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10 padrões de arquitectura de software que deve conhecer

A ideia de utilizar padrões de arquitetura de software deriva da aspiração de criar uma solução escalável com a prioridade de satisfazer as exigências dos utilizadores. Além disso, este conceito inclui aspectos tão importantes como a segurança, a capacidade de gestão e o desempenho. Por outro lado, a seleção errada da conceção da arquitetura do software pode ter consequências negativas. É por isso que os programadores devem aprender as mais populares e estar conscientes da sua utilidade em cada caso particular.

O que é o padrão de arquitetura de software?

Um padrão arquitetónico é uma representação pictórica de todo o sistema e dos seus subsistemas, bem como das funções e responsabilidades, regras e até de um roteiro para estabelecer relações entre todas estas partes. Em termos simples, trata-se de uma espécie de "planta" do futuro sítio Web, aplicação ou microsserviço que será utilizada durante o processo de desenvolvimento.

Qual a importância dos padrões de arquitetura de software?

Os padrões de arquitetura de software são de grande importância, uma vez que podem trazer soluções para vários problemas em diferentes domínios. Com a utilização deste conceito, as equipas podem simplificar os procedimentos de teste, dividindo-os em segmentos mais pequenos, por exemplo. Ao utilizar padrões de arquitetura de software, os programadores podem segmentar os pedidos dos utilizadores em pequenos pedaços de dados, de modo a evitar depender de um único servidor.

Abaixo encontra algumas razões para aplicar esta abordagem durante a fase de desenvolvimento da aplicação.

Identificar as características básicas de uma aplicação

Os padrões de arquitetura de software desempenham um papel importante na definição das características básicas de qualquer aplicação. Isto ajuda, por sua vez, a definir quais os padrões que podem ser utilizados para aplicações ágeis e quais os que devem ser mais bem aproveitados para aplicações altamente escaláveis.

Garantir a qualidade e a eficácia

Através de uma seleção adequada dos padrões de arquitetura de software, as equipas podem minimizar os problemas de qualidade que podem surgir durante os períodos de desenvolvimento e pós-desenvolvimento.

Garantir a agilidade

A criação de um "projeto" da futura aplicação proporciona-lhe um nível de agilidade necessário que, por sua vez, permite aos programadores aplicar numerosas modificações e iterações no futuro.

Resolução de problemas

A compreensão da arquitetura do software permite aos programadores ter uma imagem clara do funcionamento dos futuros componentes da aplicação. Esta abordagem permite que os programadores utilizem as melhores técnicas para resolver todos os problemas possíveis ao longo do tempo.

Aumentar a produtividade

Os princípios normalizados que são utilizados nos padrões de arquitetura de software permitem que as equipas vejam rapidamente o estado atual do projeto. Com esta metodologia, as equipas têm a oportunidade de aumentar a produtividade.

A diferença entre um padrão de arquitetura de software e um padrão de conceção

Pode parecer difícil distinguir entre padrões de arquitetura de software e padrões de design, mas torna-se mais do que transparente se considerarmos ambos separadamente. Os padrões de arquitetura são utilizados para criar lógica empresarial, interfaces de utilizador e outros aspectos, enquanto o design é utilizado para implementar a lógica empresarial.

Padrões de arquitetura de software

Existem vários padrões de arquitetura de software que são atualmente utilizados pelas equipas. Abaixo pode encontrar os mais populares.

Em camadas

Ao aplicar este padrão específico, cada camada tem o seu próprio papel distinto na aplicação. Além disso, esta abordagem permite modificar diferentes componentes da aplicação sem afetar as outras camadas. Os padrões de conceção da arquitetura de software em camadas podem ser utilizados por equipas com programadores inexperientes ou para criar aplicações num período de tempo limitado.
Arquitetura de software em camadas

Cliente-servidor

Na prática, esta arquitetura de software representa uma estrutura distribuída em que existem dois componentes principais - cliente e servidor. Ao implementar esta técnica, as equipas podem facilitar a interoperabilidade entre ambos os componentes, que podem ou não estar localizados na mesma rede.
Arquitetura de software cliente-servidor

Mestre-escravo

Esta é outra abordagem distribuída, em que o componente principal tem controlo total sobre os componentes secundários. Enquanto o último é responsável pelo tratamento de tarefas separadas, o primeiro compila os resultados para os apresentar. O padrão mestre-escravo também é utilizado para interfaces de utilizador e servidores. Em ambos os casos, o master escuta os comandos provenientes do utilizador ou dos clientes. Quando um comando é recebido, é ativado um slave para executar o comando enquanto o master continua à espera de mais comandos (como o comando "suspender o último comando").
Padrão mestre-escravo

Filtro de tubos

Nesta estrutura, os diferentes componentes são representados como filtros que são utilizados para ordenar os dados, que fluem através de tubos de dados especiais. Os filtros, por sua vez, representam uma cadeia, o que significa que os dados que saem de um filtro passam posteriormente por outro. A ideia subjacente a esta abordagem é dividir processos e componentes enormes em processos e componentes mais pequenos.
Arquitetura do software do filtro de tubos

