Про архітектуру додатків

Архітектура додатка – це план його структури та організації. Вона визначає, як різні компоненти додатка взаємодіятимуть один з одним, і відіграє ключову роль у його продуктивності, масштабованості та зручності обслуговування.

Не варто плутати архітектуру програми з дизайном програмного коду. Архітектура – це вищий рівень проєктування, який фокусується на загальних компонентах та їхній взаємодії, тоді як дизайн коду – це процес розроблення деталей і конкретної реалізації цих компонентів.

Сьогодні разом із компанією FoxmindED розбираємося, як розробити архітектуру застосунку з нуля і які тенденції та майбутнє архітектури застосунків.

Компоненти 

Архітектура застосунку складається з декількох ключових компонентів, які взаємодіють один з одним, і тим самим забезпечують його роботу як єдиного цілого:

• Користувацький інтерфейс (UI): це те, як користувач взаємодіє із застосунком через елементи інтерфейсу, як-от кнопки та поля введення.
• Бізнес-логіка: тут визначено правила та процеси, що керують роботою додатка та обробкою даних.
• Модель даних: визначає структуру даних, що використовуються в застосунку, включно із сутностями, атрибутами та їхніми взаємозв’язками.
• Інфраструктурні аспекти: включають сервери, бази даних, інструменти розроблення та інші ресурси, необхідні для роботи й підтримки програми.

Популярні архітектурні патерни

Архітектурні патерни – це готові рішення для проектування архітектури додатка. Серед найпоширеніших слід виділити:

• MVC (Model-View-Controller): розділяє застосунок на три компоненти: модель (зберігання даних), представлення (відображення даних користувачеві) і контролер (управління взаємодією між моделлю та поданням).
• MVP (Model-View-Presenter): Схожий на MVC, але з активнішою роллю презентера, який керує взаємодією між моделлю та представленням.
• MVVM (Model-View-ViewModel): заснований на розділенні інтерфейсу користувача та бізнес-логіки з використанням проміжного шару ViewModel, що надає дані та методи для їх обробки.

Мікросервісна архітектура додатка

Мікросервісна архітектура – це підхід до розроблення застосунків, за якого застосунок розбивається на невеликі та незалежні сервіси. Кожен із них відповідає за певну функціональність або бізнес-завдання і може бути розроблений, розгорнутий і масштабований окремо від інших сервісів.

Переваги мікросервісної архітектури – це поліпшена масштабованість, гнучкість розгортання та оновлення, а також легкість у розумінні та підтримці коду.

Однак також є недоліки: складнощі в управлінні розподіленими системами (що вимагає додаткових інструментів для моніторингу та забезпечення надійності), мережеві затримки, а також складність розробки й тестування.

Наведемо приклади використання мікросервісної архітектури в сучасних додатках:

• Платформи електронної комерції: мікросервіси можуть розділяти функціональність онлайн-магазинів, таку, як управління товарами, обробка замовлень і оплати, для підвищення ефективності та гнучкості.
• Соціальні мережі: мікросервіси тут використовуються для управління даними користувачів, контентом, автентифікацією та опрацюванням повідомлень, забезпечуючи швидку та масштабовану роботу платформи.
• Фінансові додатки: тут мікросервіси забезпечують обробку транзакцій, управління рахунками, надання звітності та аналітики, що гарантує безпеку та надійність операцій.

Монолітна архітектура додатка

Монолітна архітектура – це класичний підхід до розроблення застосунків, за якого весь його функціонал розміщується в єдиному кодовому сховищі.

Які ще характеристики?

• Єдиний кодовий базис, який містить у собі всю функціональність програми.
• Усі компоненти застосунку (бізнес-логіка, користувацький інтерфейс, модель даних) інтегровані в одну систему.
• Масштабування відбувається вертикально, збільшуючи ресурси сервера.
• Одна база даних для всієї програми.
• Моноліти можуть бути розгорнуті на одному сервері або віртуальній машині.

Які можуть бути сценарії застосування?

• Маленькі та середні проєкти, де відсутня необхідність у складній масштабованості.
• Проєкти з обмеженими ресурсами, де вартість розроблення та підтримки мікросервісної архітектури занадто висока.
• Прототипування і початкова стадія розробки програми для швидкого запуску.

Для порівняння подивимося, чим відрізняється монолітна архітектура від мікросервісної:

Що це означає? Що мікросервісна архітектура має більшу гнучкість і масштабованість, але вимагає складнішого управління залежностями між сервісами. У той час як монолітна – простіша в розробці та управлінні, але обмежена у своїй здатності масштабуватися й адаптуватися до мінливих вимог.

Багаторівнева архітектура додатка

Багаторівнева архітектура, також відома як n-рівнева архітектура, – це структура застосунку, в якій функціональність поділяється на кілька рівнів або шарів.

Кожен рівень виконує певні завдання і має свою сферу відповідальності. Такий поділ відповідальності між різними шарами додатка дає змогу досягти таких переваг:

• Чіткість і модульність: кожен рівень виконує певні функції, що робить код більш структурованим і легким для розуміння та підтримки.
• Гнучкість і масштабованість: відбувається зміна або заміна кожного рівня незалежно від інших. Завдяки цьому вносити зміни та адаптувати додатки під нові вимоги стає простіше.
• Повторне використання коду: окремі шари можна повторно використати в різних частинах додатка або в інших проєктах, що економить час і зусилля під час розроблення.
• Покращена безпека: добре визначені межі між шарами дають змогу контролювати доступ до даних і функцій, що підвищує безпеку застосунку.

