Tag: Layered Architecture

Mô đun hoá theo tầng hay mô đun hoá theo tính năng?
Mô đun hoá là quá trình tách một hệ thống phần mềm thành nhiều mô đun. Ngoài việc giảm độ phức tạp, nó làm tăng tính dễ hiểu, khả năng bảo trì và khả năng sử dụng lại của hệ thống. Trong bài viết này sẽ đề cập đến hai phương pháp mô đun hoá (theo tầng và theo tính năng). Chúng ta nên chọn phương pháp nào và tại sao?

Trước khi đến với nội dung chính chúng ta cùng xem một số nội dung liên quan:
Mô đun hoá theo tầng

Khi áp dụng kiến trúc phân tầng vào các dự án kiểu này, các class được đặt trong các package dựa theo tầng trong kiến trúc phân tầng mà chúng thuộc về. Phương pháp này làm giảm tính gắn kết (low cohesion) giữa các class bên trong các package bởi vì trong cùng một package có chứa các class không liên quan chặt chẽ với nhau. Dưới dây là một ví dụ áp dụng phương pháp mô đun hoá theo tầng.
```
├── src
│   ├── main
│   │   ├── java
│   │   │   └── app
│   │   │       └── demo
│   │   │           ├── DemoApplication.java
│   │   │           ├── controller
│   │   │           │   ├── OrderController.java
│   │   │           │   └── ProductController.java
│   │   │           ├── entity
│   │   │           │   ├── Order.java
│   │   │           │   └── Product.java
│   │   │           ├── repository
│   │   │           │   ├── OrderRepository.java
│   │   │           │   └── ProductRepository.java
│   │   │           ├── request
│   │   │           │   ├── OrderCreateRequest.java
│   │   │           │   └── ProductCreateRequest.java
│   │   │           ├── response
│   │   │           │   ├── OrderCreateResponse.java
│   │   │           │   └── ProductCreateResponse.java
│   │   │           └── service
│   │   │               ├── OrderService.java
│   │   │               ├── OrderServiceImpl.java
│   │   │               ├── ProductService.java
│   │   │               └── ProductServiceImpl.java
```
Ngoài ra khi kiểm tra cấu trúc của các dự án như trên chúng ta thấy rằng giữa các package có liên kết chặt chẽ với nhau (high coupling). Bởi vì các class ở tầng Repository được sử dụng trong các class ở tầng Service và các class ở tầng Service được sử dụng trong các class ở tầng Controller. Hơn nữa, mỗi khi có yêu cầu thay đổi chúng ta cần phải thay đổi ở nhiều package khác nhau.

Để có thể giúp một việc nào đó, chúng ta cần phải biết mọi thứ.

Cohesion và Coupling nghĩa là gì?
- Cohesion: Cohesion đề cập đến mức độ quan hệ logic giữa các class trong cùng package với nhau. High-cohesion giữa các class đảm bảo tính độc lập của package. Low-cohesion không chỉ giảm tính độc lập mà còn giảm đáng kể khả năng sử dụng lại và tính dễ hiểu.
- Coupling: Coupling đề cập đến mức độ phụ thuộc lẫn nhau giữa các package/class. Low-coupling làm tăng đáng kể khả năng bảo trì. Bởi vì những thay đổi được thực hiện bên trong class do yêu cầu thay đổi không ảnh hưởng đến các class khác, không có tác dụng phụ và việc bảo trì dễ dàng hơn.
High-cohesion bên trong các package và low-coupling giữa các package là thiết yếu đối với một hệ thống được thiết kế tốt. Một thiết kế tốt làm tăng đáng kể tính bền vững của hệ thống. Vậy thì làm thế để đạt được điều đó?

Mô đun hoá theo tính năng

Dưới đây là một ví dụ áp dụng phương pháp mô đun hoá theo tính năng.
```
├── src
│   ├── main
│   │   ├── java
│   │   │   └── app
│   │   │       └── demo
│   │   │           ├── DemoApplication.java
│   │   │           ├── domain
│   │   │           │   ├── order
│   │   │           │   │   └── create
│   │   │           │   │       ├── OrderCreateController.java
│   │   │           │   │       ├── OrderCreateRequest.java
│   │   │           │   │       ├── OrderCreateResponse.java
│   │   │           │   │       ├── OrderCreateService.java
│   │   │           │   │       └── OrderCreateServiceImpl.java
│   │   │           │   └── product
│   │   │           │       └── create
│   │   │           │           ├── ProductCreateController.java
│   │   │           │           ├── ProductCreateRequest.java
│   │   │           │           ├── ProductCreateResponse.java
│   │   │           │           ├── ProductCreateService.java
│   │   │           │           └── ProductCreateServiceImpl.java
│   │   │           ├── entity
│   │   │           │   ├── Order.java
│   │   │           │   └── Product.java
│   │   │           └── repository
│   │   │               ├── OrderRepository.java
│   │   │               └── ProductRepository.java
```
Trong cấu trúc dự án kiểu này, các package chứa tất cả các class được yêu cầu bởi một tính năng. Tính độc lập của package dượcd đảm bảo bằng cách đặt các class có liên quan chặt chẽ trong cùng một package.

