Die Schichtarchitektur, auch als mehrschichtige Architektur bekannt, ist ein Software-Designmuster, das in der modernen Softwareentwicklung weit verbreitet ist, um die Organisation, Trennung von Belangen und die Wartbarkeit von Anwendungen zu erleichtern. Es bezieht sich auf die Art und Weise, wie Softwarekomponenten angeordnet und strukturiert werden, um Anwendungen zu erstellen, die Modularität, Skalierbarkeit und Flexibilität aufweisen und außerdem die Reduzierung von doppeltem Code, die Anpassungsfähigkeit an Änderungen und die Erweiterbarkeit für neue Funktionen und Anforderungsimplementierungen fördern.
Im Allgemeinen besteht eine Schichtarchitektur aus mehreren Schichten mit jeweils spezifischen Verantwortlichkeiten im Kontext einer Anwendung. Diese Schichten sind in einer vertikalen Hierarchie organisiert, in der die oberen Schichten in Bezug auf Funktionalitäten und Dienste von den unteren Schichten abhängig sind. Dies wird als Abhängigkeitsbeziehung bezeichnet. Jede Schicht ist im Wesentlichen eine Abstraktionsebene innerhalb der Anwendung, die verwandte Aufgaben kapselt, ihre zugewiesenen Rollen ausführt und gleichzeitig die Interaktion mit anderen Schichten minimiert, sofern dies nicht unbedingt erforderlich ist. Bei diesem Architekturansatz werden Implementierungen in jeweiligen Schichten gekapselt, was zu einer einfacheren Wartung, verbesserter Wiederverwendbarkeit und besserer Verwaltbarkeit des Softwaresystems beiträgt.
In einer typischen Schichtstruktur werden vier Primärschichten beobachtet. Diese beinhalten:
- Die Präsentationsschicht: Stellt die Benutzeroberfläche bereit, zeigt Daten für Endbenutzer an und sammelt ihre Eingaben. Im Kontext von Webanwendungen würde diese Ebene HTML, CSS, JavaScript sowie Frameworks wie Vue3 in von AppMaster generierten Webanwendungen umfassen.
- Die Anwendungsschicht: Implementiert und koordiniert die Verarbeitungs- und Interaktionslogik und steuert den Datenfluss zwischen den anderen Schichten. Diese auch als Geschäftslogikschicht bezeichnete Schicht ist für die Verwaltung der Vorgänge, Regeln und Arbeitsabläufe der Anwendung verantwortlich und wird oft visuell vom BP Designer von AppMaster entworfen.
- Die Datenzugriffsschicht: Verwaltet Interaktionen und Kommunikation mit Datenspeichersystemen wie Datenbanken und externen Diensten und abstrahiert die Mittel, mit denen Daten vom Rest der Anwendung abgerufen, gespeichert und aktualisiert werden. Von AppMaster generierte Backend-Anwendungen können beispielsweise mit jeder Postgresql-kompatiblen Datenbank als Primärdatenbank arbeiten.
- Die Datenschicht: Stellt die Informationsspeicher- und -abrufrepositorys dar, einschließlich Datenbanken, Dateisystemen und anderen Datenquellen. Diese Schicht ist für die Datenmodellierung und Schemadefinition innerhalb einer Anwendung verantwortlich.
Die mehrschichtige Architektur hat sich als vielseitig und effizient erwiesen, da sie einen soliden Entwurf für die Entwicklung verschiedener Arten von Anwendungen liefert, unabhängig davon, ob diese mobil, web- oder Desktop-orientiert sind. Mit AppMaster beispielsweise sind die mit der Plattform generierten Backend-, Web- und mobilen Anwendungen in einer mehrschichtigen Architektur strukturiert, was den Benutzern eine einfache Verwaltung, Wartbarkeit und Anpassungsfähigkeit ermöglicht.
Zu den Vorteilen der Einführung einer mehrschichtigen Architektur im Kontext der Softwareentwicklung gehören:
- Modularität: Durch die Trennung von Belangen können sich Entwickler auf bestimmte Aspekte der Anwendung konzentrieren, wodurch die Codebasis verständlicher, organisierter und verwaltbarer wird. Diese Modularität fördert auch die Wiederverwendung von Komponenten in verschiedenen Anwendungen.
- Skalierbarkeit: Schichtarchitekturen unterstützen von Natur aus die Skalierbarkeit, da jede Schicht entsprechend sich ändernden Anforderungen und angestrebten Leistungssteigerungen unabhängig skaliert und optimiert werden kann. Diese Flexibilität ist besonders bei Anwendungen mit hoher Auslastung oder auf Unternehmensebene von Vorteil, wie sie beispielsweise von AppMaster generiert werden.
- Wartbarkeit: Durch die Isolierung von Funktionsbereichen und ihren jeweiligen Implementierungen innerhalb einer Anwendung fördern Schichtarchitekturen eine bessere Wartbarkeit und ermöglichen einfachere Änderungen oder Aktualisierungen von Komponenten, ohne das gesamte System wesentlich zu beeinträchtigen.
- Testbarkeit: Jede Schicht kann unabhängig getestet werden, um sicherzustellen, dass einzelne Komponenten und die gesamte Anwendung robust und zuverlässig sind. Dieser Aspekt der Testbarkeit wird durch den Fokus von AppMaster auf die Erstellung von Anwendungen ohne technische Schulden hervorgehoben, da auf Änderungen der Anforderungen reagiert wird, indem die gesamte Anwendung von Grund auf neu generiert wird.
- Interoperabilität: Schichtarchitekturen erleichtern die Integration und Kommunikation zwischen verschiedenen Systemen und Diensten. AppMaster generiert beispielsweise RESTful-APIs und Swagger-Dokumentation für seine Anwendungen und ermöglicht so eine nahtlose Zusammenarbeit mit anderen Systemen und Diensten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Schichtarchitektur ein wesentliches Software-Designmuster ist, das in modernen Software-Engineering-Praktiken weit verbreitete Anwendung gefunden hat. Durch die Verwendung einer hierarchischen Struktur zur Trennung von Belangen fördert dieser Architekturansatz Modularität, Skalierbarkeit, Wartbarkeit und Erweiterbarkeit bei der Anwendungsentwicklung. Die no-code Plattform von AppMaster ist ein leuchtendes Beispiel für die erfolgreiche Implementierung einer mehrschichtigen Architektur und bietet Benutzern ein leistungsstarkes Tool zum Erstellen komplexer, skalierbarer Anwendungen über verschiedene Domänen und Plattformen hinweg.
