Egységes architektúra - Egyszerűbb módszer a teljes halmazú alkalmazások készítésére

A modern, teljes veremű alkalmazások - például az egyoldalas vagy a mobilalkalmazások - általában hat rétegűek

  • adat hozzáférés
  • háttérmodell
  • API szerver
  • API kliens
  • frontend modell
  • és a felhasználói felület.

Ilyen módon építve el lehet érni egy jól megtervezett alkalmazás néhány jellemzőjét, például a gondok elkülönítését vagy a laza összekapcsolást.

De ez nem jár hátrányokkal. Általában más fontos jellemzők árán jön létre, mint például az egyszerűség, a kohézió és az agilitás.

Úgy tűnik, hogy nem rendelkezhetünk mindennel. Kompromisszumokat kell kötnünk.

A probléma az, hogy a fejlesztők általában mindegyik réteget önmagukban teljesen más világként építik fel.

Még akkor is, ha a rétegeket ugyanazon a nyelven valósítja meg, ezek nem tudnak könnyen kommunikálni egymással.

Az összes összekapcsolásához sok ragasztókódra lenne szükség, és a tartománymodell duplikálódik a veremben. Ennek eredményeként a fejlesztési mozgékonyságod drámai módon szenved.

Például egy egyszerű mező hozzáadásához a modellhez gyakran meg kell változtatni a verem összes rétegét. Ez kissé nevetségesnek érezheti magát.

Nos, a közelmúltban sokat gondolkodtam ezen a problémán. És hiszem, hogy megtaláltam a kiutat.

Ez a trükk: az biztos, hogy egy alkalmazás rétegeit "fizikailag" el kell választani. De nem kell őket "logikusan" elválasztani.

Az egységes építészet

Hagyományos és egységes architektúra

Az objektumorientált programozás során, amikor öröklést használunk, kapunk néhány osztályt, amelyek kétféleképpen láthatók: fizikai és logikai. Mit akarok ezzel mondani?

Képzeljük el, hogy van olyan osztályunk, Bamely örökli az osztályt A. Akkor, Aés Bkét fizikai osztálynak tekinthető. De logikailag nem különülnek el egymástól, és Blogikai osztálynak tekinthetők, amely Aa saját tulajdonságait összeállítja.

Például, ha metódust hívunk meg egy osztályban, akkor nem kell aggódnunk, ha a módszert ebben az osztályban vagy egy szülő osztályban valósítják meg. A hívó fél szempontjából csak egy osztály aggódhat. A szülő és a gyermek egyetlen logikai osztályba egyesül.

Mi lenne, ha ugyanazt a megközelítést alkalmaznánk egy alkalmazás rétegeire? Nem lenne jó, ha például a kezelőfelület valahogy örökölhetné a háttérprogramot?

Ezzel a frontend és a backend egyetlen logikai rétegbe egyesül. És ez megszüntetne minden kommunikációs és megosztási kérdést. Valójában a backend osztályok, attribútumok és módszerek közvetlenül elérhetőek lennének a frontendről.

Természetesen nem akarjuk az egész háttérképet kitenni a frontendnek. De ugyanez vonatkozik az osztályöröklésre is, és van egy elegáns megoldás, amelyet "magántulajdonnak" neveznek. Hasonlóképpen, a háttérprogram szelektíven felfedhet bizonyos tulajdonságokat és módszereket.

Az, hogy egy alkalmazás egyetlen rétegét képes megragadni egyetlen egységes világból, nem kis dolog. Teljesen megváltoztatja a játékot. Olyan ez, mintha egy 3D-s világból egy 2D-s világba kerülnénk. Minden sokkal könnyebbé válik.

Az öröklés nem gonosz. Igen, visszaélni lehet vele, és egyes nyelveken elég merev lehet. De megfelelő használat esetén ez felbecsülhetetlen mechanizmus az eszköztárunkban.

Van azonban egy problémánk. Ha jól tudom, nincs olyan nyelv, amely lehetővé tenné számunkra az osztályok öröklését több végrehajtási környezetben. De programozók vagyunk, nem? Mindent felépíthetünk, amit csak akarunk, és kibővíthetjük a nyelvet új képességek biztosítása érdekében.

De mielőtt erre eljutnánk, bontsuk le a verem, hogy lássuk, miként illeszkedhetnek minden rétegek egy egységes architektúrába.

Adat hozzáférés

Az alkalmazások többségénél az adatbázis valamilyen ORM segítségével kivonható. Tehát a fejlesztői szempontból nincs olyan adatelérési réteg, amely miatt aggódnia kellene.