Việc sử dụng một class bởi một class trong gói khác được loại bỏ ở cấu trúc này. Ngoài ra, các class trong cùng một package có liên quan chặt chẽ với nhau. Vì vậy high-cohesion trong cùng một package và low-coupling giữa các package được đảm bảo bởi cấu trúc này.

Hơn nữa, cấu trúc này làm tăng tính mô đun hoá. Giả sử rằng chúng ta có thêm 10 domain (ngoài Product và Order). Với phương pháp mô đun hoá theo tầng, các class sẽ được đặt trong các package controller, service, repository. Vì vậy toàn bộ ứng dụng sẽ bao gồm 3 package (ngoại trừ các class tiện ích), các package sẽ có số lượng lớn class. Tuy nhiên, trong phương pháp mô đun hoá theo tính năng, cùng ứng dụng đó sẽ bảo gồm 12 package tương ứng với 12 domain, tính mô đun hoá đã được tăng lên.

Trong ví dụ trên chúng ta thấy có 2 ngoại lệ, repository và entity package không được cấu trúc theo tính năng như bình thường. Với các entity và các repository được sử dụng ở nhiều service khác nhau, do chúng không là bắt buộc ở một tính năng cụ thể nào nên chúng ta cấu trúc chúng theo phương pháp mô đun theo tầng như bình thường. Với những entity và repository chỉ được sử dụng ở một tính năng cụ thể nào đó, chúng ta vẫn cấu trúc chúng theo phương pháp mô đun hoá theo tính năng như bình thường.

Nếu một tính năng có thể được xoá bởi chỉ một hành động, ứng dụng đó có tính mô đun hoá cao nhất.

Lợi ích của việc mô đun hoá theo tính năng
- Mô đun hoá theo tính năng tạo ra các package có high-cohesion, low-coupling và tính mô đun hoá cao.
- Mô đun hoá theo tính năng cho phép các class được khai báo với thuộc tính truy cập là private thay vì public, đo đó tăng tính đóng gói. Mặt khác mô đun hoá theo tầng buộc chúng ta phải đặt gần như toàn bộ các class là public.
- Mô đun hoá theo tính năng giúp giảm việc phải điều hướng giữa các package bởi vì các class cần thiết cho một tính năng được đặt trong cùng một package.
- Mô đun hoá theo tính năng giống như kiến trúc microservice. Mỗi package được giới hạn bởi các class liên quan với một tính năng cụ thể. Mặt khác, mô đun hoá theo tầng giống như kiến trúc nguyên khối. Khi một ứng dụng tăng kích thước, số class trong mỗi package sẽ tăng lên không giới hạn.
Tổng kết

Martin Fowler gợi ý bắt đầu một dự án mới với kiến trúc microservice có thể không phải là một ý kiến hay. Nếu ứng dụng của chúng ta đạt mức tăng trưởng lớn và giới hạn của nó là chắc chắn, thì bạn nên chuyển sang kiến trúc microservice.

Hãy tưởng tượng tình huống trên, chúng ta đã quyết định tách các microservice từ ứng dụng nguyên khối. Giả sử rằng microservice sử dụng phương pháp mô đu hoá theo tính năng, vậy cấu trúc nào sẽ dễ dàng chuyển sang kiến trúc microservice hơn?

Câu trả lời cho câu hỏi này và các ưu điểm khác giúp chúng ta biết nên sử dụng phương pháp mô đun hoá nào.
January 27, 2023
Áp dụng kiến trúc phân tầng trong ứng dụng Spring Boot
Trong bài viết này chúng ta sẽ cùng tìm hiểu kiến trúc phân tầng được ứng dụng như thế nào trong ứng dụng Spring Boot.

Chúng ta nên sử dụng bao nhiêu tầng?

