Architekturstil

Ein Architekturstil fasst gemeinsame Merkmale einer Klasse von Systemen zusammen und gibt Regeln für die Zerlegung in Bausteine und Verbindungen vor, etwa Pipes und Filter, Schichten, Ports und Adapter, Client-Server, Publish-Subscribe oder REST. Architekturmuster sind konkrete Ausprägungen eines Stils.

Überblick

Nach Tabelle 4.3 des Buches (Quelle - Effektive Softwarearchitekturen, S. 104):

Die wichtigsten Muster

• Batch-sequenziell: Verarbeitungsschritte laufen nacheinander, Zwischenergebnisse liegen als Dateien vor. Bei Banken und Versicherungen noch immer verbreitet. Einfache Aufteilung, aber ein externer Baustein muss Steuerung und Fehlerbehandlung übernehmen (S. 105–106).
• Pipes und Filter: Filter verarbeiten Datenströme, Pipes verbinden sie. Filter lassen sich austauschen und parallelisieren. Beispiel ist das Migrationssystem M&M, bei dem eine Datenbank die Pipe bildet (arc42, S. 367).
• Repository und Blackboard: Bausteine arbeiten auf gemeinsamen Daten. Beim Blackboard tragen Wissensquellen schrittweise zu einer Lösung bei; eine Steuerung wählt, wer als Nächstes darf (S. 109–110).
• Master-Slave: Ein Master verteilt Arbeit an gleichartige Slaves und fasst die Ergebnisse zusammen, gut für Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit (S. 111–112).
• Schichten: Eine Schicht bietet der darüber liegenden Dienste an und kapselt ihre Details. Nur höhere Schichten dürfen tiefere benutzen. Klassisch sind Präsentation, Applikation, Fachdomäne und Infrastruktur (S. 112). Problem: Fachlogik sickert in Applikations- und Präsentationsschicht; zudem ruft die Fachdomäne die Datenbank auf, und so dringen technische Details in die Fachlichkeit (S. 115).
• Ports und Adapter (hexagonale Architektur): Alistair Cockburns Präzisierung von 2005. Die Fachdomäne liegt innen und definiert Ports (Schnittstellen). Adapter aussen verbinden sie mit Datenbank, Oberfläche oder Fremdsystemen. Die Abhängigkeiten zeigen immer nach innen. Robert Martins Clean Architecture ist dasselbe Zwiebelmodell (S. 115–116).
• Client-Server: Clients fragen Dienste bei einem bekannten Server an, synchron. Flexibel und klar getrennt, aber aufwendiger und fehleranfälliger (S. 119).
• CQRS (Command Query Responsibility Segregation, Abschnitt von Oliver Wolf): Schreiben (Commands) und Lesen (Queries) werden getrennt, bis hin zu eigenen Datenmodellen mit voraggregierten Lesedaten. Die Idee geht auf Bertrand Meyer zurück. Strikte Konsistenz ist oft gar nicht nötig: Die Daten auf dem Bildschirm eines Sachbearbeiters sind ohnehin schnell veraltet (S. 119–120). Oft kombiniert mit Event Sourcing, bei dem der Zustand aus der Folge der Ereignisse entsteht.
• Broker: Ein Vermittler leitet Anfragen an die richtigen Server, der klassische Fall ist CORBA (S. 121).
• Peer-to-Peer: gleichberechtigte Knoten ohne zentralen Server (S. 122).
• Ereignisbasiert: Bei Publish-Subscribe melden sich Empfänger für Ereignisse an, der Sender kennt sie nicht. Message-Queues puffern Nachrichten; Message-Services stellen Zustellung und Routing als eigenen Dienst bereit (S. 123–125). Die Integrationsmuster dazu beschreiben Hohpe und Woolf.
• Model-View-Controller: Model mit Daten und Fachfunktionen (unabhängig von der Oberfläche), View für die Anzeige, Controller für die Eingaben. Die Teile halten sich über Benachrichtigungen konsistent, oft mit dem Beobachter-Muster (Entwurfsmuster). Im Web muss der Controller wegen HTTP aufgeteilt werden (S. 126).
• Presentation Model: Zustand und Verhalten der Oberfläche liegen in einer eigenen, testbaren Klasse; die View spiegelt sie nur (S. 127–129). Heute sind Varianten wie MVVM verbreitet.

REST

Abschnitt von Stefan Tilkov (S. 130–132). Roy Fielding beschrieb in seiner Dissertation die „Architektur des Web“. Die Regeln:

• Client-Server;
• Ressourcen mit eindeutiger Adresse (URI);
• einheitliche Schnittstelle mit den HTTP-Verben;
• Repräsentationen, etwa HTML oder JSON;
• zustandslose Kommunikation;
• in einer „echten“ REST-Architektur Hypermedia: Links in der Antwort sagen dem Client, was er als Nächstes tun kann.

Die meisten populären REST-Schnittstellen lassen den Hypermedia-Teil weg. REST hat SOAP/WSDL im Web als Standardlösung abgelöst.

Verwandt

• Softwarearchitektur – Stile als Ausgangspunkt des Entwurfs
• Entwurfsmuster – Muster im Kleinen
• Entwurfsprinzip – Prinzipien, die Stile umsetzen
• Microservices – verteilter Stil mit Organisationsfolgen
• Domain-Driven Design – Fachdomäne als Kern von Ports und Adaptern
• Reaktive Programmierung – ereignisbasiert im Kleinen
• Skalierung – verteilte Stile skalieren horizontal