動力節點小編來給大家進行軟件系統設計原則介紹。

1.系統設計原則——簡介

在這篇文章中，我們將介紹一篇關于軟件系統設計原則的綜合文章。軟件架構對于創建同時實現多個目標所需的復雜軟件結構非常關鍵。在項目開始時創建正確的軟件架構可以在可擴展性、可用性、可靠性和降低維護成本方面帶來更好的長期結果。糟糕的軟件架構和架構決策可能會導致維護成本增加和系統難以維護。

讓我們來看看一些最好的系統設計原則。

2.關注點分離

關注點分離是軟件設計中最重要的原則，即將您的軟件系統劃分為組件，每個部分構建一次。關注點分離導致應用程序的模塊化，而模塊化是可擴展和可維護的軟件架構的關鍵。

軟件系統需要以盡可能少的重疊功能進行分解。系統中的每個模塊或服務都應該專注于一組專用的功能。這種方法使其更易于理解、開發、維護和易于增強應用程序。設計具有分離關注點的系統有助于用不同的編程語言開發不同的模塊。面向對象編程中的繼承和組合特性有助于提高應用程序的模塊化。

模塊化的主要好處是：

(1)可重用性

模塊化使重用代碼變得容易。公共代碼可以打包為庫，并且可以在多個項目和/或模塊中使用。

(2)可維護性

當軟件應用程序模塊化時，易于排除應用程序故障，易于修復任何錯誤，易于維護。由于每個組件都是自包含的，因此可以輕松緩解依賴性問題。通過模擬其他依賴項來測試每個模塊也很容易。模塊化有助于提高開發團隊的生產力，因為工作可以輕松地在開發人員或開發團隊之間分離。

(3)可擴展性

模塊化將模塊彼此抽象。只要保持向后兼容性或創建新版本的 API，就可以更輕松地擴展每個模塊的功能或向現有模塊添加新功能，而不會對其他模塊產生重大影響。通過創建新組件或模塊可以輕松添加新功能。

3.高內聚和松耦合

內聚度是模塊的相關元素歸屬在一起并做一件專門的事情的程度。模塊中的所有相關代碼應該彼此靠近。這有助于減少處理請求的延遲。耦合是指應用程序中不同模塊相互依賴的程度。

耦合是兩個系統之間的依賴程度。使軟件組件盡可能松耦合，即每個模塊應盡可能獨立于其他模塊，以便一個系統中的更改對其他組件的影響最小甚至沒有。繼承是緊耦合的一個例子。組合是松散耦合的一個例子。減少耦合導致增加內聚。

4.事件驅動架構

事件驅動架構可幫助應用程序在后端系統中感興趣的數據項發生更改時得到通知。應用程序監聽這些通知并刷新它們的緩存并采取任何后續行動。如果客戶端應用程序可以處理事件通知，則有助于減少對后端系統的調用次數。

有幾種通知機制可用于應用程序開發。其中一些是 ActiveMQ、RabbitMQ、Kafka 等分布式消息傳遞系統。每個云提供商還提供不同的消息傳遞/通知服務。

5.減少Client請求路徑中的處理量

客戶端請求路徑中的大量處理會導致客戶端調用延遲增加并限制吞吐量應用程序處理量。最少的處理導致更快的響應，應用程序可以用更少的容量處理更多的負載。通過預先計算可能的響應項并將它們緩存在分布式緩存中，可以實現最少的處理。當客戶端請求數據項時，可以直接從填充的緩存中獲取預先計算的數據。

6.使用有效的緩存使其具有高度響應性

在適用的地方使用緩存來減少遠程服務調用、數據庫調用和請求路徑中的處理量。這有助于減少客戶端調用服務的延遲。使用事件通知機制來保持緩存溫暖并避免向客戶端提供陳舊數據。

7.分布式系統特點

分布式系統被設計為高度可擴展、可靠且可用于服務于負載的變化，并且高度可靠且可用。以下是有關這些特征的更多詳細信息：

(1)可擴展性

可擴展性是系統通過增加額外容量自動增長和管理需求增長的能力。縮放有兩種類型，垂直縮放和水平縮放。

1)垂直縮放

在 Vertical Scaling 中，您可以添加更多具有更大容量的高級硬件，例如更多 RAM、強大的處理器等，以增加應用程序的負載。垂直擴展的問題在于容量可以增長多少總是有限制的。由于硬件成本，這種類型的擴展很昂貴，并且需要時間來獲得新硬件。如果您想快速擴展您的應用程序以增加負載，那么這種類型的擴展不是一個很好的選擇。

2)水平縮放

在水平擴展中，您可以在現有容量中添加更多服務器，以應對應用程序增加的負載。增加的應用程序負載通過負載均衡器分布在集群中的所有服務器上。如果您想快速擴展您的軟件并且它并不昂貴，那么這種類型的擴展是最佳選擇。

通過配置更改可以輕松擴展云環境中的應用程序，這會根據性能監控指標自動將額外的服務器添加到集群中。

(2)可靠性

系統的可靠性是在給定環境中特定時間段內軟件操作失敗的概率。如果即使系統的部分硬件或軟件出現故障，它仍能繼續為客戶端請求提供服務，則該系統被認為是高度可靠的。任何失敗的組件都可以在不影響客戶端請求的情況下進行更換。

分布式系統的可靠性可以通過軟件組件和數據的冗余來實現，因此任何一個組件或數據容器的丟失都不會導致性能下降或客戶端請求失敗。由于軟件組件和數據的冗余，高可靠性會導致額外的成本。

(3)可用性

可用性是系統保持運行并在特定時期內繼續執行其功能的時間。如果一個系統是可靠的，那么它就會自動可用，即它會繼續運行。

(4)簡單性

每個系統設計都是為了使系統盡可能簡單。系統的簡單性帶來了一些好處，例如代碼的重用、易于更改、易于添加新功能、易于測試和解決任何生產問題。

8.使用異步進程

使用異步處理和并行處理將有助于加快客戶端請求并減少請求的整體延遲。使用 RxJava 等框架并行處理給定客戶端請求中涉及的多個子請求。盡可能使用異步調用來調用其他系統。減少客戶端請求路徑中的調用次數可以提高應用程序的性能，并且應用程序易于擴展。

以上就是關于“軟件系統設計原則介紹”，大家如果想了解更多相關知識，可以關注一下動力節點的Java視頻，里面的課程內容從入門到精通，細致全面，通俗易懂，很適合沒有基礎的朋友學習，相信對大家會有所幫助的。