Trong kiến trúc phân tầng chúng ta không bị hạn chế về số tầng. Tuy nhiên, các dự án trong thực tế triển khai thường sử dụng 4 tầng. Các ứng dụng Spring Boot cũng có thể triển khai kiến trúc phân tầng với 4 tầng như sau:
- Tầng Controller là triển khai của tầng Presentation.
- Tầng Service là triển khai của tầng Business.
- Tầng Repository là triển khai của tầng Persistence.
- Tầng Database không được phản ánh trong mã nguồn của ứng dụng.
Do một ứng dụng có hoặc không cần sử dụng tới database. Khi đó có thể tầng Repository cũng không tồn tại. Trong thực tế chúng ta thường thấy các Entity được định nghĩa trong mã nguồn. Về mặt lí thuyết thì các Entity thuộc về tầng Persistence. Tuy nhiên các Entity chính là phản ánh của các bảng trong database. Do đó chúng ta có thể xem các Entity như là thể hiện của tầng Database.

Kiến trúc phân tầng trong ứng dụng Spring Boot

Dưới đây là một ví dụ triển khai của kiến trúc phân tầng với ứng dụng Spring Boot:
```
├── src
│   ├── main
│   │   ├── java
│   │   │   └── app
│   │   │       └── demo
│   │   │           ├── DemoApplication.java
│   │   │           ├── controller
│   │   │           │   └── ProductController.java
│   │   │           ├── entity
│   │   │           │   └── Product.java
│   │   │           ├── repository
│   │   │           │   └── ProductRepository.java
│   │   │           ├── request
│   │   │           │   └── ProductCreateRequest.java
│   │   │           ├── response
│   │   │           │   └── ProductCreateResponse.java
│   │   │           └── service
│   │   │               ├── ProductService.java
│   │   │               └── ProductServiceImpl.java
```
Mỗi một request từ client sẽ lần lượt đi qua các tầng Controller, Service, Repository và kết thúc ở tầng Database. Trong ví dụ trên, bảng Product trong database sẽ được ánh xạ tương ứng với Product entity. Các thao tác tương tác với bảng Product sẽ được triển khai ở ProductRepository. Logic nghiệp vụ liên quan tới Product sẽ được cài đặt trong ProductService. ProductController sẽ là nơi tiếp nhận yêu cầu từ phía client.

Các yêu cầu từ phía client sẽ được tiếp nhận ở ProductController. Sau đó các thông tin nhận được sẽ được truyền tới ProductService. Tại đây các logic nghiệp vụ liên qua sẽ được xử lí trước khi được truyền tới ProductRepository. Cuối cùng dữ liệu sẽ được lưu trữ trong bảng Product của có sở dữ liệu.

Tầng Controller
```
/**
 * ProductController.
 *
 * @author Hieu Nguyen
 */
@RestController
@RequiredArgsConstructor
@RequestMapping("/products")
public class ProductController {
  private final ProductService productService;

  @PostMapping
  public ResponseEntity<ProductCreateResponse> create(@RequestBody ProductCreateRequest request) {
    return ResponseEntity.ok().body(ProductCreateResponse.of(productService.create(request)));
  }
}
```
ProductController nhận dữ liệu từ client trong request body thông qua ProductCreateRequest. Sau đó nó truyền dữ liệu ProductCreateRequest xuống cho ProductService. Kết quả trả lại từ ProductService được chuyển thành ProductCreateResponse để trả lại client trong response body. ProductCreateRequest và ProductCreateResponse được cài đặt như sau:
```
/**
 * ProductCreateRequest.
 *
 * @author Hieu Nguyen
 */
@Data
@Builder
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class ProductCreateRequest {
  private String name;

}
```
```
/**
 * ProductCreateResponse.
 */
@Data
@Builder
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class ProductCreateResponse {
  private Integer id;

  private String name;

  public static ProductCreateResponse of(Product product) {
    return ProductCreateResponse.builder().id(product.getId()).name(product.getName()).build();
  }
}
```
Tầng Service
```
/**
 * ProductRepository.
 *
 * @author Hieu Nguyen
 */
@Service
@RequiredArgsConstructor
public class ProductServiceImpl implements ProductService {
  private final ProductRepository productRepository;

  @Override
  @Transactional
  public Product create(ProductCreateRequest request) {
    return productRepository.save(Product.of(request));
  }
}
```
Tại tầng Service, ProductService nhận dữ liệu thông qua ProductCreateRequest được truyền xuống từ tầng Controller. Nó chuyển dữ liệu ProductCreateRequest vào Product entity, sau đó truyền dữ liệu Product entity xuống ProductRepository và cuối cùng dữ liệu được insert vào database.

