Wzorzec publikowania i subskrybowania, często nazywany w skrócie Pub-Sub, to wzorzec przesyłania wiadomości szeroko stosowany w architekturze i projektowaniu oprogramowania, szczególnie w przypadku wysoce skalowalnych systemów rozproszonych. Ten wzorzec oddziela producentów danych, znanych jako wydawcy, od konsumentów danych, zwanych subskrybentami, poprzez wykorzystanie koncepcji komunikatów lub zdarzeń oraz jednostki pośredniczącej zwanej brokerem komunikatów lub magistralą zdarzeń. Podstawowym celem wzorca publikowania i subskrybowania jest ułatwienie komunikacji pomiędzy różnymi komponentami w systemie, przy jednoczesnej minimalizacji zależności, promowaniu modułowości i umożliwieniu większej elastyczności w składzie systemu.
W typowym systemie Pub-Sub wydawcy tworzą i emitują wiadomości lub zdarzenia bez wyraźnego określenia, którzy subskrybenci powinni otrzymywać informacje. Zamiast tego wydawcy polegają na pośredniczącym brokerze wiadomości, który zajmuje się dystrybucją wiadomości do odpowiednich subskrybentów. Natomiast abonenci wyrażają zainteresowanie otrzymywaniem określonych typów wiadomości lub zdarzeń poprzez rejestrację w brokerze wiadomości. Ten proces rejestracji jest często określany jako subskrypcja określonego typu wiadomości lub wydarzenia albo subskrypcja określonego kanału lub tematu. Abonenci mogą także dynamicznie dodawać i usuwać subskrypcje w zależności od zmieniających się wymagań lub możliwości.
Broker wiadomości odgrywa kluczową rolę w systemie Pub-Sub. Odpowiada za prowadzenie listy subskrybowanych podmiotów, obsługę routingu i dystrybucji wiadomości do odpowiednich abonentów oraz opcjonalnie wdrażanie różnych funkcji jakości usług (QoS), takich jak trwałość wiadomości, gwarancje dostarczenia oraz filtrowanie lub transformacja wiadomości . Broker wiadomości działa jako centralny punkt koordynujący, skutecznie oddzielając wydawców od subskrybentów i umożliwiając im niezależny rozwój. To oddzielenie nie tylko minimalizuje bezpośrednie zależności pomiędzy komponentami, ale także zwiększa elastyczność i ułatwia konserwację systemu.
W porównaniu do innych wzorców przesyłania wiadomości, takich jak wzorce punkt-punkt lub żądanie-odpowiedź, wzorzec Pub-Sub oferuje kilka zalet. Po pierwsze, sprzyja luźnemu powiązaniu między komponentami, co prowadzi do większej modułowości i możliwości ewolucji systemu. Po drugie, jego asynchroniczny charakter pozwala na lepsze wykorzystanie zasobów i lepszą responsywność, ponieważ wydawcy i subskrybenci mogą tworzyć lub korzystać z wiadomości jednocześnie i we własnym tempie. Po trzecie, wzorzec Pub-Sub może z łatwością spełnić wymagania dotyczące skalowalności, ponieważ nowi wydawcy i subskrybenci mogą dołączyć do systemu przy minimalnych zakłóceniach istniejących przepływów pracy.
Jednak pomimo tych korzyści, wzorzec Pub-Sub ma również pewne wyzwania i ograniczenia. Istotną wadą jest brak bezpośredniej informacji zwrotnej od subskrybentów do wydawców. W niektórych przypadkach wydawcy mogą wymagać potwierdzenia lub potwierdzenia od subskrybentów po pomyślnym przetworzeniu wiadomości. Chociaż tę pętlę sprzężenia zwrotnego można wdrożyć poprzez wprowadzenie dodatkowych kanałów komunikacji i wzorców komunikatów, może ona zwiększyć złożoność całego systemu, negując w ten sposób część prostoty zapewnianej przez wzorzec Pub-Sub. Ponadto poleganie na scentralizowanych brokerach komunikatów może spowodować powstanie pojedynczych punktów awarii lub wąskich gardeł zasobów. Problemy te można jednak złagodzić poprzez zastosowanie rozproszonych implementacji brokerów komunikatów, takich jak Apache Kafka lub RabbitMQ, lub przyjęcie brokerów komunikatów opartych na chmurze, które oferują wbudowane funkcje wysokiej dostępności i skalowalności.
Wzorzec publikowania-subskrybowania jest szczególnie istotny w kontekście nowoczesnych praktyk tworzenia oprogramowania, takich jak architektura mikrousług, systemy sterowane zdarzeniami i potoki przetwarzania danych w czasie rzeczywistym. Można znaleźć wiele rzeczywistych przykładów systemów Pub-Sub w tych kontekstach, w tym popularne internetowe lub mobilne systemy powiadomień, platformy przetwarzania strumieni danych i różne architektury komunikacji IoT. Platforma AppMaster, potężne narzędzie no-code, które ułatwia wizualne tworzenie aplikacji backendowych, internetowych i mobilnych, może również wykorzystywać zasady wzorca Pub-Sub w generowanych przez siebie rozwiązaniach programowych. Nie tylko zwiększa to elastyczność i skalowalność aplikacji tworzonych przez AppMaster, ale także promuje modułową i łatwą w utrzymaniu architekturę oprogramowania, która może dostosowywać się do zmieniających się potrzeb domen biznesowych i krajobrazów technologicznych.
