Was ist komponentenbasierte Architektur?
Die zentralen Thesen
- Bei der komponentenbasierten Architektur handelt es sich um einen Softwaredesignansatz, bei dem Anwendungen aus modularen, wiederverwendbaren Komponenten erstellt werden, die bestimmte Funktionen enthalten.
- Die Komponenten sind in sich geschlossen, austauschbar und lassen sich leicht zusammenbauen, um größere Systeme zu erstellen, ohne andere Teile der Anwendung zu beeinträchtigen.
- Zu den Vorteilen zählen eine kürzere Entwicklungs- und Testzeit, eine höhere Zuverlässigkeit (da die Komponenten vorab getestet werden) und die Flexibilität, Anwendungen durch Hinzufügen oder Ersetzen von Komponenten ohne Unterbrechung zu ändern.
- Obwohl sie in mancher Hinsicht ähnlich sind, ist die komponentenbasierte Architektur umfassender als Microservices, die sich stärker auf granulare Back-End-Dienste konzentrieren.
Was ist komponentenbasierte Architektur?
Die komponentenbasierte Architektur ist ein Framework zum Erstellen von Software auf Basis wiederverwendbarer Teile. Jede Komponente enthält klar definierte Funktionen in einer binären Einheit, die in einer Bibliothek gespeichert und dann in eine Anwendung eingefügt wird, ohne andere Komponenten zu ändern.
Stellen Sie sich eine Komponente als Legostein vor.
Beim Bauen einer Struktur aus Legosteinen stehen verschiedene Formen, Größen und Farben zur Auswahl. Einige Bausteine sind speziell als Türen, Fenster und andere Strukturelemente konzipiert. Jeder Baustein verfügt über alle notwendigen Eigenschaften, um sich mit anderen zu verbinden. Das Hinzufügen oder Entfernen von Bausteinen hat in der Regel nur minimale Auswirkungen auf die Struktur.
Softwarekomponenten sind viel komplexer als kleine Plastikteile, aber das Konzept ist ähnlich.
Jedes Element führt eine Aufgabe auf eine architektonisch definierte Weise aus. Der Einfachheit halber werden Komponenten in einer Bibliothek gespeichert, von Entwicklern zusammengestellt und kommunizieren über APIs miteinander.
Ein Object Request Broker, manchmal auch „Softwarebus“ genannt, erleichtert die Kommunikation, indem er eine einzige Kommunikationsebene bereitstellt, die alle Komponenten nutzen. Die Kommunikation kann auf verschiedene Arten erfolgen, z. B. asynchron, per Übertragung, über ein nachrichtengesteuertes System oder als Teil eines fortlaufenden Datenstroms.
Historischer Zusammenhang
Das Konzept der komponentenbasierten Architektur ist nicht neu. Es wird bereits in wissenschaftlichen Arbeiten aus den späten 1960er Jahren erwähnt.
IBM führte seine Systemobjektmodell Anfang der 1990er Jahre der erste kommerzielle Versuch, eine Methode zum Erstellen von Software aus Komponenten zu definieren. Komponentenobjektmodell und Object Linking and Embedding, das etwa zeitgleich eingeführt wurde, lieferte die ersten Rahmenbedingungen für den kommerziellen Einsatz.
5 Funktionen und Vorteile von Komponenten
Softwarekomponenten haben fünf gemeinsame Merkmale.
1. Wiederverwendbar
Komponenten können ohne Änderungen oder spezielle Anpassungen in eine Vielzahl von Anwendungen integriert werden. Sie können auch in verschiedenen Teilen einer Anwendung oder sogar in verschiedenen Projekten wiederverwendet werden, wodurch Code-Duplikation und Aufwand reduziert werden.
2. Erweiterbar
Komponenten werden mit anderen Komponenten kombiniert, um neue Verhaltensweisen zu erzeugen. Sie können ersetzt oder erweitert mit minimalen Auswirkungen auf den Rest des Systems, wodurch Upgrades und Anpassungen wesentlich einfacher werden.
3. Skalierbar
Einzelne Komponenten können je nach Bedarf unabhängig voneinander skaliert werden. Systeme lassen sich einfacher skalieren, indem Komponenten hinzugefügt oder geändert werden, anstatt die gesamte Anwendung neu zu gestalten.
