Arquitectura de aplicaciones Java – ¿Cuáles son las mejores opciones para las empresas?

¿Se pregunta cuál es la mejor arquitectura de aplicaciones Java para grandes empresas?

Has venido al lugar correcto.

Una buena arquitectura de aplicaciones es esencial si planea crear una aplicación de primera clase que esté destinada a escalar a lo grande.

¿Recuerdas los viejos días de mainframe? Los usuarios ingresaban datos en las terminales tontas, y esas terminales no podían hacer nada más. Todo el procesamiento ocurriría en el Mainframe.

En comparación, hoy Netflix representa el 31 % del tráfico de Internet de América del Norte y depende en gran medida de los microservicios. ¡Hemos recorrido un largo camino!

La llegada de Java, posiblemente uno de los lenguajes de programación más potentes de la historia, ha cambiado por completo el panorama del desarrollo de aplicaciones empresariales.

Si bien Java, con su amplia variedad de características, permite a la empresa realizar su trabajo de diversas formas, las preocupaciones sobre la capacidad de mantenimiento y administración y la necesidad de tener muchas versiones a lo largo del año han llevado a los equipos de proyecto a crear varios modelos arquitectónicos para el proyectos empresariales.

En este artículo, describiré las cinco arquitecturas de aplicaciones Java más populares que utilizan las empresas de hoy en día, con sus pros y sus contras.

Arquitectura en capas (n niveles): la arquitectura de aplicaciones Java empresarial más común

Las empresas de hoy han estado almacenando sus datos usando grandes ‘sistemas de administración de bases de datos relacionales’ (RDBMS) y las tablas en estas bases de datos tienen una cantidad masiva de datos corporativos. La arquitectura en capas es la más común hoy en día porque se basa en datos almacenados en estas tablas.

Como sabe, muchas de las aplicaciones empresariales de Java de hoy en día se crean utilizando marcos famosos como Java Platform Enterprise Edition (Java EE), Drupal y Express. Estas plataformas siguen esta arquitectura en capas y, como resultado, las aplicaciones también siguen este modelo.

Esta arquitectura de aplicaciones Java empresariales está diseñada para que los datos entren en la capa superior. Luego, los datos fluyen a través de las otras capas y finalmente llegan a la base de datos en la parte inferior de las capas.

Las diferentes capas pueden, y generalmente lo hacen, tener diferentes tareas. Una capa puede verificar la consistencia de los datos y otra puede reformatear los valores para mantener un estándar común en la aplicación.

Los desarrolladores de Java han adoptado esta arquitectura de manera significativa, por ejemplo, la mayoría de los marcos web emplean la estructura ‘Modelo-Vista-Controlador’ (MVC) como un enfoque de desarrollo estándar.

MVC es un ejemplo de arquitectura de aplicaciones Java en capas. Es común encontrar programadores con experiencia en capas específicas y equipos organizados según las capas.

¿Cómo funciona MVC? La capa del modelo se encuentra justo encima de la base de datos y tiene la lógica empresarial. También contiene información sobre el tipo de datos que contiene la base de datos.

La capa de vista está en la parte superior con posiblemente código CSS, JavaScript y HTML. El controlador está en el medio y contiene las diversas reglas para transformar los datos que se desplazan entre el modelo y la vista.

Hay pros y contras en una arquitectura en capas. Las siguientes son algunas de las ventajas:

• Permite al equipo del proyecto la ‘separación de preocupaciones’, es decir, cada una de las capas puede concentrarse únicamente en su función. Por lo tanto, esta arquitectura es fácil de mantener y las pruebas son más sencillas. El equipo del proyecto puede asignar fácilmente ‘roles’ separados y las capas individuales se pueden mejorar por separado.
• Si el arquitecto ha separado correctamente las capas, los cambios en una no afectarán a otra capa. Esto facilita la ejecución de proyectos que requieren cambios solo en algunas funcionalidades específicas.
• Se pueden crear capas abiertas adicionales, por ejemplo, una ‘capa de servicio’, y se puede personalizar el acceso.

Aunque es la arquitectura más común, también puede haber varias dificultades para manejarla. Por ejemplo:

• El arquitecto debe hacer un muy buen trabajo segregando tareas para diferentes capas.
• Si los programadores no codifican factorizando los roles separados de acuerdo con la capa, el programa puede volverse muy desorganizado.
• Una parte significativa del código se dedica a pasar datos entre capas y no tiene otra lógica comercial. El programa general puede volverse lento.
• A un arquitecto que se una al equipo del proyecto más tarde le resultará difícil entender la arquitectura debido a tantas capas y necesitará leer todos los programas.
• Si no existe una buena coordinación en el equipo, un desarrollador puede codificar saltando capas. Esto crea un programa con interdependencias complejas que se vuelve difícil de mantener.
• Dependiendo de la efectividad de la implementación, esta arquitectura puede necesitar una reimplementación completa de la aplicación incluso debido a pequeños cambios.

