Web应用程序架构：最佳实践和指南

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如果您计划开发并发布一款网络产品，迟早会接触到网络应用程序架构的概念。软件开发人员使用这个术语来描述数字产品的高级结构，包括数据存储和服务器运行的具体细节。

Web架构的质量决定了产品的可靠性、性能和安全性。本文将介绍最流行的现代Web应用程序架构类型、其组成部分，以及如何优化相关工作的技巧。

什么是Web应用程序架构？

Web应用架构是一种软件架构，它描述了与在浏览器中运行的程序相关的流程。因此，移动应用或物联网程序的架构则采用另一种类型的数字架构。

Web 应用架构包含一系列组件及其逻辑交互描述。在整个 Web 开发过程中，它决定了产品的未来设计、IT 基础设施、用户体验、软件模块（Web 架构设计），以及未来 Web 应用的推广和盈利模式。构建 Web 应用架构是产品开发的第一步。

根据与应用程序的高级架构相关的决策（例如，是单体架构还是基于微服务模式），团队会为未来的软件及其层级制定更具体的技术要求，并计划进一步的工作。

以下几个参数可以用来描述Web应用程序架构的质量：

• 安全等级和稳定性
• 请求处理速度
• 组件可重用性
• 清晰地理解程序代码
• 能够独立收集分析数据并测试不同组件。
• 产品及其组件的可扩展性
• 系统自动化级别

此外，在进行高层级网站架构设计时，客户的具体业务需求和一些市场营销因素也会被考虑在内。例如，初创公司的创始人可以参考竞争对手的经验，并在与开发团队共同设计网站应用架构时，充分考虑他们的弱点。

关于此主题的更多内容——（Web、原生和跨平台应用：有什么区别？）[ https://lanars.com/blog/web-native-and-cross-platform-apps ]

为什么Web架构如此重要？

我们都知道，Web应用程序架构设计是软件开发的第一阶段，而Web架构又是Web应用程序的骨干。那么，数字产品架构为何如此重要呢？

首先，Web架构实际上是所有其他产品组件的基石。如果这个基石稳固可靠，后续的产品开发工作就能高效省时省力。如果在这个关键阶段犯错，软件开发的所有其他阶段，包括规模变更或使用特定编程语言编写组件，都会受到影响，进度也会受到影响。

其次，高层级的Web架构在产品开发的后期阶段很难进行修改。通常情况下，这类重大变更意味着您必须从头开始重建所需的产品。这样的决定不仅会推迟发布日期，还会因为无法使用先前版本Node.js、Python或Java Web应用程序架构中的组件而造成财务损失。

第三，如果在整体架构开发阶段做出了错误的决定，Web应用程序的维护成本可能会更高。

当然，在创建 Web 应用程序时，不可能预见到所有情况。在当今瞬息万变的时代，技术、市场、用户需求以及公司的业务目标都可能迅速变化。但是，我们将尽力为您提供构建 Web 架构的基本原则，以帮助您节省时间和精力。

您即将开发您的第一个IT产品吗？我们为您准备了一份指南——（如何为初创公司进行市场调研。）[ https://lanars.com/blog/how-to-do-market-research-for-startup ]

软件架构和软件设计有什么区别？

如果您是 Web 应用程序开发新手，可能会混淆软件架构和软件设计的概念。因此，我们想详细阐述一下它们之间的区别。

网站开发架构是产品开发第一阶段的成果。描述此类架构的文档详细说明了系统的高级组件及其相互连接。在 Web 应用开发框架内，数字架构工作包括寻找相关的模式并识别系统组件的其他关键特征（例如，决定采用 NoSQL 还是 SQL）。

软件设计问题通常在产品开发的后期阶段（代码层面）提出，此时Web应用程序的设计模式已经确定。软件设计指的是直接编写Web应用程序架构组件的代码，并构建软件模块和类。

有时，在开发新网络产品的软件设计阶段，程序员会发现可以从开源项目中借鉴部分代码，从而优化工作。同时，为某个产品创建的现有网络架构通常难以直接移植到新产品中。

Web应用程序架构图

无论您未来的数字产品是什么，也无论它需要承受多大的负载，您在初始阶段交付的 Web 应用程序架构都可以用一个简单的图表来描述。简而言之，服务器和用户之间在互联网上的任何交互都如下所示：

1. 用户使用浏览器输入请求（可以是他们想要访问的网站地址（URL），也可以是通过网页界面发送的命令）。
2. 浏览器将用户的请求翻译成数字语言，然后确定用户需要访问的网站路径，并请求访问该网站。
3. 当找到服务器后，它会接收浏览器请求，处理该请求，并响应该请求发送所需数据。
4. 用户的浏览器处理这些数据，并将结果显示在用户的屏幕上：一个新的或更新后的网页。