Corretor

O padrão de corretor inclui três componentes principais - corretores, clientes e servidores. A abordagem pode ser utilizada para estruturar sistemas distribuídos com componentes desacoplados. O corretor actua como coordenador, estabelecendo comunicações entre vários componentes da aplicação.
padrão de corretor

Peer-to-peer

Todos os componentes individuais desta estrutura são designados por pares. Podem atuar como clientes, servidores ou mesmo ambos. Os pares clientes solicitam serviços, enquanto os pares servidores fornecem serviços a outros. Esta abordagem é amplamente utilizada em várias redes de partilha de ficheiros. Nas redes peer-to-peer, recursos como capacidade de processamento, armazenamento ou largura de banda são disponibilizados diretamente aos participantes na rede, sem necessidade de coordenação central. Ao contrário do modelo tradicional cliente-servidor, os pares são simultaneamente fornecedores e consumidores de recursos. O sistema P2P colaborativo emergente vai para além de um simples serviço peer-to-peer. As comunidades virtuais estão a tornar-se mais poderosas com pares que trazem recursos e capacidades únicas, fornecendo serviços que vão além do que os pares individuais podem fornecer, mas que são benéficos para todos.
Software peer-to-peer

Autocarro de eventos

Trata-se de um padrão arquitetónico orientado para eventos com uma conceção assíncrona distribuída. Permite que os programadores criem soluções escaláveis. O padrão pode ser utilizado para todos os tipos de aplicações, desde as mais pequenas até às soluções mais complexas.
padrão arquitetónico orientado para eventos

Controlador de visualização de modelos

O padrão modelo-visão-controlador ou MVC permite que as equipas dividam as partes do código do front-end e do back-end e as coloquem em componentes diferentes. Simplifica a gestão de todo o código e facilita o ajuste de cada parte da solução (backend e frontend) separadamente.  

Modelo: Um modelo contém a funcionalidade e os dados principais.

Visualizar: A vista apresenta as informações ao utilizador.

Controlador: Os controladores tratam a entrada do utilizador.

padrão modelo-visão-controlador

Quadro negro

Ao implementar este padrão, as equipas podem utilizar a ideia de quadro negro para armazenar dados globais. O quadro negro pode ser atualizado pela fonte de conhecimento. A ideia subjacente a esta arquitetura é que o controlo com várias fontes interage com o quadro negro. Passa por várias fontes e, assim que encontra uma solução, o controlo publica-a.

Em termos gerais, o padrão Blackboard envolve três componentes:

  1. Um espaço partilhado para armazenar dados sobre o mundo (Blackboard).
  2. Um conjunto de algoritmos (ML ou outros) que lêem dados do mundo e publicam resultados no Blackboard.
  3. Um conjunto de módulos que lêem os resultados do Blackboard e efectuam ajustes no robô em conformidade.
Padrão de quadro negro

Intérprete

Em termos simples, este padrão de arquitetura define a gramática de uma linguagem a ser avaliada posteriormente pelo intérprete. Ao utilizar este design, os programadores podem tecnicamente utilizar uma expressão regular, ou mesmo analisar qualquer linguagem humana e executar a interpretação. Como parte deste padrão, é implementada uma interface de expressão que diz ao intérprete para interpretar um determinado contexto. 

  1. Este padrão é utilizado na análise de SQL, no motor de processamento de símbolos, etc.
  2. É utilizada uma hierarquia de expressões para executar este padrão. Existem aqui dois tipos de expressões: terminais e não terminais.
  3. Os padrões de conceção de intérpretes têm uma estrutura em árvore semelhante ao padrão de conceção de compostos, com expressões terminais a representar folhas e expressões não terminais a representar compostos.
  4. Um analisador gera a árvore de expressões que precisam de ser avaliadas. O analisador não pode ser considerado uma parte do padrão do interpretador.
Arquitetura do intérprete

Conclusão

Ao analisar atentamente a tecnologia que pode fornecer às equipas de desenvolvimento um meio de aumentar a produtividade, os engenheiros-chefes podem ser capazes de identificar problemas graves de composição da equipa. Como resultado, eles podem criar programas de treinamento apropriados e facilitar o crescimento da empresa a longo prazo. No Innowise, os nossos engenheiros experientes são especialistas na adoção das melhores abordagens de arquitetura para o desenvolvimento de software. 

Não hesite em contactar-nos se tiver alguma dúvida, e teremos todo o gosto em ajudá-lo no seu projeto de sonho.

FAQ

A escolha do padrão de software correto depende de vários factores, incluindo a complexidade do projeto, os requisitos de escalabilidade e a familiaridade da sua equipa com o padrão. Realize uma análise completa antes de tomar uma decisão.

A arquitetura do seu software pode ter um impacto significativo na sua segurança. Uma arquitetura bem concebida pode ajudar a evitar vulnerabilidades e a atenuar potenciais ameaças.

As arquiteturas nativas do Cloud são projetadas especificamente para aproveitar os recursos das plataformas de nuvem. Elas priorizam a escalabilidade, a flexibilidade e a resiliência, o que as torna adequadas para ambientes de nuvem.

Algumas tendências emergentes incluem a adoção da arquitetura sem servidor, a computação periférica e o crescimento contínuo dos microsserviços.

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