Розробка архітектури застосунку з нуля

Розглянемо практичні поради, які допоможуть вам створити ефективну архітектуру додатка з нуля:

• Вивчіть і визначте основні цілі, функції та потреби користувачів вашого застосунку.
• Досліджуйте різні технології та інструменти, враховуючи вимоги до продуктивності, масштабованості та безпеки вашого проєкту.
• Розділіть функціональність на невеликі, незалежні модулі для збільшення гнучкості та підтримуваності.
• Визначте структуру та відношення в базі даних, враховуючи вимоги до зберігання та обробки даних.
• Проведіть дослідження ринку і вивчіть деталі проєкту, щоб краще зрозуміти потреби користувачів.
• Використовуйте принципи SOLID для створення гнучкої та розширюваної архітектури.
• Проведіть функціональне, модульне та інтеграційне тестування, щоб переконатися в коректності роботи всіх компонентів.
• Розробляйте архітектуру застосунку і додавайте нові функції з використанням ітеративного підходу для поступового поліпшення.

FoxmindEd – це навчальний центр, що має велику різноманітність напрямків курсів для новачків та програмістів з досвідом!

Тільки починаєте свій шлях в ІТ? Спробуйте курси Start

Вже маєте базові навички програмування? Тоді
курси Junior саме для вас.

Хочете поглибити свої знання в ІТ? Ми маємо курси Middle/Senior

Аналіз і документування

Аналіз архітектури та документування застосунку відіграють важливу роль у поліпшенні його продуктивності та забезпеченні зручності підтримки. Вони допомагають виявити проблемні місця в продуктивності, а також проблеми з масштабованістю та розширюваністю додатка.

Які при цьому використовують методи аналізу архітектури? Перелічимо:

• Огляд коду: перевірка коду іншими членами команди для виявлення проблем і поліпшень в архітектурі програми.
• Статичний аналіз коду: застосування спеціальних інструментів, які автоматично перевіряють код на наявність можливих проблем і помилок.
• Профілювання: використання спеціальних інструментів для аналізу того, наскільки швидко й ефективно працює ваш застосунок, і виявлення місць, де його можна покращити.

Як підсумок – створюється більш ефективний і легко підтримуваний додаток.

Що можна рекомендувати щодо документування? По-перше, важливо описати основні концепції та принципи архітектури, щоб члени команди мали загальне уявлення про структуру та цілі проєкту. По-друге, слід створити архітектурні діаграми, які наочно представлять взаємозв’язки та взаємодію компонентів застосунку. По-третє, описати важливі компоненти та інтерфейси також необхідно для кращого розуміння їхньої роботи. Крім цього, важливо регулярно оновлювати документацію відповідно до змін у коді та вимог проєкту, щоб інформація була актуальною.

Вибір архітектури для мобільного додатка

Нагадаємо кілька особливостей, які слід враховувати під час вибору архітектури мобільного додатка…

По-перше, мобільні пристрої мають обмежені ресурси, тому архітектура має бути оптимізована для ефективного використання ресурсів. По-друге, застосунок має бути переносимим і масштабованим для роботи на різних платформах. Важливо також забезпечити швидкий і чуйний користувацький інтерфейс, підтримку офлайн-режиму та високий рівень безпеки даних.

Крім того, розробники повинні враховувати можливість оновлення та обслуговування програми без втрати даних користувача. Залежно від конкретних вимог проєкту, можна вибрати відповідну архітектуру, таку як MVP (Model-View-Presenter), MVVM (Model-View-ViewModel) або Clean Architecture, що якнайкраще відповідає потребам і цілям їхнього проєкту.

Тенденції та майбутнє

Однією з ключових тенденцій в архітектурі додатків є зростання популярності мікросервісної архітектури. Однак, імовірно, знадобиться більш складне управління та оркестрація, а також розвиток методологій DevOps для автоматизації процесів розгортання та управління мікросервісами.

У майбутньому, також очікується подальший розвиток платформ для serverless обчислень і розширення його можливостей.

Разом із цим, використання штучного інтелекту та машинного навчання стає дедалі поширенішим у різних типах застосунків. Прогнозується розвиток архітектур, оптимізованих для роботи з моделями ШІ та МО, а також розширення можливостей автоматизації та інтеграції цих технологій у застосунки.

Очікується також посилене впровадження методів шифрування, автентифікації та авторизації, а також розвиток нових підходів до забезпечення безпеки та захисту даних.

Висновок

Вибір правильної архітектури є ключовим у створенні успішного ПЗ. Відповідно, якісне розуміння архітектурних патернів та їхнє застосування допомагають створювати стійкі, масштабовані та ефективні додатки.

А, оскільки майбутнє архітектури застосунків вирізняється постійним розвитком технологій і зміною вимог користувачів, то й розробники змушені будуть постійно адаптуватися до цих змін (експериментувати з новими підходами та інструментами, і враховувати вплив технологічних тенденцій на майбутнє архітектури застосунків).