现代Web架构基于图中所述的原则。虽然这种用户-服务器交互模式看似简单明了，但针对特定类型的Web应用程序，还有许多不同的方法和架构模式可供选择。

在Web应用程序架构的最佳实践中，您可以找到以下示例：一种包含管理层、API层、应用层、数据库层、数据挖掘层和客户端等多个层的架构。这种配置被认为是最稳定可靠的，并且能够使系统支持高负载。

在下一段中，我们将描述 Web 应用程序架构的不同层次和组件的本质。

Web应用程序架构的组成部分

应用程序组件是Web应用程序架构中最重要的部分，但并非全部。此外，您还需要处理数据库和中间件系统设计所需的数据。然而，正是系统组件决定了您未来产品的功能以及您的Web应用程序将为互联网用户提供的用户体验质量。

现代Web应用程序架构由两类组件构成：结构组件和UI/UX组件。结构组件使用Java、.Net、NodeJS或Python等编程语言创建。UI/UX组件则由设计师创建。创建完成后，其设计布局通常会发送给程序员，以便他们进一步实现，最终形成可运行的Web应用程序界面。

结构（服务器）组件：您的服务器和数据库

UI 和 UX（客户端）组件：包括界面通知元素和输入控件、导航组件、管理仪表盘和其他仪表盘、设计布局、活动跟踪工具、信息元素等等。

UI 和 UX Web 应用架构组件的目标是设计完美的用户体验。同时，结构组件则更侧重于确保 Web 应用及其功能的流畅运行。您可以选择由单个服务器和数据库组成的 Web 应用模型，也可以设计运行在多个服务器和数据库上的应用。后一种方法被认为更具可持续性和可靠性。

Web应用程序架构的层次

Web架构的组件指的是系统的总体配置，并不具体说明其层级。而Web应用架构的层级则指的是未来系统的垂直结构。层级图描述了所需的层级数量、层级间的相互连接方式，并能帮助你了解产品的复杂程度。

了解分层逻辑还能帮助您更准确地估算 Web 应用程序开发预算。

表示层（PL）

这一层负责接收输入数据、处理数据，然后将服务器返回的结果显示在客户端浏览器中。表示层则涵盖整个用户界面，包括所有用户界面元素，以及用户与网页之间可能发生的交互。

业务逻辑层（BLL）

无论您选择单体架构还是微服务架构，您的 Web 应用程序都具备某些特定功能。为了使用户能够使用这些功能，您需要将它们作为函数添加到系统的业务逻辑层中。这些功能包括登录流程、在线订购功能、消息传递以及与页面内容的其他交互方式。

数据访问层（DAL）

这一层也是典型 Web 架构设计的一部分。它是通往服务器内存中存储数据的门户。通过这一层，您可以访问和操作数据，包括创建、读取、更新和删除存储的数据（CRUD）。

数据服务层（DSL）

这一层可以确保您的数据库以及与客户端交互后存储的数据的安全。存储在您服务器上的数据通过数据服务层传输到系统的表示层。因此，您可以选择额外的数据保护措施。

Web应用程序架构类型

有几种流行的 Web 应用程序架构模式，下面我们将为您一一介绍。

客户端-服务器

无论你的产品采用何种编程语言和基础架构，你都很有可能会为你的产品整体或其特定功能利用这种类型的 Web 架构。

这是所有 Web 应用程序运行的基本模型。根据该模型，客户端向服务器发送请求，服务器则发送数据包作为响应。如果您未使用其他 Web 应用程序架构模型，则您的架构称为单体架构。

微服务（面向服务的架构，SOA）

如果您计划推出一款大型且复杂的在线产品，那么这种Web应用程序架构设计很可能符合您的需求。它的主要优势在于，它使您可以轻松地扩展产品规模并添加新功能。

该模型基于这样的理念：系统中每个功能（或一组功能）都由一个独立的微服务器负责，并且这些微服务器与其他微服务器保持持续通信。这种方法简化了系统不同部分的测试和维护。

无服务器

简单来说，无服务器模型是一种 Web 应用程序设计模式，它通过使用基于云的服务外包某些操作来帮助您优化预算。

完全无服务器的解决方案在Web应用程序中非常罕见，然而，大多数现代初创公司都在尝试使用第三方服务来加快产品发布速度，甚至提高其可靠性。通过使用第三方云服务器（例如亚马逊或微软提供的服务），可以实现的消息传递、授权、银行操作、图像中的物体识别等诸多功能。

更多相关内容——（基于云的应用开发：你需要知道的一切。）[ https://lanars.com/blog/cloud-based-applications-development ]