Esto es adecuado para los siguientes escenarios:

Una nueva aplicación debe construirse e implementarse rápidamente;

Aplicaciones empresariales que deben ajustarse a las prácticas tradicionales del departamento de TI;

El equipo del proyecto no tiene experiencia y solo entiende este modelo;

Los requisitos de mantenibilidad son estrictos y las pruebas deberían ser fáciles en el futuro.

Arquitectura basada en eventos para proyectos de arquitectura de aplicaciones Java empresariales: para las aplicaciones que esperan datos

Ha visto aplicaciones que están activas solo cuando hay datos para procesar e inertes en otros momentos. Muchas aplicaciones web que esperan la interacción humana son buenos ejemplos, sin embargo, en el mundo de las redes también hay aplicaciones que esperan que lleguen los datos.

En el modelo de arquitectura dirigida por eventos, hay un agente central que acepta los datos de entrada. Esta arquitectura tiene módulos separados para diferentes funciones y el agente central dirige los datos a un módulo apropiado.

La palabra ‘evento’ en el nombre se refiere a este traspaso.

Tomemos el ejemplo de un sitio web que utiliza JavaScript. Los clics del mouse y las pulsaciones de teclas del usuario son eventos. En este caso, el navegador desempeña el papel de agente central. Recopila todas las entradas de datos, incluso en forma de clics del mouse o pulsaciones de teclas, y envía una forma de datos solo al módulo que se ocupa de ese tipo.

Los módulos estarán inertes si el ‘evento’ de entrada no está en su área funcional, aunque el usuario puede continuar ingresando diferentes tipos de datos en el navegador. Esta es la principal diferencia con la arquitectura en capas, donde todos los datos deben pasar por todas las capas.

Las ventajas de la arquitectura dirigida por eventos son las siguientes:

Es adecuado para entornos caóticos, se adapta bien a la complejidad.

Este modelo es altamente escalable.

Cuando la aplicación necesita nuevas funcionalidades, generando así nuevos tipos de eventos, esta arquitectura se puede ampliar fácilmente para cubrir los nuevos eventos.

También hay diferentes complejidades en este modelo de sistema de módulos, y los programadores, cuando diseñan software modular, deben ocuparse de ellas. Por ejemplo:

Si hay módulos interdependientes, mientras que los módulos individuales se pueden probar fácilmente, probar las interacciones entre módulos separados requiere un entorno de prueba completamente funcional.

Hay instancias en las que diferentes módulos deben manejar el mismo evento. En tales casos, el manejo de errores requiere una programación compleja.

El equipo del proyecto debe diseñar opciones alternativas para el agente central, en caso de que los módulos individuales que atienden ciertos eventos experimenten una falla.

Algunas de las aplicaciones pueden tener actividades solo en ráfagas. Es posible que las entradas lleguen en ráfagas y el agente central debe tener un mecanismo para almacenar mensajes en búfer. Los desarrolladores deben tener esto en cuenta, y es una sobrecarga que puede ralentizar la aplicación.

Esta arquitectura requiere un gran volumen de trabajo inicial por parte de los modeladores de datos y diseñadores de bases de datos. Los eventos varían, y tienen diferentes necesidades. En consecuencia, los módulos se ocupan de diferentes tipos de datos, por lo que los modeladores de datos tienen su tarea recortada cuando pretenden crear una estructura de datos para toda la aplicación.

Los módulos de esta arquitectura son independientes entre sí y es difícil mantener un mecanismo consistente basado en transacciones.

Esta arquitectura es mejor para aplicaciones con interfaces de usuario, por ejemplo, aplicaciones web. Además, las aplicaciones que involucran bloques de datos individuales que interactúan solo con módulos seleccionados deben usar esta arquitectura.

Arquitectura Microkernel: una para herramientas de alto uso

Un microkernel es un pequeño núcleo de sistema operativo que proporciona la base para las extensiones modulares. Sin embargo, el término es algo confuso y hay una serie de preguntas.

El enfoque de microkernel se popularizó por su uso en Mach OS, que ahora es el núcleo del sistema operativo Macintosh Mac OS X.