Ambiciózusabb alkalmazásokhoz lehet, hogy optimalizálnunk kell az adatbázis-sémákat és kéréseket. De nem akarjuk ezekkel az aggályokkal teletömni a háttérmodellt, és itt megfelelő lehet egy további réteg.

Adat-hozzáférési réteget építünk az optimalizálási problémák megoldására, és ez általában a fejlesztési ciklus végén történik, ha valaha is megtörténik.

Egyébként, ha szükségünk van ilyen rétegre, később felépíthetjük. A többrétegű örökléssel hozzáadhatunk egy adatelérési réteget a háttérmodell réteg tetejére, a meglévő kód szinte semmilyen változása nélkül.

Háttérmodell

Általában egy háttérmodell-réteg a következő feladatokat látja el:

  • A tartománymodell alakítása.
  • Üzleti logika megvalósítása.
  • Az engedélyezési mechanizmusok kezelése.

A legtöbb háttérprogram esetében jó, ha mindet egy rétegben valósítja meg. De, ha néhány problémát külön akarunk kezelni, például el akarjuk választani az engedélyezést az üzleti logikától, akkor két rétegben valósíthatjuk meg őket, amelyek öröklődnek egymástól.

API rétegek

A frontend és a backend összekapcsolásához általában webes API-t (REST, GraphQL stb.) Építünk, és ez mindent bonyolít.

A webes API-t mindkét oldalon meg kell valósítani: egy API-klienst a frontenden és egy API-kiszolgálót a backenden. Ez két további réteg, ami miatt aggódnia kell, és ez általában a teljes tartományi modell másolatához vezet.

A webes API nem más, mint a ragasztókód, és fájdalmat okoz a felépítés. Tehát, ha elkerülhetjük, ez hatalmas előrelépés.

Szerencsére ismét felhasználhatjuk a rétegek közötti öröklődés előnyeit. Egységes architektúrában nincs webes API, amelyet fel lehet építeni. Csak annyit kell tennünk, hogy a frontend modellt örököljük a backend modelltől, és készen is vagyunk.

A webes API felépítéséhez azonban még mindig van néhány jó felhasználási eset. Ekkor kell egy backendet kitenni néhány harmadik féltől származó fejlesztőnek, vagy amikor integrálnunk kell néhány régi rendszerbe.

De legyünk őszinték, a legtöbb alkalmazásnak nincs ilyen követelménye. És amikor megteszik, könnyen kezelhető utána. Egyszerűen bevezethetjük a webes API-t egy új rétegbe, amely öröklődik a backend modell rétegből.

A témával kapcsolatos további információk ebben a cikkben találhatók.

Frontend modell

Since the backend is the source of truth, it should implement all the business logic, and the frontend should not implement any. So, the frontend model is simply inherited from the backend model, with almost no additions.

User Interface

We usually implement the frontend model and the UI in two separate layers. But as I showed in this article, it is not mandatory.

When the frontend model is made of classes, it is possible to encapsulate the views as simple methods. Don't worry if you don't see what I mean right now, it will become clearer in the example later on.

Since the frontend model is basically empty (see above), it is fine to implement the UI directly into it, so there is no user interface layer per se.

Implementing the UI in a separate layer is still needed when we want to support multiple platforms (e.g., a web app and a mobile app). But, since it is just a matter of inheriting a layer, that can come later in the development roadmap.

Putting Everything Together

The unified architecture allowed us to unify six physical layers into one single logical layer:

  • In a minimal implementation, data access is encapsulated into the backend model, and the same goes for UI that is encapsulated into the frontend model.
  • The frontend model inherits from the backend model.
  • The API layers are not required anymore.

Again, here's what the resulting implementation looks like:

Hagyományos és egységes architektúra

That's pretty spectacular, don't you think?

Liaison

To implement a unified architecture, all we need is cross-layer inheritance, and I started building Liaison to achieve exactly that.

You can see Liaison as a framework if you wish, but I prefer to describe it as a language extension because all its features lie at the lowest possible level — the programming language level.

So, Liaison does not lock you into a predefined framework, and a whole universe can be created on top of it. You can read more on this topic in this article.

Behind the scene, Liaison relies on an RPC mechanism. So, superficially, it can be seen as something like CORBA, Java RMI, or .NET CWF.

But Liaison is radically different:

  • It is not a distributed object system. Indeed, a Liaison backend is stateless, so there are no shared objects across layers.
  • It is implemented at the language-level (see above).
  • Its design is straightforward and it exposes a minimal API.
  • It doesn't involve any boilerplate code, generated code, configuration files, or artifacts.
  • It uses a simple but powerful serialization protocol (Deepr) that enables unique features, such as chained invocation, automatic batching, or partial execution.

