JavaWeb应用开发架构浅谈
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一别经年 发表于4年前
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本文就我所经历和使用过的技术和框架, 讨论 Java / Javascript 技术组合构成的Web 应用架构。


一、 概述

Web 应用架构可以划分为两大子系统:前端子系统和后台子系统。 

前端子系统:

1.     基础技术: Html/Javascript/CSS / Flash

2.     开发框架: jQuery, Extjs , Flex 等;

后台子系统:

1.     基础技术: Java Servlet;

2.     开发框架: Struts, Spring, Hibernate, ibatis 等; 

3.     应用服务器: Tomcat / Jetty 


编程模型: B/S 模型。 客户端向服务器端发送请求, 服务器经过处理后返回响应, 然后客户端根据响应及需求绘制前端展现。 在用户客户端和实际提供功能的Web 服务器之间还可能存在着代理服务器, 负载均衡服务器, 不过那些属于锦上添花的事物,暂时不在考虑范围内。


富客户端应用理念: 客户端承担大量的交互逻辑及渲染工作,服务器端主要是处理请求和返回数据。

前后端系统耦合: 客户端和服务器端各自处理自己内部的子系统耦合;而客户端与服务器端的耦合简化为一个通信与数据通道。该通道用来传输通信请求和返回数据;


请求通信: 采用 Http / Tcp 协议

数据通道: 采用 Json, xml , 文本字符串,字节。 内部系统一般采用 Json 作为数据交换格式;系统间的互操作则采用XML 来规范; 文本字符串是最一般的形式, 字节是最底层的形式。

 

 


二、 架构演变

最轻的架构: jQuery + Servlet + ajax

       在客户端使用 jQuery发送 ajax 请求给Java 服务端的 Servlet 进行处理, Servlet 仅仅返回数据给客户端进行渲染。 该架构有效地分离了前端展示和后台请求处理,同时又保持了最轻的复杂性, 只需要学会编写 Servlet 及使用 jQuery , 就能构建简单的应用。

       如果只是做个人创意演示, 可以采用该架构, 快速实现自己的创意功能。 Servlet 是Java web 应用的基础技术,jQuery 则是前端开发的简单易用的利器。

 

后台架构演变:

Ø  逻辑与页面的分离: JSP/Servlet 

       JSP 实现了页面逻辑与外观的分离,但是, 前端子系统与后台子系统仍然是紧密耦合的; 前端设计人员实际上只需要服务端返回的数据, 就可设计出非常专业的界面显示;

Ø  MVC 架构:Struts2(含Servlet,MVC) + JDBC

        用Servlet 来添加服务器功能是基本的选择,但在web.xml中配置大量的 Servlet 却不是最佳的选择。Struts2 在服务端实现了更丰富的MVC 模式, 将本来由应用决定的控制器从web容器中分离;

Ø  SSH 架构: Struts2(含Servlet,  MVC) + Spring (Ioc) + Hibernate (ORM,对象-关系映射)

        通常, 应用系统中需要预先创建一些单例对象, 比如 Controller,  Service, Dao, 线程池等, 可以引入 Spring Ioc 来有效地创建、管理和推送这些对象; 使用 Hibernate 来实现关系数据库的行与面向对象的属性之间的映射与联接, 以更好地简化和管理应用系统的数据库操作。SSH 可以说是 JavaWeb应用系统开发的三剑客。

Ø  SI 架构: SpringMVC(含Servlet, Ioc, MVC, Rest) + iBatis (Semi-ORM)

        过于复杂的架构会将人搞晕。因此,在适应需求的情况下, 尽量选择简单的架构,是明智之选。 这种架构使用面向资源的理念, 着重使用Spring作为MVC及应用基础服务设施, 同时使用 iBatis 来实现更简单灵活的ORM映射, 使之在可以理解和维护的范围内。

 

前端架构:

1.     Flash 架构: Flex + jQuery + JSP

       这是一种比较传统的前端架构,采用同步模式, Flex 承担大量的页面渲染工作, 并采用AMF协议与Java端进行通信, 而JSP 则可以用于更快速的页面显示。优点是: 经过考验的结构, 通常是值得信赖的; 缺点是, 由于采用同步模式, 在交互效果上可能不够流畅, 需要进行比较耗时的编译过程; 此外, Flex 基于浏览器插件运行,在调试方面有些麻烦。 

2.     MVC 架构: Extjs + jQuery

       这是一种比较现代的前端架构, 采用异步模式, Extjs4 可以实现前端子系统的MVC 分离, 对于可维护性是非常不错的支持; 此外, jQuery 可以作为有效的补充。优点: 异步, 快速, 对于企业内部的后台管理系统是非常好的选择。 缺点: Extjs4 的可定制性、可适应性可能难以适应各种特殊的需求,需要用其它组件来补充, 比如大数据量的绘制。对于互联网应用, 速度可能是致命伤。

 

三、  架构的选择

       不要去询问哪种架构更好, 更需要做的是清晰地定位项目目标,根据自己的具体情况来选择和定制架构。反复地尝试、观察和改进,反复磨炼技艺,这样才有助于设计水平的提升。

架构的选择通常有四种关注点:

1.     适用性: 是否适合你的项目需求。 架构有大有小, 小项目用小架构, 大项目用大架构;

2.     可扩展性: 该架构在需要添加新功能时,是否能够以常量的成本添加到现有系统中, 所做的改动在多大程度上会影响现有功能的实现(基本不影响,还是要大面积波及);

3.     便利性: 使用该架构是否易于开发功能和扩展功能, 学习、开发和测试成本有多大;

4.     复杂性: 使用该架构后, 维护起来的成本有多大。你自然希望能够写一条语句做很多事,使用各种成熟的组件是正确的方式,同时,在项目中混杂各种组件,也会提升理解和维护系统的复杂度。便利性和复杂性需要达到较好的平衡;

 

特殊的关注点:

譬如,应用需要支持高并发的情况, 需要建立一个底层的并发基础设施, 并向上层提供简单易用的接口,屏蔽其复杂性。

 

四、 架构演进的基本手段

架构并不是一成不变的, 在做出最初的架构之后,随着开发的具体情况和需求的变更, 需要对最初架构做出变更和改进。

架构演进的基本手段:

一致性, 隔离与统一管理, 螺旋式重构改进, 消除重复, 借鉴现有方案

1.     一致性: 确保使用统一模式来处理相同或相似的功能; 解决一次, 使用多次;

2.     模块化、隔离与统一管理: 对于整体的应用, 分而治之,将其划分为隔离性良好的模块,提供必要的通信耦合;对于特定的功能模块, 采用隔离手段,将其隔离在局部统一管理,避免分散在系统的各处;

3.     不断重构改进, 一旦发现更好的方式, 马上替换掉原有方式;

4.     尽可能重用,消除重复;

5.     尽可能先借鉴系统中已有方案并复用之;如果有更好方案可替换之;

 

       有一条设计准则是: 预先设计, 但不要过早设计。

       意思是说, 你需要对需求清楚的部分进行仔细的设计, 但是对于未知不清楚的需求,要坚持去理解它,但不要过早地去做出“预测性设计”; 设计必须是明确的、清晰的、有效的, 不能针对含糊的东西来设计。可以在后期通过架构演进来获得对后续需求的适应能力。


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