4. Wartbar
Komponenten sind in sich geschlossen und stellen Funktionen über Schnittstellen bereit, während die Details interner Prozesse verborgen bleiben. Da Komponenten bestimmte Funktionen kapseln, ist es einfacher, Teile des Systems zu isolieren, zu aktualisieren und zu reparieren, ohne andere zu beeinträchtigen.
5. Unabhängig
Komponenten sind nur minimal von anderen Komponenten abhängig und können in unterschiedlichen Umgebungen und Kontexten eingesetzt werden. Jede Komponente konzentriert sich auf einen bestimmten Funktionsaspekt und sorgt so für saubereren, besser organisierten Code und eine bessere Systemstruktur.
Zusammensetzbare Architektur vs. Microservices
Sowohl Komponenten als auch Microservices bieten flexible und skalierbare Softwareentwicklung und -verwaltung, es gibt jedoch einige wesentliche Unterschiede.
- Microservices kann Teil einer zusammensetzbaren Architektur sein. Aber ein Zusammensetzbare Architektur deckt ein breiteres Spektrum an Komponenten und größeren Diensten ab als eine Microservices-Architektur.
- Microservices sind auf das Back-End fokussiert. Zusammensetzbare Architektur ist ganzheitlicher und bezieht sich auf den gesamten Stack (Frontend, Backend, Orchestrierung)
- Komponenten sind eng integriert, während Microservices sind entkoppelt.
- Microservices sind granularer als Komponenten. Jeder Dienst übernimmt eine bestimmte Aufgabe, während Komponenten kann umfassendere Module oder ganze Anwendungen umfassen.
Microservices sind die dominierende Architektur in DevOps und Cloud-native EntwicklungSie werden wegen ihrer Produktivitätsvorteile geschätzt, da Entwickler den Großteil der Anwendung selbst zusammenstellen, anstatt sie von Grund auf neu zu erstellen.
Beispiele für Komponenten
Ein Beispiel für eine Komponente ist die Tabellenkalkulationsfunktion in Microsoft PowerPoint. Benutzer arbeiten mit einer Tabellenkalkulation, die aussieht und sich verhält wie Microsoft Excel, wenn sie die Daten bearbeiten, die einem Diagramm oder einer Grafik zugrunde liegen. Obwohl es sich nicht um eine Vollversion von Excel handelt, verfügt das Tabellenkalkulations-Widget über genügend Funktionen, um grundlegende Funktionen zu unterstützen.
Weitere Beispiele für Komponenten sind eine Funktion zur Berechnung der Steuern bei einer E-Commerce-Transaktion oder eine Funktion, die den Benutzer beim Anmelden auffordert, Fragen zu beantworten.
Kompromisse bei Komponenten
Eine komponentenbasierte Architektur kann Nachteile haben, da sie nicht für jedes Szenario geeignet ist.
Zum einen muss die Anwendung in modulare und funktional getrennte Teile zerlegt werden, was bei großen Anwendungen eine Herausforderung sein kann. Außerdem kann die Notwendigkeit der Wiederverwendbarkeit einer Komponente deren Anpassungsmöglichkeiten einschränken.
Auch das Finden einer Komponente, die genau den Anforderungen einer Anwendung entspricht, kann eine Herausforderung sein. In einer bestimmten Anwendung müssen möglicherweise viele Komponenten überwacht werden, und die Aktualisierung und Wartung von Komponentenbibliotheken kann komplex sein.
Alternativen zu Komponenten
Es gibt zahlreiche Alternativen zur komponentenbasierten Entwicklung und Architektur. Dazu gehören:
- Mikrokernel-Architektur besteht aus einer Kernverarbeitungskomponente und unabhängigen Plug-in-Modulen mit spezifischen Funktionen. Die Komponenten kommunizieren nicht miteinander, sondern nur mit dem Mikrokernel.
- Client-Server-Architektur verfügt über zwei Komponenten, die Anfragen für Daten, Dienste und Inhalte austauschen: Client und Server. Ansonsten arbeiten sie weitgehend unabhängig voneinander.
- Ereignisgesteuerte Architektur besteht aus entkoppelten, speziell entwickelten Softwaremodulen, die als Reaktion auf ein Ereignis, wie z. B. das Durchziehen einer Kreditkarte oder das Generieren eines Alarms mit einem Sensor, aktiv werden.
Die komponentenbasierte Architektur ist eine beliebte Wahl für die moderne Softwareentwicklung, insbesondere beim Aufbau komplexer, modularer und wartungsfreundlicher Systeme.
