معماری پیاز: قلب تپنده‌ی سیستم‌های نرم‌افزاری منعطف

معماری پیاز یا Onion Architecture یک الگوی طراحی نرم‌افزار است که بر اساس اصل جداسازی نگرانی‌ها (Separation of Concerns) طراحی شده است. این معماری به گونه‌ای است که هسته مرکزی سیستم (لایه‌های داخلی) از لایه‌های خارجی مستقل بوده و تغییرات در لایه‌های بیرونی تأثیری بر لایه‌های داخلی نخواهد داشت.

چرا به معماری پیاز نیاز داریم؟

• قابلیت نگهداری بالا: با جدا شدن نگرانی‌ها، تغییرات در یک بخش از سیستم تأثیر کمتری بر سایر بخش‌ها خواهد داشت. این امر باعث می‌شود که نگهداری و توسعه سیستم در درازمدت بسیار آسان‌تر شود.
• قابل تست بودن بالا: هر لایه به صورت مستقل قابل تست است و این امر باعث افزایش کیفیت نرم‌افزار می‌شود.
• انعطاف‌پذیری بالا: با تغییر در نیازمندی‌های سیستم، تنها بخش‌های کوچکی از سیستم نیاز به تغییر دارند.
• کاهش وابستگی‌ها: لایه‌های داخلی به لایه‌های خارجی وابسته نیستند و این امر باعث می‌شود که سیستم مستقل‌تر و قابل استفاده مجدد باشد.
• کاهش پیچیدگی: با جدا شدن نگرانی‌ها، پیچیدگی سیستم کاهش می‌یابد.
• افزایش کیفیت نرم‌افزار: با استفاده از این معماری، نرم‌افزاری با کیفیت بالاتر تولید می‌شود.

ساختار معماری پیاز: لایه به لایه به سوی یک نرم‌افزار منظم

معماری پیاز، همانطور که از نامش پیداست، ساختاری لایه لایه دارد که شبیه به لایه‌های یک پیاز است. هر لایه وظایف مشخصی را انجام می‌دهد و به لایه داخلی‌تر وابسته است. این ساختار به ما کمک می‌کند تا سیستم‌های نرم‌افزاری را به شکلی منظم و قابل نگهداری طراحی کنیم.

لایه‌های اصلی در معماری پیاز:

1. هسته‌ی دامنه (Domain Core):

   • قلب تپنده‌ی سیستم است.
   • شامل قوانین کسب‌وکار، موجودیت‌ها، مفاهیم اصلی و منطق کسب‌وکار است.
   • از سایر لایه‌ها مستقل است و نباید از هیچ فناوری خاصی آگاه باشد.

2. خدمات کاربردی (Application Services):

   • شامل منطق کاربردی سیستم است.
   • عملیات‌هایی مانند اعتبارسنجی داده‌ها، هماهنگی فرایندها و مدیریت تراکنش‌ها را انجام می‌دهد.
   • به هسته‌ی دامنه وابسته است.

3. لایه‌ی واسط (Interfaces):

   • رابط بین لایه‌های داخلی و خارجی را فراهم می‌کند.
   • شامل قراردادهایی مانند پورت‌ها و آداپتورها است.
   • به خدمات کاربردی وابسته است.

4. لایه‌های زیرساخت (Infrastructure):

   • شامل جزئیاتی مانند پایگاه داده، شبکه، سیستم فایل و سایر زیرساخت‌های مورد نیاز سیستم است.
   • به لایه‌ی واسط وابسته است.

نمایی کلی از معماری پیاز:

مزایای استفاده از معماری پیاز

• کاهش پیچیدگی: با جدا شدن نگرانی‌ها، پیچیدگی سیستم کاهش می‌یابد.
• افزایش قابلیت تست: هر لایه به صورت مستقل قابل تست است.
• افزایش انعطاف‌پذیری: سیستم قادر به سازگاری با تغییرات است.
• کاهش هزینه‌های نگهداری: هزینه‌های نگهداری و توسعه سیستم کاهش می‌یابد.
• بهبود کیفیت نرم‌افزار: با استفاده از این معماری، نرم‌افزاری با کیفیت بالاتر تولید می‌شود.

چه زمانی از معماری پیاز استفاده کنیم؟

معماری پیاز برای سیستم‌های پیچیده و بزرگ که نیاز به نگهداری و توسعه در درازمدت دارند، بسیار مناسب است. همچنین برای سیستم‌هایی که نیاز به انعطاف‌پذیری بالایی دارند، این معماری انتخاب مناسبی است.