Si usted es un programador de Java, ha utilizado el entorno de desarrollo integrado (IDE) de Eclipse, y yo también. Todos los desarrolladores de Java lo han utilizado, y es una herramienta famosa por realizar muchas tareas rutinarias por sí sola sin el usuario incluso incitándolo.

Ha visto cómo Eclipse abre los archivos, los anota y los edita mientras inicia el procesador en segundo plano. Una vez que los desarrolladores terminan con la codificación, pueden hacer clic en un botón para compilar su código.

Eclipse usa un microkernel donde se almacenan todas las rutinas para estas operaciones repetitivas básicas.

Tenga en cuenta que el compilador de Java no es parte del microkernel, sino que es solo un complemento que se ejecuta sobre el eclipse. Puede tomar Eclipse y usarlo para codificar programas en otros lenguajes y, en tales casos, no usará el compilador de Java. Sin embargo, utilizará las rutinas básicas.

En la arquitectura del microkernel, las rutinas básicas se ejecutan como parte del kernel. Las otras funciones pueden variar según el negocio para el que se utilice la aplicación, y los equipos de proyecto pueden simplemente codificarlas como rutinas complementarias en la parte superior del kernel. Esto también se denomina ‘arquitectura de complemento’.

Las ventajas son obvias. Esto se usa en herramientas con mucho uso porque simplifica las operaciones comunes.

Sin embargo, los desarrolladores que lo utilizan como su estructura de aplicación Java para diseñar sistemas de software modulares deben seguir estas prácticas recomendadas:

• Determine cuidadosamente lo que contiene el micronúcleo. Solo debe contener el código que se usa con frecuencia.
• Los complementos en la parte superior deben tener un código de negociación para que el microkernel sepa que están listos para funcionar.
• Cuando se han instalado varios complementos y todos dependen del microkernel, es muy difícil modificar el microkernel de forma independiente. A menudo, los complementos también necesitarán modificaciones.
• Al trabajar con esta arquitectura, el equipo del proyecto debe tener la experiencia adecuada para decidir la granularidad del núcleo por adelantado. Es casi imposible cambiarlo más tarde.

Además de las herramientas de alto uso, esta arquitectura también es buena para las aplicaciones con un conjunto fijo de tareas principales, ya que el conjunto dinámico de tareas se puede realizar mediante rutinas complementarias y se pueden modificar con frecuencia.

Arquitectura de microservicios: cree muchos programas pequeños en lugar de uno gigante

Mira la interfaz de usuario de Netflix. Las diversas interfaces, por ejemplo, para enumerar tus favoritos, información contable y las calificaciones que le diste a las películas, etc. son todos servicios diferentes. Puede pensar en el sitio web de Netflix como una colección integrada de muchos sitios web más pequeños.

La empresa utiliza arquitectura de microservicios.

Esta arquitectura permite a los desarrolladores de Java crear muchos programas más pequeños para diferentes servicios, en lugar de tener que crear un programa gigante que lo haga todo. Una nueva característica también requerirá un nuevo programa pequeño.

Hay similitudes con la arquitectura basada en eventos o microkernel, sin embargo, en el caso de la arquitectura de microservicios, las diferentes tareas están verdaderamente separadas.

Las demandas de los diferentes servicios son diferentes, y la empresa puede ejecutarlos desde servidores independientes y escalar hacia arriba o hacia abajo según la demanda.

Para las empresas con grandes demandas de consumo, esto representa una ventaja significativa. Por ejemplo, Netflix ejecuta su entrega de contenido y otros servicios de seguimiento en diferentes servidores. Les ayuda a escalar, y con el 31 % del tráfico de Internet de América del Norte que les llega, ciertamente necesitan escalar.

Hay factores importantes a considerar al implementar la arquitectura de microservicios, por ejemplo:

• Los servicios deben ser independientes entre sí.
• Esto no es adecuado para aplicaciones en las que las tareas no se pueden separar por completo.
• Si una tarea se distribuye entre diferentes microservicios, el rendimiento puede ser subóptimo.
• Una página web con demasiados microservicios puede dar la apariencia al usuario de que algunas partes del sitio se están cargando más lentamente y puede ser confuso.

Esta arquitectura es buena para sitios web con pequeños componentes separados o nuevas aplicaciones web que requieren un desarrollo rápido de partes.

Arquitectura basada en el espacio: para hacer frente a la alta carga en la base de datos

Los sitios web construidos alrededor de una base de datos funcionan bien cuando la base de datos funciona bien. Sin embargo, en condiciones exigentes de alta carga, la base de datos puede fallar y es posible que no pueda seguir escribiendo un registro para cada transacción. Junto con la base de datos, el sitio web también falla.

