了多少种设计模式/架构模式等。它应该是以满足实现用户需求为前提,以开发人员普遍可接受为根本的,而且要符合系统特性和业务发展需要的,从软件设计的角度,能够达到层次清晰、可维护、可重用、可扩展...就非常优秀了,无需刻意去纠结分了多少层,是否使用了什么模式,有多么抽象等。以面向对象设计为例,基本目标是“高内聚、低耦合”,为此我们可能会遵循一些常见的设计原则(例如经典的SOLID设计原则)。最后纠正一点,通常我们所说的模式,其实又分为很多种,并不是仅仅指的是“设计模式”(设计模式也有千千万,并不是只有常见的GOF 23种设计模式)。通常包括:企业架构模式、设计模式、SOA模式、企业集成模式等等。

强调一下,架构要讲求“实用”,而且开发人员普遍可接受,要符合现状的。否则,再“优雅”的设计,都会沦为高成本的“花架子”,生搬硬套和过度设计只会让项目“流产”。

关于Tier和Layer

笔者曾多次在一些技术社区和论坛看到一些关于Tier和Layer的争论,众说纷纭。其实最容易被广泛认可和接受的理解就是:Tier通常指的是物理上的分层,由执行同样功能的一台(或者一组)服务器定义。而Layer通常指的是逻辑上的分层,对于代码的组织,例如:我们通常提到的“业务逻辑层,表现层,数据访问层”等等。

Tier指代码运行的位置,多个Layer可以运行在同一个Tier上的,不同的Layer也可以运行在不同的Tier上,当然,前提是应用程序本身支持这种架构。以J2EE和.NET平台为例,大多数时候,不同的Layer之间都是直接通过DLL或者JAR包引用来完成调用的(例如:业务逻辑层需要引用数据访问层),这样部署的时候,也只能将多个Layer同时部署在一台服务器上。相反,不同的Layer之间如果是通过RPC的方式来实现通信调用的,部署的时候,便可以将不同的Layer部署在不同的服务器上面,这也是很常见的解耦设计。

如下图所示:

顺便再纠正一点,很多人问“到底什么是web服务器,什么是应用服务器”。这个恐怕没有标准答案的。有些人可能觉得,处理静态资源的就是web服务器,处理动态请求的就是应用服务器,这其实是不准确的。以互联网领域典型的SOA架构为例,上层Web应用所在的服务器,可以叫web服务器,web应用仅仅负责处理输入/输出,而提供服务宿主的服务器可以称为应用服务器(也包含对业务逻辑和数据访问的处理)。当然,服务的宿主方式可以有很多中,可以是系统服务,是可执行程序,是web应用,是Socket网络服务...

逻辑分层和物理分层的好处

逻辑分层的好处:

代码组织更清晰

更易于维护

更好的代码重用性

更好的团队开发体验性

更高的代码清晰度

物理分层的好处:

性能

可伸缩性

容错性

安全性

架构师的分类

架构师往往是很多开发人员向往的职业,也不是像很多人想象中的那样(画一下PPT或者UML草图,然后交给程序员们去实现,然后自己就自由玩耍了)。国内很多公司,是没有架构师这种岗位定义的,通常是由技术优秀和经验比较丰富的开发人员担任,身兼多职的情况也并不少见(我见过很多小公司的骨干人员是身兼技术主管、系统分析师、项目经理、架构师、核心开发人员...)。值得纠正的就是,架构师和系统分析师不同,系统分析师更侧重在项目早期的需求分析。而架构师,一般贯穿整个软件开发周期,与项目经理也是相辅相成的。微软对于架构师,又分为:软件架构师、系统架构师、解决方案架构师、企业架构师等。而其它一些厂商,可能又会划分:技术架构师、业务架构师、网络架构师、安全架构师、SOA架构师......