در کل، معماری پیاز یک الگوی طراحی قدرتمند و مفید است که به شما کمک می‌کند تا سیستم‌های نرم‌افزاری با کیفیت بالاتر و قابل نگهداری‌تری بسازید.

نمونه‌های عملی از پیاده‌سازی معماری پیاز

برای درک بهتر این معماری، بهتر است به چند نمونه عملی از پیاده‌سازی آن در دنیای واقعی نگاهی بیندازیم.

۱. توسعه وب با ASP.NET Core:

• لایه هسته: شامل موجودیت‌های دامنه، قوانین کسب‌وکار و سرویس‌های دامنه است.
• لایه کاربرد: شامل سرویس‌های کاربردی است که عملیات‌های مختلف را روی موجودیت‌های دامنه انجام می‌دهند.
• لایه واسط: شامل رابط‌های برای تعامل با لایه‌های داخلی و خارجی است.
• لایه زیرساخت: شامل پایگاه داده، سرویس‌های ابری و سایر زیرساخت‌ها است.

مثال: یک فروشگاه آنلاین که با طراحی سایت ASP.NET Core توسعه داده شده است. هسته دامنه شامل موجودیت‌هایی مانند محصول، مشتری و سفارش است. لایه کاربرد عملیات‌هایی مانند افزودن محصول به سبد خرید، ثبت سفارش و پرداخت را انجام می‌دهد. لایه واسط رابط‌هایی برای دسترسی به پایگاه داده و سرویس‌های پرداخت فراهم می‌کند.

۲. توسعه اپلیکیشن‌های موبایل با Xamarin:

• لایه هسته: شامل منطق کسب‌وکار مشترک بین پلتفرم‌های مختلف است.
• لایه کاربرد: شامل منطق مخصوص به هر پلتفرم (iOS، Android) است.
• لایه واسط: شامل رابط‌های کاربری برای هر پلتفرم است.
• لایه زیرساخت: شامل دسترسی به منابع سیستم‌عامل، ذخیره‌سازی محلی و شبکه است.

مثال: یک اپلیکیشن بانکی که با Xamarin توسعه داده شده است. هسته دامنه شامل موجودیت‌هایی مانند حساب، تراکنش و مشتری است. لایه کاربرد عملیات‌هایی مانند انتقال وجه، پرداخت قبض و مشاهده موجودی حساب را انجام می‌دهد. لایه واسط رابط کاربری برای هر پلتفرم (iOS و Android) را فراهم می‌کند.

۳. توسعه سیستم‌های سازمانی با Java EE:

• لایه هسته: شامل موجودیت‌های کسب‌وکار و قوانین پیچیده است.
• لایه کاربرد: شامل سرویس‌های EJB برای مدیریت تراکنش‌ها و امنیت است.
• لایه واسط: شامل رابط‌های RESTful برای دسترسی به سیستم از طریق سرویس‌های وب است.
• لایه زیرساخت: شامل پایگاه داده، سیستم پیام‌رسانی و سایر زیرساخت‌ها است.

مثال: یک سیستم مدیریت منابع انسانی که با Java EE توسعه داده شده است. هسته دامنه شامل موجودیت‌هایی مانند کارمند، بخش و حقوق و دستمزد است. لایه کاربرد عملیات‌هایی مانند محاسبه حقوق، مدیریت مرخصی و ثبت اطلاعات کارمندان را انجام می‌دهد. لایه واسط رابط‌های RESTful برای دسترسی به سیستم از طریق برنامه‌های وب و موبایل فراهم می‌کند.

مقایسه معماری پیاز با سایر معماری‌ها

برای اینکه بهتر بتوانیم جایگاه معماری پیاز را در بین سایر معماری‌ها مشخص کنیم، بهتر است آن را با برخی از رایج‌ترین معماری‌های نرم‌افزار مقایسه کنیم.

معماری پیاز در مقابل معماری سه لایه (Three-tier Architecture)

• شباهت‌ها: هر دو معماری بر اساس اصل جداسازی نگرانی‌ها عمل می‌کنند و لایه‌های مشخصی دارند.
• تفاوت‌ها:
  • جهت وابستگی‌ها: در معماری سه لایه، وابستگی‌ها از لایه‌های بالایی به پایین‌تر است، در حالی که در معماری پیاز، وابستگی‌ها از لایه‌های بیرونی به لایه‌های داخلی است.
  • تمرکز بر هسته: معماری پیاز بیشتر بر روی هسته دامنه و قوانین کسب‌وکار تمرکز دارد.
  • انعطاف‌پذیری: معماری پیاز به دلیل جداسازی قوی‌تر لایه‌ها، انعطاف‌پذیری بیشتری دارد.