Liaison starts its journey in JavaScript, but the problem it tackles is universal, and it could be ported to any object-oriented language without too much trouble.

Hello Counter

Let's illustrate how Liaison works by implementing the classic "Counter" example as a single-page application.

First, we need some shared code between the frontend and the backend:

// shared.js import {Model, field} from '@liaison/liaison'; export class Counter extends Model { // The shared class defines a field to keep track of the counter's value @field('number') value = 0; } 

Then, let's build the backend to implement the business logic:

// backend.js import {Layer, expose} from '@liaison/liaison'; import {Counter as BaseCounter} from './shared'; class Counter extends BaseCounter { // We expose the `value` field to the frontend @expose({get: true, set: true}) value; // And we expose the `increment()` method as well @expose({call: true}) increment() { this.value++; } } // We register the backend class into an exported layer export const backendLayer = new Layer({Counter}); 

Finally, let's build the frontend:

// frontend.js import {Layer} from '@liaison/liaison'; import {Counter as BaseCounter} from './shared'; import {backendLayer} from './backend'; class Counter extends BaseCounter { // For now, the frontend class is just inheriting the shared class } // We register the frontend class into a layer that inherits from the backend layer const frontendLayer = new Layer({Counter}, {parent: backendLayer}); // Lastly, we can instantiate a counter const counter = new frontendLayer.Counter(); // And play with it await counter.increment(); console.log(counter.value); // => 1 

What's going on? By invoking counter.increment(), we got the counter's value incremented. Notice that the increment() method is neither implemented in the frontend class nor in the shared class. It only exists in the backend.

So, how is it possible that we could call it from the frontend? This is because the frontend class is registered in a layer that inherits from the backend layer. So, when a method is missing in the frontend class, and a method with the same name is exposed in the backend class, it is automatically invoked.

From the frontend point of view, the operation is transparent. It doesn't need to know that a method is invoked remotely. It just works.

The current state of an instance (i.e., counter's attributes) is automatically transported back and forth. When a method is executed in the backend, the attributes that have been modified in the frontend are sent. And inversely, when some attributes change in the backend, they are reflected in the frontend.

Note that in this simple example, the backend is not exactly remote. Both the frontend and the backend run in the same JavaScript runtime. To make the backend truly remote, we can easily expose it through HTTP. See an example here.

How about passing/returning values to/from a remotely invoked method? It is possible to pass/return anything that is serializable, including class instances. As long as a class is registered with the same name in both the frontend and the backend, its instances can be automatically transported.

How about overriding a method across the frontend and the backend? It is no different than with regular JavaScript – we can use super. For example, we can override the increment() method to run additional code in the context of the frontend:

// frontend.js class Counter extends BaseCounter { async increment() { await super.increment(); // Backend's `increment()` method is invoked console.log(this.value); // Additional code is executed in the frontend } } 

Now, let's build a user interface with React and the encapsulated approach shown earlier:

// frontend.js import React from 'react'; import {view} from '@liaison/react-integration'; class Counter extends BaseCounter { // We use the `@view()` decorator to observe the model and re-render the view when needed @view() View() { return ( {this.value}  this.increment()}>+ ); } } 

Finally, to display the counter, all we need is:

Voilà! We built a single-page application with two unified layers and an encapsulated UI.

Proof of Concept

To experiment with the unified architecture, I built a RealWorld example app with Liaison.

I might be biased, but the outcome looks pretty amazing to me: simple implementation, high code cohesion, 100% DRY, and no glue code.

In terms of the amount of code, my implementation is significantly lighter than any other one I have examined. Check out the results here.

Certainly, the RealWorld example is a small application, but since it covers the most important concepts that are common to all applications, I'm confident that a unified architecture can scale up to more ambitious applications.

Conclusion

Separation of concerns, loose coupling, simplicity, cohesion, and agility.

It seems we get it all, finally.

If you are an experienced developer, I guess you feel a bit skeptical at this point, and this is totally fine. It is hard to leave behind years of established practices.

If object-oriented programming is not your cup of tea, you will not want to use Liaison, and this is totally fine as well.

De ha OOP-val foglalkozik, kérjük, tartson nyitva egy kis ablakot a fejében, és amikor legközelebb egy teljes kötegű alkalmazást kell készítenie, próbálja meg megnézni, hogyan illene az egységes architektúrába.

Az összekötő még mindig korai stádiumban van, de aktívan dolgozom rajta, és várhatóan 2020 elején kiadhatom az első béta verziót.

Ha érdekel, kérjük, csillagozza meg az adattárat, és maradjon naprakész a blog követésével vagy a hírlevélre való feliratkozással.

Beszélje meg ezt a cikket a Changelog News oldalon .