大家不必对这些概念太纠结。按照笔者的理解,国内大互联网公司里,架构师一般只会分2-3个方向:软件架构师和系统架构师(有些企业叫运维架构师),有些企业对于比较资深DBA而且懂整个系统架构的,还会分出所谓的“数据架构师”。至于具体Title,大可不必纠结,只需了解自己的兴趣,知晓了大致发展和定位,然后朝该方向努力即可。对于程序员而言,最基本的还是先写出高质量的代码,在实战中逐步提升自己设计思维。

Java程序员如何成为一个好的架构师

架构师是一个既需要掌控整体又需要洞悉局部瓶颈并依据具体的业务场景给出解决方案的团队领导型人物。一个架构师得需要足够的想像力,能把各种目标需求进行不同维度的扩展,为目标客户提供更为全面的需求清单。

架构师在软件开发的整个过程中起着很重要的作用。

有了以上几步,应该就可以作为一个合格的设计人员而存在了。想做到架构师,曾经有位培训师告诉我们:“学习Linux内核。”

大的步骤是:看0.01版了解其结构,看0.10版了解其进步,看0.12版了解其完善,看最新版了解其现状。

学习方法是使用UML工具,对下载的Linux内核源文件进行反向工程,从得到的类图中可以看出模块依赖关系,出度最大的模块就是系统的核心,从这个模块看起,看它如何调度其它各个模块,再去看各模块如何实现自己的功能。

进阶架构师图解

1、阅读源码

阅读、分析源码是程序员最基本的码代码能力也是码农的根本所在,学习经典源码中所用到的经典设计思想及常用设计模式,能够帮你了解大牛是如何写代码的,从而吸收大牛的代码功力。在阿里面试中,MyBatis,Spring等框架的底层原理是经常会被问到的

开源框架解析

2、分布式架构

阿里巴巴有很多大团队,这种大团队里有很多小团队,到小团队之后,做的业务都不相同,如果想立足成为一线互联网公司中的万能选手,最主流的分布式架构中有很多知识都是必须要去了解与学习的。并且在阿里面试过程中,面试官会问到实际应用场景的问题:比如微服务化、用户量、并发量、业务复杂度以及可扩展程度等,这里不多赘述。本屌提供一个分布式架构的学习思路也是自己目前还在学习中的体系:

高性能架构专题

3、微服务架构

微服务是现在互联网架构技术中最火热的话题之一,也是本屌目前正在学习研究的方向。在阿里面试过程中,面试官很少会问到关于微服务相关的问题。但作为一名开发者,一名有技术梦想的程序员微服务架构是现在必须要去了解的主流技术,小编给自己制定了一个微服务技术的学习计划:

微服务架构专题

4、并发编程

并发编程几乎是所有互联网公司面试必问问题,并发编程是Java程序员最重要的技能之一,也是最难掌握的一种技能。它要求编程者对计算机最底层的运作原理有深刻的理解,同时要求编程者逻辑清晰、思维缜密,这样才能写出高效、安全、可靠的多线程并发程序。目前网上没有系统的全面的并发编程学习大纲,我搜集了很多资料总结出来一个最全面的学习大纲:

并发编程

5、性能优化

性能一直是让程序员比较头疼的问题。当系统架构变得复杂而庞大之后,性能方面就会下降,特别是阿里巴巴这样的一线互联网公司最为注重,因此想进入阿里,性能优化一定是要去深入学习与理解的一环,本屌在性能优化这一块虽然不能算专家,也可以自信的说是精通了(注意:自己的简历上一定不要写精通xxxx,要不然面试官会怼死你。好在本屌这一块还算自信)

性能优化

6.设计模式

设计模式(Design pattern)是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 毫无疑问,设计模式于己于他人于系统都是多赢的,设计模式使代码编制真正工程化,设计模式是软件工程的基石,如同大厦的一块块砖石一样。项目中合理的运用设计模式可以完美的解决很多问题,每种模式在现在中都有相应的原理来与之对应,每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题,以及该问题的核心解决方案,这也是它能被广泛应用的原因。

设计模式

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