Tầng Repository

Trong ví dụ này chúng ta sử dụng Spring Data JPA và Hibernate để cài đặt tầng Repository.
```
/**
 * ProductRepository.
 *
 * @author Hieu Nguyen
 */
@Repository
public interface ProductRepository extends JpaRepository<Product, Integer> {}
```
Chúng ta ánh xạ bảng Product vào Product entity như sau:
```
/**
 * Product.
 *
 * @author Hieu Nguyen
 */
@Data
@Entity
@Builder
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class Product {

  @Id
  @GeneratedValue(generator = "Product")
  @TableGenerator(name = "Product", table = "hibernate_sequence")
  private Integer id;

  private String name;

  public static Product of(ProductCreateRequest request) {
    return Product.builder().name(request.getName()).build();
  }
}
```
Sử dụng tầng đóng hay mở

Tất cả các tầng nên là đóng, nghĩa là với bất kì một tính năng nào chúng ta cần triển khai đủ 4 tầng: Controller, Service, Repository, Database. Tuy nhiên, trong qua trình sử dùng kiến trúc phân tầng sẽ có nhiều bạn đặt câu hỏi liệu có thực sự cần đến tầng Service không? Trên thực tế có nhiếu tính năng chúng ta sẽ không cần cài đặt mã nguồn ở tầng Service. Khi đó tẩng Service chỉ làm nhiệm vụ chuyển tiếp dữ liệu từ tầng Controller xuống tầng Repository. Tuy nhiên để đảm bảo không có những sai phạm không đáng có như việc cài đặt các logic nghiệp vụ ở tầng Controller sau đó gọi trực tiếp tới tầng Repository thì chúng ta nên triển khai tất cả các tầng đóng. Khi đó thì dù có hay không có logic nghiệp vụ ở tầng Service chúng ta vẫn nên triển khai tầng này.

Tổng kết

Trong bài viết này chúng ta đã cùng tìm hiểu cách triển khai kiến trúc phân tầng trong một ứng dụng Spring Boot. Việc triển khai thực sự không khó, tuy nhiên để đảm bảo việc triển khai được thống nhất thì thực sự rất khó. Bài viết này hi vọng rằng có thể đem lại cái nhìn thống nhất giữa tất các các thành viên trong một dự án. Khi đó việc áp dụng kiến trúc phân tầng sẽ có hiệu quả hơn.
January 19, 2023
Kiến trúc phân tầng (Layered Architecture) (Phần 2)
Trong phần 1 chúng ta đã tìm hiều về Kiến trúc phân tầng và các khái niệm quan trọng nhất của nó. Trong phần 2 này chúng ta sẽ xem xét cách thức hoạt động của kiến trúc phân tầng và những điểm cần lưu ý khi sử dụng kiến trúc này.

Ví dụ

Để minh họa cách thức hoạt động của kiến trúc phân lớp, chúng ta cùng xem xét một yêu cầu từ người dùng doanh nghiệp muốn truy xuất thông tin khách hàng của một cá nhân cụ thể.