Para abordar este problema, los arquitectos empresariales han ideado el concepto de arquitectura basada en el espacio, donde la lógica de procesamiento, así como la base de datos, se dividen en varios servidores. Los fragmentos horizontales individuales de la base de datos pueden funcionar mucho mejor y la aplicación web también se beneficia.

Esta arquitectura empresarial utiliza todos los objetos ‘en memoria’ y almacenar la información en RAM hace que la aplicación sea más rápida. Esto, al dividir el almacenamiento y el procesamiento, simplifica. Esto también se llama ‘arquitectura en la nube’.

Sin embargo, existen las siguientes desventajas:

• Las operaciones informáticas se extienden por toda la base de datos, por ejemplo, un análisis estadístico que involucre todos los datos puede volverse más complejo. Dichos procesos deben dividirse en ‘subtrabajos’, distribuirse y finalmente agregarse.
• La base de datos cargada en RAM dificulta el soporte de transacciones.
• Probar todo el sistema es más difícil ya que se debe generar suficiente carga.
• Hay múltiples nodos y, por lo tanto, múltiples copias de datos. En esta circunstancia, el almacenamiento en caché de los datos es más difícil debido al riesgo de dañar los datos.

Esto es bueno para datos de gran volumen, pero de bajo valor. Las redes sociales pueden hacer un buen uso de esta arquitectura empresarial. Sin embargo, como he mencionado, existen dificultades para desarrollar un almacenamiento en caché bueno y seguro, y en ocasiones se pueden perder datos. ¡Esta arquitectura ciertamente no es para los bancos!

Consideraciones clave al elegir un patrón de arquitectura de software

Acabamos de hablar sobre los patrones de arquitectura de software más populares. Sin embargo, elegir un patrón para su proyecto puede ser difícil. Es necesario tener en cuenta varios aspectos. Los siguientes son algunos ejemplos de tales consideraciones y preguntas:

1. Las ideas de proyectos Java que está evaluando

El tipo de proyecto influye significativamente en la elección del patrón de arquitectura. Podrías desarrollar una aplicación para Android. Por otro lado, podría planear crear una aplicación como Netflix.

Puede usar el patrón de arquitectura limpia para una aplicación de Android. En el otro caso, probablemente elegirá el patrón de arquitectura de microservicios. Analice cuidadosamente sus requisitos.

2. Patrones de arquitectura de aplicaciones Java para crear un tutorial

¿Estás creando un tutorial que los programadores de Java puedan usar? ¿Quizás se dirige a estudiantes de último año de la especialidad en tecnología de la información? Los estudiantes en esta etapa están aprendiendo habilidades de Java y no tienen experiencia profesional.

Tal principiante se beneficiaría de una arquitectura de aplicación Java simple, por ejemplo, una aplicación web básica, páginas web simples, etc. En este punto, un programador solo está aprendiendo Java de forma práctica.

Él / ella se centraría en la codificación de programas Java funcionales. Los estudiantes se concentrarían en aprender Java básico, programación orientada a objetos, cómo funciona el código de bytes de Java, etc. Más que convertirse en el mejor programador de Java, el enfoque está en aprender las complejidades y características del lenguaje.

Debe elegir la arquitectura en capas para dicho proyecto. Esto permite oportunidades integrales de aprendizaje. El alumno puede aprender el “Sistema de programación orientado a objetos” (OOPS) en detalle.

3. La importancia de elegir la arquitectura adecuada para sistemas de alta demanda como ATM

No todos los sistemas de software son iguales y algunos tienen exigencias muy altas. Los sistemas ATM son buenos ejemplos de ellos.

Las redes ATM y las aplicaciones de software asociadas deben cumplir requisitos de alta disponibilidad, confiabilidad, rendimiento y escalabilidad. También deben responder a las solicitudes de los usuarios en tiempo real. Elegir el patrón de arquitectura correcto es la clave para cumplir con estos “requisitos no funcionales” (NFR).

4. Encontrar el patrón de arquitectura adecuado para sistemas de alta visibilidad como un sistema de facturación

Algunos sistemas de software de aplicación deben ofrecer su funcionalidad con un alto grado de precisión. Al mismo tiempo, deben cumplir NFR estrictos. La naturaleza de alta visibilidad de estos sistemas exige eso. Un buen ejemplo es un sistema de facturación en una empresa como una empresa de telecomunicaciones.

Si es un arquitecto de software que planea diseñar la arquitectura de dicho sistema, estudie cuidadosamente las mejores prácticas de la industria.

