Wielowarstwowa architektura: podwarstwy i modele danych

Wielowarstwowa architektura aplikacji: hierarchia podwarstw i modele danych

Wielowarstwowa architektura pozwala strukturyzować aplikacje, dzieląc funkcjonalność na izolowane warstwy: warstwę fasady dla dostępu zewnętrznego, warstwę logiki biznesowej oraz warstwę trwałości dla przechowywania danych. Każda warstwa składa się z podwarstw — podwarstwy fasady, podwarstwy logiki i podwarstwy dostępu do danych — zapewniających jednokierunkową interakcję i dwukierunkową wymianę danych między modelami.

Główne komponenty aplikacji jednowarstwowej

Aplikacja jednowarstwowa łączy trzy grupy funkcjonalności:

• Funkcjonalność warstwowa: zestaw izolowanych warstw z jednokierunkową interakcją między sąsiednimi warstwami i podwarstwami.
• Funkcjonalność poprzeczna: wspólne mechanizmy dostępne dla wszystkich warstw, takie jak logowanie czy zabezpieczenia.
• Funkcjonalność przepływu danych: operacje przenoszenia danych, w tym:

- Mapowanie danych do transformacji między modelami danych.

- Powiązywanie danych z interfejsem użytkownika (UI).

- Serializacja danych do wymiany z zewnętrznymi systemami przez kanał transferu danych.

Interakcja warstw jest zorganizowana hierarchicznie: sąsiednie warstwy wymieniają dane jednokierunkowo, modele danych — dwukierunkowo. Aplikacja komunikuje się z zewnętrznymi konsumentami (konsumenci/producenci danych) przez interfejs wejściowy aplikacji, a z zewnętrznymi źródłami danych (lokalnymi/zdalnymi) przez interfejs wyjściowy aplikacji.

Lokalne źródła danych: pliki, porty USB/COM/LPT. Zdalne: bazy danych, FTP, LDAP, serwisy webowe, brokerzy wiadomości.

Struktura warstwy i podwarstw

Warstwa obejmuje funkcjonalność i powiązane modele danych. Podwarstwy:

• Podwarstwa fasady: API dla dostępu z zewnątrz (metody publiczne).
• Podwarstwa logiki: wewnętrzna logika warstwy.
• Podwarstwa dostępu do danych: dostęp do zewnętrznych źródeł.

Przykłady interakcji:

• Warstwa fasady: obsługiwacze zdarzeń UI lub endpointy.
• Warstwa logiki: koordynacja logiki biznesowej (logika aplikacji).
• Warstwa trwałości: obiekty dostępu do danych (DAO).

Podwarstwa logiki warstwy fasady formuje zawartość UI (np. szablony widoków w ASP.NET MVC) i walidatory (UniqueValueValidator z zapytaniem do bazy przez podwarstwę dostępu do danych).

Podwarstwa logiki warstwy logiki realizuje logikę domenową, interagując z warstwą trwałości dla danych referencyjnych lub w algorytmach rekurencyjnych.

Zewnętrzne interfejsy i granice aplikacji

• Górna granica aplikacji: brama do zewnętrznych konsumentów przez interfejs wejściowy (formularze wizualne, gniazda po stronie serwera, timery).
• Dolna granica aplikacji: brama do źródeł danych przez interfejs wyjściowy (gniazda, sterowniki baz danych).

Dostęp do danych z warstw fasady/logiki:

• Bezpośredni do lokalnych źródeł.
• Przez interfejs wyjściowy do zdalnych.
• Przez warstwę trwałości do baz danych.

Warstwa trwałości skupia się na przechowywaniu i przetwarzaniu danych trwałych.

Przykłady architektur

Schematy strukturalne pokazują zastosowanie w serwisach webowych, przeglądarce raportów i ASP.NET MVC.

W przeglądarce raportów:

• Podwarstwa fasady: formularz wizualny z komponentem przeglądarki raportów.
• Podwarstwa logiki: generator raportów ze szablonami (szablony raportów), korzystający z danych z podwarstwy dostępu do danych.
• Podwarstwa dostępu do danych: zapytania do warstwy trwałości dla danych raportowych.

Wielowarstwowa architektura rozszerza jednowarstwową: każde ogniwo to warstwowa aplikacja, opisując Client-Server, Event-Driven, Pipes and Filters, SOA, Mikrousługi.

Co jest najważniejsze

• Podział na warstwy (fasada, logika, trwałość) zapewnia izolację i skalowalność.
• Podwarstwy (fasada, logika, dostęp do danych) standaryzują API i logikę.
• Jednokierunkowa interakcja warstw minimalizuje cykle zależności.
• Przepływ danych (mapowanie, powiązywanie, serializacja) ujednolica przenoszenie danych.
• Granice aplikacji (interfejsy wejściowy/wyjściowy) wyraźnie oddzielają kontekst wewnętrzny od zewnętrznego.

— Editorial Team