Các mũi tên màu đen thể hiện luồng yêu cầu xuống cơ sở dữ liệu để lấy thông tin khách hàng. Các mũi tên màu đỏ thể hiện luồng phản hồi ngược trở lại màn hình để hiển thị dữ liệu. Trong ví dụ này, thông tin khách hàng bao gồm cả dữ liệu khách hàng và dữ liệu đơn hàng (đơn hàng do khách hàng đặt). Customer Screen có nhiệm vụ tiếp nhận yêu cầu và hiển thị thông tin khách hàng. Nó hoàn toàn không biết nơi dữ liệu được lư trữ, làm thế nào để lấy nó hoặc có bao nhiêu bảng cơ sở dữ liệu phải được truy vấn để lấy dữ liệu. Khi Customer Screen nhận được yêu cấu lấy thông tin khác hàng của một cá nhân cụ thể, nó sẽ chuyển tiếp yêu cầu đó tới mô đun Customer Delegate. Mô đun này có nhiệm vụ biết các mô đun ở tầng nghiệp vụ có thể xử lí yêu cầu đó cũng như làm thế nào để lấy các mô đun đó và dữ liệu nào mà nó cần (hợp đồng). Customer Object ở tầng nghiệp vụ có nhiệm vụ tổng hợp toàn bộ thông tin cần thiết bởi yêu cầu nghiệp vụ(trong trường hợp này là thông tin khách hàng). Mô đun này gọi ra Customer DAO (đối tượng truy cập dữ liệu) ở tầng lưu trữ để lấy dữ liệu khách hàng cùng với Order DAO để lấy thông tin đơn hàng. Các mô đun này lần lượt thực thi các câu lệnh SQL để lấy dữ liệu tương ứng và trả lại cho Customer Object ở tầng nghiệp vụ. Khi Customer Object nhận được dữ liệu, nó sẽ tổng hợp dữ liệu và trả lại các thông tin đó cho Customer Delegate, sau đó Customer Delegate trả lại các dữ liệu đó cho Customer Screen để hiển thị cho người dùng. Từ khía cạnh công nghệ, có hàng tá cách để cài đặt các mô đun này. Ví dụ với nên tàng Java, Customer Screen có thể là một màn hình JSF(Java Server Faces) cùng với Customer Delete là thành phần bean được quản lí. Customer Object ở tầng nghiệp vụ có thể là một Spring Bean cục bộ hoặc EJB3 bean từ xa. Các đối tượng truy cập cơ sở dữ liệu được minh hoạ trong ví dụ trước có thể được triển khai dưới dạng POJO (Plain Old Java Objects) đơn giản, MyBatis XML Mapper, hoặc ngay cả cá đối tượng đóng gọi lời gọi JDBC thuần hoặc các truy vấn Hibernate. Trên nền tảng Microsoft, Customer Screen có thể là một mô đun ASP(Active Server Pages) sử dụng framework .NET để truy cập các mô đun C# ở tầng nghiệp vụ với các mô đun truy cập dữ liệu khác hàng và đơn hàng được triển khai dưới dàng ADO(ActiveX Data Objects).

Những điểm cần cân nhắc khi sử dụng kiến trúc phân tầng

Kiến trúc phân tầng là một mẫu kiến trúc về cơ bản là vững chắc, hấu hết các ứng dụng có thể bắt đầu bằng kiến trúc này, đặc biệt khi chúng ta không chắc chắn kiến trúc nào là phù hợp nhất cho ứng dụng của chúng ta. Tuy nhiên về mặt kiến trúc thì có một vài điều cần cân nhắc trước khi chọn mẫu kiến trúc này.

Điểm đầu tiên cần chú ý là các anti-pattern(phản mẫu – các mẫu thiết kế cần tránh sử dụng). Một trong số đó là kiến trúc hố sụt. Kiến trúc này mô tả tình huống luồng yêu cầu đi qua nhiều tầng của kiến trúc mà đơn giản xử lí chuyển tiếp với rất ít hoặc không có logic được thực hiện bên trong mỗi tầng. Ví dụ, tầng trình diễn phản hồi một yêu cầu từ người dùng muốn lấy dữ liệu khách hàng. Tầng trình diễn chuyển yêu cầu tới tầng nghiệp vụ, nó đơn giản chuyển tiếp yêu cầu tới tầng lưu trữ, sau đó tạo một lời gọi SQL đơn giản tới tầng cơ sở dữ liệu để lấy dữ liệu khách hàng. Dữ liệu sau đó được truyền theo đường ngược lại mà không có xử lí thêm hay logic tổng hợp, tính toán hoặc biến đổi dữ liệu.

Mỗi kiến trúc phân tầng sẽ có ít nhất một số tình huống rơi vào phản mẫu kiến trúc hố sụt. Tuy nhiên điều quan trọng là phân tích tỉ lệ phần trăm yêu cầu thuộc loại này. Quy tắc 80-20 thường là một phương pháp hay, nên tuân theo để xác định liệu có hay không chúng ta đang rơi vào phản mẫu kiến trúc hố sụt. Thông thường có khoảng 20% yêu cầu được xử lí đơn giản và 80% yêu cầu có một số logic nghiệp vụ liên quan đến yêu cầu đó. Tuy nhiên nếu chúng ta thấy rằng tỉ lệ này bị đảo ngược và phần lớn các yêu cầu của chúng ta là quá trình xử lí đơn giản, chúng ta có thể cân nhắc một số tầng trong kiến trúc là mở.

Một điểm khác cần cân nhắc với mẫu kiến trúc phân lớp là nó có xu hướng thích ứng với các ứng dụng nguyên khối, ngay cả khi chúng ta tách tầng trình diễn và tầng nghiệp vụ thành các đơn có thể triển khai riêng biệt. Mặc dù điều này có thể không phải là vấn đề đáng lo ngại đối với một số ứng dụng nhưng nó đặt ra một số vấn đề tiềm ẩn về triển khai, độ bền và độ tin cậy chung, hiệu suất và khả năng mở rộng.