Un ejemplo es cómo Oracle ha diseñado la arquitectura de sus “Gestión de ingresos y facturación” (BRM) solución. Oracle ha diseñado una arquitectura de cuatro niveles con niveles como aplicación, proceso comercial, gestión de datos y datos.

5. Elegir el patrón de arquitectura para sistemas con demandas estacionales, por ejemplo, un sistema de reservas de aerolíneas

¿Está creando un sistema con picos estacionales de demanda, por ejemplo, un sistema de reservas de líneas aéreas? Dicho sistema debería escalar lo suficiente para manejar la mayor demanda durante las temporadas altas. Esto requiere una planificación adecuada de la capacidad de la infraestructura; sin embargo, también requiere elegir la arquitectura adecuada.

6. Ofreciendo características complejas y capacidades especiales en un sistema

¿Planea construir un sistema de aplicaciones con características complejas? ¿Está utilizando tecnologías de vanguardia como “Inteligencia artificial” (IA), “Aprendizaje automático” (ML), “Internet de las cosas” (IoT), etc.?

¿Quizás su proyecto implica la creación de algoritmos ML usando Python? Alternativamente, es posible que necesite usar capacidades de análisis complejas con MySQL.

Para tomar otro ejemplo, podría estar creando un sistema con requisitos de seguridad complejos. Por ejemplo, debe implementar la “autenticación de múltiples factores” (MFA) para autenticar una ID de usuario.

Tales sistemas complejos requieren una gran capacidad de mantenimiento y soporte. Su elección del patrón de arquitectura hace una gran diferencia en el cumplimiento de tales NFR.

7. Documentación de decisiones de arquitectura de software

Todos sabemos la importancia de documentar los requisitos funcionales y los NFR. Seguramente tomará las medidas adecuadas para documentar las “Especificaciones de requisitos de software” (SRS) de manera efectiva. Es probable que documente claramente todos los parámetros clave del diseño de la interfaz de usuario.

Bueno, también debe documentar cuidadosamente sus decisiones de arquitectura de software. Los desarrolladores y evaluadores los utilizarán como insumos clave para su trabajo.

Por ejemplo, ¿usará software de código abierto? Para tomar otro ejemplo, ¿cuáles son los requisitos de las pruebas de rendimiento? Un documento de arquitectura de software bien escrito ayuda significativamente a los equipos de desarrollo y pruebas.

La importancia de las habilidades y la experiencia al implementar el patrón de arquitectura de aplicaciones Java

Usted eligió un patrón de arquitectura de software. Ahora, ha llegado el momento de implementarlo de manera efectiva. Necesita un equipo de desarrollo competente con las habilidades adecuadas.

Los requisitos de habilidades variarán según su proyecto de arquitectura de aplicaciones Java. Por ejemplo, es posible que necesite desarrolladores con grandes habilidades en lo siguiente:

Vigile también la mantenibilidad. Los desarrolladores deben proporcionar comentarios útiles en el código fuente, lo que ayuda al equipo de mantenimiento a comprender el código.

Obtenga más información sobre ejemplos de arquitectura de aplicaciones Java en un artículo aquí? ¡Aquí hay un buen libro para ti, y también es gratis! Yo también recomendar este artículo.

Necesitará desarrolladores de Java competentes con un conocimiento profundo de varias arquitecturas de aplicaciones de Java en sus equipos de desarrollo de software para lanzar una aplicación de software con éxito.

Puede encontrar desarrolladores de Java expertos en este campo en la comunidad de desarrolladores de software en DevTeam.Space. Además, puede asociarse fácilmente con estos desarrolladores de software para su próximo proyecto de arquitectura de aplicaciones Java de gran empresa enviando sus especificaciones iniciales a través de este formulario.

Uno de nuestros gerentes de cuenta dedicados se comunicará con usted para obtener más ayuda.

Otras lecturas

Aquí tienes algunos artículos que también te pueden interesar:

Cómo construir una solución informática distribuida – DevTeam.Space

Cómo construir una solución informática distribuida

¿Cómo crear una aplicación de seguimiento de cartera criptográfica? I DevTeam.Espacio

¿Cómo crear una aplicación de seguimiento de cartera criptográfica?

¿Cómo crear una aplicación empresarial como Indeed Job Search? I DevTeam.Espacio

https://www.devteam.space/blog/how-to-build-a-business-app-like-indeed-job-search/

¿Cómo construir una aplicación de boxeo? DevTeam.Espacio

¿Cómo construir una aplicación de boxeo?

Preguntas frecuentes sobre la arquitectura de aplicaciones Java