渐进式 Web 应用 (PWA)

渐进式 Web 应用 (PWA) 是网站开发架构领域的最新趋势。采用这种方式，您可以为客户提供更高级的用户体验。具体来说，您的网站将像移动应用一样运行，但用户无需像使用移动应用那样下载任何内容到他们的设备上。

渐进式 Web 应用可以离线运行，向用户发送推送通知，并与硬件 API 进行交互。

单页应用程序 (SPA)

网页完全重新加载需要时间，会降低用户体验。用户等待查看内容或完成必要操作的时间越长，产品的跳出率就越高。

在Web应用程序架构的最佳实践中，你会发现许多单页应用程序（SPA）技术的例子（例如任何社交网络）。那么，单页应用程序究竟是什么呢？它并非像用户请求那样重新加载整个网页，而是只重新加载网页的特定区域，从而为每个Web应用程序层节省资源。

单体架构还是微服务架构？

正如您所知，现代Web架构主要有两种方法。为了帮助您选择更适合您的方法，让我们来分析它们的关键特性、优势和应用场景。

整体式架构

最适合——功能简单的小型产品，以及旨在处理低流量的单一用途产品（例如：货币转换网络应用程序、博客）。

这种模型的优势在于其简洁性。创建和维护此类应用程序所需的资源极少，因此预算也相对较低。同时，单体架构不会限制产品开发，因为这种架构未来可以通过转换为微服务架构来实现扩展。

流量激增对单体式Web应用来说可能是一个严重的问题。在流量大幅增长的情况下，由于服务器性能有限，应用可能会崩溃。这通常会导致高跳出率，并降低搜索引擎优化（SEO）排名。

Web应用程序的微服务架构

最适合用于——计划扩展的大型或复杂产品或 Web 应用程序；计划定期升级功能的系统；测试产品中不同的客户服务方法（例如：社交媒体）。

现代 Web 架构应尽可能灵活，以便您能够轻松快速地根据市场需求和用户期望调整产品。此外，如果您计划推出用户数量可能呈指数级增长的国际项目，微服务模型将是一个稳妥的选择。它允许您在不关闭整个系统的情况下向系统中添加新组件并修复任何错误。

微服务架构基于一个服务器负责一项功能的原则（例如，消息传递、文件上传、用户注册等等）。因此，您可以将不同的团队分配给不同的服务器进行开发，从而加快开发进程。此外，您还可以使用云服务器来执行部分操作。

如何选择单体架构还是微服务架构？我们建议您始终牢记业务目标（包括长期目标）和产品需求。

如果您时间有限、预算有限，并且希望在对产品进行大量投资之前先研究市场需求，那么可以从专注于 Web 应用程序主要功能的单体架构开始。

如果您准备创建最小可行产品 (MVP)，请阅读我们的文章——（如何构建最小可行产品 (MVP)）。[ https://lanars.com/blog/how-to-build-a-minimum-viable-product ]

Web架构最佳实践

从外部很难评估Web应用程序架构的质量。只有开发团队才知道他们的决策是否成功，以及该架构是否有助于实现为企业设定的目标。

本文第一段列出了一些参数，这些参数可以帮助您评估 Web 架构的整体质量以及团队协作效率。让我们回顾一下其中最重要的几个参数：

• 系统灵活性
• 组件可重用性
• 代码的清晰度和结构要合理。
• 可扩展性
• 稳定性和可靠性
• 轻松检测漏洞
• 系统整体性能水平

请记住，除了您在项目中应用的现代 Web 应用程序架构之外，最终结果还受到服务器性能和位置以及数据处理和保护方式的影响。关于 Web 架构最佳实践，我们邀请您了解更多已成为各自行业黄金标准的产品：

• 微服务应用（SOA）—— Uber、亚马逊、Etsy、Netflix
• 单页应用（SPA）——Gmail、PayPal、Pinterest
• 渐进式 Web 应用 (PWA) — AliExpress、福布斯、Twitter

同时，请记住每个案例都不同，针对特定产品行之有效的方法未必适合您。在寻找网站架构解决方案时，请从您的需求和业务目标、团队能力、时间安排和预算入手。

结论

构建Web应用程序架构是数字产品开发过程中的关键阶段。在这个阶段犯下的错误代价非常高昂：它们可能导致Web应用程序发布日期大幅延迟，并因需要重做系统组件而造成预算损失。

本文为您提供了评估 Web 架构设计可行性的关键参数，并解释了各种 Web 架构模型及其层级结构。如果您对如何着手开发 Web 应用以及如何选择微服务架构或单体架构仍有疑问，请联系 Lanars 获取帮助。[ https://lanars.com/ ]