Phân tích kiến trúc phân tầng

Dưới đây là bảng đánh giá và phân tích về các đặc điểm kiến trúc phổ biến của kiến trúc phân tầng. Các đánh giá cho từng đặc điểm dựa trên xu hướng tự nhiên của các đặc điểm đó, điển hình như là khả năng triển khai cũng như là mức độ phổ biến của mẫu kiến trúc này.

Đặc điểm Đánh giá

Tính linh hoạt tổng thể

Dễ triển khai

Khả năng kiểm thử

Hiệu năng

Khả năng mở rộng

Dễ phát triển

Tính linh hoạt tổng thể

Tính linh hoạt tổng thể là khả năng đáp ứng nhanh chóng với một môi trường thay đổi liên tục. Trong khi thay đổi được cô lập thông qua tầng cô lập, nó vẫn cồng kềnh và tốn thời gian để thực hiện các thay đổi trong kiến trúc này bởi vì bản chất nguyên khối của hầu hết các triển khai cũng như sự liên kết chặt chẽ của các thành phần thường được tìm thấy với mẫu kiến trúc này.

Dễ triển khai

Tùy thuộc vào cách chúng ta triển khai mẫu này, khả năng triển khai có thể trở thành một vấn đề, đặc biệt đối với các ứng dụng lớn. Một thay đổi nhỏ đối với một thành phần có thể yêu cầu triển khai lại toàn bộ ứng dụng (hoặc một phần lớn của ứng dụng), dẫn đến việc triển khai cần được lập kế hoạch, được lên lịch và thực hiện ngoài giờ hoặc vào cuối tuần. Như vậy, mô hình này không dễ thích ứng với việc triển khai liên tục, tiếp tục giảm xếp hạng tổng thể cho triển khai.

Khả năng kiểm thử

Trong kiến thúc này, các thành phần trong thuộc vào một tầng cụ thể, các tầng khác có thể được mô phỏng hoặc khai thác, giúp cho kiến trúc này tương đối dễ kiểm thử. Một nhà phát triển có thể giả lập một thành phần trình bày hoặc màn hình để cô lập thử nghiệm trong một thành phần nghiệp vụ, cũng như mô phỏng tầng nghiệp vụ để kiểm tra chức năng màn hình nhất định.

Hiệu năng

Mặc dù đúng là một số kiến trúc phân tầng có thể hoạt động tốt, nhưng kiến trúc này không phù hợp với các ứng dụng hiệu năng cao do tính không hiệu quả của việc phải đi qua nhiều tầng của kiến trúc để đáp ứng yêu cầu nghiệp vụ.

Khả năng mở rộng

Do xu hướng triển khai nguyên khối và liên kết chặt chẽ của kiến trúc này, các ứng dụng được xây dựng bằng cách sử dụng mẫu kiến trúc này thường khó mở rộng quy mô. Chúng ta có thể mở rộng quy mô kiến trúc phân tầng bằng cách tách các tầng thành các triển khai vật lý riêng biệt hoặc sao chép toàn bộ ứng dụng thành nhiều nút, nhưng nhìn chung mức độ chi tiết quá rộng, khiến việc mở rộng quy mô trở nên tốn kém.

Dễ phát triển

Tính dễ phát triển nhận được điểm tương đối cao, chủ yếu là do mô hình này quá nổi tiếng và không quá phức tạp để thực hiện. Bởi vì hầu hết các công ty phát triển ứng dụng bằng cách tách các bộ kỹ năng theo tầng (trình diễn, nghiệp vụ, cơ sở dữ liệu), kiến trúc này trở thành lựa chọn tự nhiên cho hầu hết việc phát triển ứng dụng kinh doanh. Mối liên hệ giữa cơ cấu tổ chức và truyền thông của công ty với cách thức phát triển phần mềm được vạch ra là cái được gọi là định luật Conway. Bạn có thể Google "Conway’s law" để có thêm thông tin về mối tương quan hấp dẫn này.

Tài liệu tham khảo
- Software Architecture Patterns
January 13, 2023
Kiến trúc phân tầng (Layered Architecture) (Phần 1)
Kiến trúc phân tầng(hay còn được gọi là kiến trúc n-tier) là kiến trúc phổ biến nhất. Kiến trúc này được xem là chuẩn không chính thức cho các ứng dụng Java EE và được biết đến rộng rãi bởi hầu hết kiến trúc sư, nhà thiết kế và nhà phát triển. Kiến trúc này quen thuộc với các cơ cấu tổ chức và truyền thông CNTT truyền thống, được tìm thấy ở hầu hết các công ty khiến nó trở thành một lựa chọn tự nhiên cho các công ty phát triển ứng dụng doanh nghiệp.