معماری پیاز در مقابل معماری هگزاگونال (Hexagonal Architecture)

• شباهت‌ها: هر دو معماری بر اساس اصل جداسازی نگرانی‌ها و ایجاد یک هسته مستقل عمل می‌کنند.
• تفاوت‌ها:
  • شکل هندسی: معماری هگزاگونال به شکل یک شش ضلعی است، در حالی که معماری پیاز به شکل یک پیاز است.
  • پورت‌ها و آداپتورها: معماری هگزاگونال بر روی پورت‌ها و آداپتورها برای ارتباط بین هسته و دنیای خارج تمرکز دارد.

معماری پیاز در مقابل معماری میکروسرویس (Microservices Architecture)

• شباهت‌ها: هر دو معماری بر اساس اصل جداسازی نگرانی‌ها عمل می‌کنند و می‌توانند برای ساخت سیستم‌های بزرگ و پیچیده استفاده شوند.
• تفاوت‌ها:
  • سطح دانه‌بندی: معماری پیاز در سطح یک برنامه کاربردی عمل می‌کند، در حالی که معماری میکروسرویس در سطح سرویس‌ها عمل می‌کند.
  • مستقل بودن سرویس‌ها: در معماری میکروسرویس، هر سرویس به صورت مستقل قابل توسعه و مستقر است.

ابزارها و تکنیک‌های مورد استفاده در پیاده‌سازی معماری پیاز

ابزارهای مورد استفاده در معماری پیاز:

• زبان‌های برنامه‌نویسی:
  • #C: با فریمورک‌هایی مانند ASP.NET Core بسیار محبوب است. ← آموزش برنامه نویسی سی شارپ
  • Java: با فریمورک‌هایی مانند Spring Boot بسیار محبوب است.
  • Python: با فریمورک‌هایی مانند Django و Flask محبوبیت دارد.
  • JavaScript: با فریمورک‌هایی مانند Node.js و Angular محبوبیت دارد.
• فریمورک‌ها:
  • ASP.NET Core: یک فریمورک وب متن‌باز و چندسکویی است که برای پیاده‌سازی معماری پیاز بسیار مناسب است. بیشتر بدانید← asp.net core چیست؟ | تفاوت asp.net core و mvc
  • Spring Boot: یک فریمورک جاوا برای توسعه برنامه‌های کاربردی است که به سرعت توسعه برنامه‌های مبتنی بر Spring را فراهم می‌کند.
  • Django: یک فریمورک وب پایتون است که برای توسعه سریع برنامه‌های پیچیده وب طراحی شده است.
  • Node.js: یک محیط زمان اجرا جاوا اسکریپت است که برای ساخت برنامه‌های سمت سرور استفاده می‌شود.
• ابزارهای مدیریت وابستگی:
  • NuGet: برای مدیریت بسته‌های نرم‌افزاری در .NET
  • Maven: برای مدیریت وابستگی‌ها در پروژه‌های جاوا
  • npm: برای مدیریت بسته‌های نرم‌افزاری در Node.js
• ابزارهای تست:
  • xUnit: یک فریمورک تست واحد برای .NET
  • JUnit: یک فریمورک تست واحد برای جاوا
  • pytest: یک فریمورک تست واحد برای پایتون
  • Jest: یک فریمورک تست جاوا اسکریپت

تکنیک‌های مورد استفاده در معماری پیاز:

• تزریق وابستگی (Dependency Injection): این تکنیک به شما امکان می‌دهد تا وابستگی‌ها را به صورت پویا به اجزای سیستم تزریق کنید. این کار باعث افزایش قابلیت تست و نگهداری سیستم می‌شود.
• رابط‌ها (Interfaces): با استفاده از رابط‌ها، می‌توانید وابستگی‌ها را کاهش داده و قابلیت تست را افزایش دهید.
• اصول SOLID: این اصول طراحی شیء گرا به شما کمک می‌کنند تا کدهای تمیزتر و قابل نگهداری‌تری بنویسید.
• تست واحد: با نوشتن تست‌های واحد برای هر لایه، می‌توانید از صحت عملکرد سیستم اطمینان حاصل کنید.
• تست یکپارچه: با انجام تست‌های یکپارچه، می‌توانید از تعامل صحیح بین لایه‌های مختلف اطمینان حاصل کنید.
• Refactoring: با بازسازی مداوم کد، می‌توانید کیفیت کد را بهبود بخشیده و آن را قابل نگهداری‌تر کنید.
• Continuous Integration/Continuous Delivery (CI/CD): با استفاده از ابزارهای CI/CD، می‌توانید به صورت خودکار کد را ساخته، تست کرده و مستقر کنید.