Häufig gestellte Fragen
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Was ist komponentenbasierte Architektur?
Komponentenbasierte Architektur ist ein Softwareentwicklungsansatz, der unabhängige, wiederverwendbare Komponenten nutzt. Jede Komponente ist ein in sich geschlossenes Modul, das eine bestimmte Funktionalität darstellt.
Durch die komponentenbasierte Architektur können Teile in einem Softwaresystem einfach hinzugefügt, entfernt und ersetzt werden, ohne dass dadurch andere Systeme beeinträchtigt werden, die dieselbe Komponente enthalten.
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Wie unterscheidet sich die komponentenbasierte Architektur von der monolithischen Architektur?
Monolithische Architektur ist ein traditioneller Softwareansatz. Alle Komponenten einer Anwendung (Schnittstelle, Geschäftslogik, Datenzugriff usw.) befinden sich in einer einzigen Codebasis. Monolithen sind in der Regel unflexibel und können komplex werden, wenn eine einzelne Funktion aktualisiert werden muss.
Komponentenbasierte Architekturen sind deutlich flexibler als monolithische Architekturen. Bei diesem Ansatz wird eine Anwendung in modulare, unabhängige Komponenten zerlegt, die miteinander kommunizieren und zusammenarbeiten. Die Komponenten sind lose miteinander verbunden und können einzeln wiederverwendet, ersetzt und skaliert werden.
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Welche Vorteile bietet die Verwendung einer komponentenbasierten Architektur?
Zu den Vorteilen der komponentenbasierten Architektur gehören:
- Schnellere Entwicklungt: Entwickler können qualitativ hochwertige Anwendungen schneller erstellen, indem sie vorhandene Komponenten wiederverwenden, anstatt von Grund auf neu zu programmieren.
- Skalierbarkeit: Komponenten können je nach Bedarf unabhängig voneinander skaliert werden, wodurch Ressourcen optimiert und die Systemleistung verbessert werden.
- Wiederverwendbarkeit: Komponenten können in verschiedenen Projekten wiederverwendet werden, was Zeit und Aufwand spart und gleichzeitig die Konsistenz gewährleistet.
- Flexibilität: Lose gekoppelte Komponenten ermöglichen schnelle Reaktionen auf sich ändernde Anforderungen und Technologieintegration ohne größere Systemüberholungen.
- Einfachere Integrationen: Gut definierte Schnittstellen und APIs ermöglichen eine nahtlose Integration mit Diensten und Systemen von Drittanbietern und erweitern die Funktionalität.
- Isolationswerte: Ausfälle einer Komponente wirken sich in der Regel nicht auf andere Komponenten aus. Dies erhöht die Belastbarkeit und Zuverlässigkeit des Systems.
- Bessere Zusammenarbeit: Teams können gleichzeitig an verschiedenen Komponenten arbeiten, was die Produktivität fördert und die Bereitstellung beschleunigt.
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Welchen Herausforderungen könnten Entwickler bei der komponentenbasierten Architektur gegenüberstehen?
Die komponentenbasierte Architektur bringt einige Herausforderungen mit sich, die Entwickler sorgfältig bewältigen müssen.
- Komplexitätsmanagement: Mit zunehmender Anzahl der Komponenten wird die Verwaltung der Interaktionen, Abhängigkeiten und der Gesamtkomplexität schwieriger.
- Integrationsprobleme: Komponenten, die oft von verschiedenen Teams oder unter Verwendung unterschiedlicher Technologien erstellt werden, lassen sich möglicherweise nur schwer nahtlos integrieren und erfordern robuste Integrationsstrategien.
- Versionierung und Kompatibilität: Die Verwaltung unterschiedlicher Komponentenversionen und die Gewährleistung der Abwärtskompatibilität können bei unsachgemäßer Handhabung zu Systemstörungen führen.
- Performance-Overhead: Kommunikationsaufwand zwischen Komponenten, insbesondere verteilten, kann zu Latenz und Leistungseinbußen führen.
- Sicherheits Risikos: Jede Komponente benötigt ihre eigenen Sicherheitsmaßnahmen und inkonsistente Vorgehensweisen können zu Schwachstellen führen.
- Komponentenentwicklung: Komponenten entwickeln sich unterschiedlich schnell; die Verwaltung von Updates, Ersetzungen und die Aufrechterhaltung der Konsistenz im Laufe der Zeit erhöhen den Betriebsaufwand.