Giới thiệu kiến trúc phân tầng

Các thành phần bên trong kiến trúc phân tầng được tổ chức thành các tầng nằm ngang, mỗi tầng thực hiện một vai trò cụ thể trong ứng dụng, ví dụ như tầng trình diễn(presentation) hay tầng nghiệp vụ (business). Mặc dù kiến trúc phân tầng không qui định số lượng hay các loại tầng phải tồn tại, hầu hết các kiến trúc phân tầng bao gồm 4 tầng: tầng trình diễn, tầng nghiệp vụ, tầng lưu trữ(persistence), tầng cơ sở dữ liệu(database).

Trong một vài trường hợp tầng nghiệp vụ và tầng lưu trữ có thể được kết hợp thành một tầng nghiệp vụ, đặc biệt khi logic lưu trữ (SQL hay HSQL) được nhúng bên trong các thành phần của tầng nghiệp vụ. Vì vậy với các ứng dụng nhỏ có thể chỉ có ba tầng, ngược lại với các ứng dụng lớn hoặc các ứng dụng có nghiệp vụ phức tạp có thể chứa năm tầng hoặc nhiều hơn.

Mỗi tầng trong kiến trúc phân tầng có một vai trò và trách nhiệm cụ thể trong ứng dụng. Ví dụ tầng trình diễn sẽ có trách nhiệm xử lí tất cả giao diện người dùng và logic giao tiếp trình duyệt, trái lại tầng nghiệp vụ sẽ chịu trách nhiệm thực thi các quy tắc nghiệp vụ cụ thể. Mỗi tầng trong kiến trúc phân tầng trừu tượng hoá các công việc cần phải hoàn thành để đáp ứng một yêu cầu nghiệp vụ cụ thể. Ví dụ tầng trình diễn không cần phải biết hay lo lắng về việc lấy dự liệu khách hàng như thế nào; nó chỉ cần hiển thị các thông tin đó lên màn hình theo định dạng cụ thể. Tương tự như vậy, tầng nghiệp vụ không cần bận tâm làm thế nào định dạng dữ liệu khách hàng để hiển khị lên màn hình hoặc ngay cả việc dự liệu khách hàng được lưu trữ ở đâu; nó chỉ cần lấy dữ liệu từ tầng lưu trữ, thực hiện logic nghiệp vụ dựa trên dữ liệu đó(tính toán các giá trị hay tổng hợp dữ liệu), và truyền các thông tin đó tới tầng trình diễn.

Một trong những tính năng mạnh mẹ của kiến trúc phân tầng sự tách biệt các mỗi bận tâm giữa các thành phần. Các thành phần bên trong một tầng cụ thể chỉ giải quyết các logic liên quan đến tầng đó. Ví dụ các thành phần ở tầng trình diễn chỉ giải quyết các logic hiển thị, ngược lại các thành phần cư trú ở tầng nghiệp vụ chỉ giải quyết các logic nghiệp vụ. Việc phân loại các loại thành phần như thế này giúp cho việc xây dựng mô hình trách nhiệm và vai trò có hiệu quả trở nên dễ dàng hơn, đồng thời giúp bạn dễ dàng phát triển, kiểm thử, quản lí, và bảo trì các ứng dụng nhờ vào các giao diện thành phần được mô tả rõ ràng và phạm vi thành phần được giới hạn.

Tầng đóng(closed layer)

Chúng ta cùng xem hình dưới đây:

Mỗi tầng trong kiến trúc này được đánh dấu CLOSED. Đây là một khái niệm rất quan trọng trong kiến trúc phân tầng. Một tầng đóng có nghĩa là một yêu cầu(request) đi từ tầng này sang tầng khác phải đi qua tầng ngay bên dưới nó để đi tới tầng tiếp theo bên dưới tầng đó. Ví dụ một request bắt nguồn từ tầng trình diễn phải đi qua tầng trình diễn sau đó tới tầng lưu trữ trước cuối cùng chốt lại ở tầng cơ sở dữ liệu.

Tại sao không cho phép tầng trình diễn truy cập trực tiếp đến tầng lưu trữ hay tầng cơ sở dữ liệu?

Truy cập trực tiếp cơ sở dữ liệu từ tầng trình diễn thì nhanh hơn là thông qua một loạt các tầng không cần thiết chỉ để lấy ra hay lưu lại thông tin cơ sở dữ liệu. Câu trả lời cho câu hỏi này nằm ở một khái niệm tầng cô lập(layers of isolation).

Tầng cô lập

Khái niệm tầng cô lập có nghĩa là những thay đổi được tạo ra trong một tầng của kiến trúc nhìn chung không có tác động hay ảnh hướng đến các thành phần của tầng khác: thay đổi được cô lập trong các thành phần bên trong lớp đó và một lớp nào đó có có thể có liên quan(ví dụ như tầng lưu trữ có chứa SQL). Nếu chúng ta cho phép tầng trình diễn truy cập trực tiếp tới tầng lưu trữ thì những thay đổi được tạo ra với SQL trong tầng lưu trữ sẽ có tác động tới cả tầng nghiệp vụ và tầng trình diễn, do đó tạo ra một ứng dụng liên kết rất chặt chẽ với rất nhiều phụ thuộc chéo giữa các thành phần. Những ứng dụng như thế này quá cứng nhắc và tốn kém khi có thay đổi.

Khái niệm tầng cô lập cũng có nghĩa là mỗi một tầng độc lập với các tầng khác, do đó chúng biết rất ít hoặc không biết về hoạt động bên trong của các tầng khác trong kiến trúc. Để hiểu được sức mạnh và tầm quan trọng của khái niệm này, chúng ta cùng xem xét nỗ lực tái cấu trúc để chuyển đổi presentation framework từ JSP (Java Server Pages) to JSF (Java Server Faces). Giả sử rằng hợp đồng(model) được sử dụng giữa tầng trình diễn và tầng nghiệp vụ không thay đổi, tầng nghiệp vụ không bị ảnh hưởng bởi việc tái cấu trúc và giữ độc lập hoàn toàn với các loại giao diện người dùng được sử dụng bởi tầng trình diễn.

Tầng mở

Tầng đóng tạo điều kiện thuận lợi cho tầng cô lập và do đó giúp cô lập thay đổi trong kiến trúc, đôi khi tầng mở có ý nghĩa đối với các tầng nhất định. Giả sử bạn muốn thêm vào tầng dịch vụ chia sẻ(shared services) chứa các thành phần dịch vụ dùng chung được truy cập bởi các thành phần trong tầng nghiệp vụ(các lớp tiện ích dữ liệu hay chuổi, các lớp kiểm tra và ghi nhật ký). Trong trường hợp này việc tạo ra tầng dịch vụ thường là ý tưởng tốt bởi lẽ về mặt kiến trúc thì nó hạn chế các truy cập vào các dịch vụ chia sẻ đổi với tầng nghiệp vụ(chứ không phải tầng trình diễn). Không có sự tách biệt về tầng, về mặt kiến trúc không có gì hạn chế tầng trình diễn truy cập vào các dịch vụ dùng chung này, gây khó khăn cho việc quản lý hạn chế truy cập.

Trong ví dụ này, tầng dịch vụ mới sẽ có thể sẽ nằm bên dưới tầng nghiệp vụ để chỉ rằng các thành phần trong tầng dịch vụ này không thể truy cập từ tầng trình diễn. Tuy nhiên, điều này có nghĩa rằng tầng nghiệp vụ lúc này bắt buộc phải đi qua tầng dịch vụ để tới tầng lưu trữ, điều này không có ý nghĩa gì cả. Đây là vấn đề lâu đời của kiến trúc phân tầng. Để giải quyết vấn đề này chúng ta tạo ra tầng mở trong kiến trúc.

Các tầng dịch vụ trong trường hợp này được đánh dấu là OPEN, có nghĩa là các yêu cầu được cho phép đi qua tầng mở và đi trực tiếp tới tầng bên dưới. Trong ví dụ trên vì tầng dịch vụ là tầng mở nên tầng nghiệp vụ bây giờ được phép bỏ qua nó và đi trực tiếp tới tầng lưu trữ, điều này hoàn toàn hợp lí.

Chúng ta có thể tận dụng khái niệm về tầng mở và đóng để xác định mối quan hệ giữa các tầng trong kiến trúc và luồng yêu cầu cũng như cung cấp cho nhà thiết kế, nhà phát triển các thông tin cần thiết để hiểu các hạn chế truy cập tới các tầng khác nhau trong kiến trúc. Việc không thể xác định chính xác các tầng nào trong kiến trúc là mở hay đóng và tại sao thường dẫn tới các cấu trúc liên kết chặt chẽ và dễ vỡ, chúng rất khó để kiểm thử, bảo trì và triển khai.

Tài liệu tham khảo
- Software Architecture Patterns
January 4, 2023