معماریهای ششضلعی و پاک را برای ساخت برنامههای فرانتاند قابل نگهداری، مقیاسپذیر و قابل تست بررسی کنید. اصول، مزایا و استراتژیهای پیادهسازی عملی آنها را بیاموزید.
معماری فرانتاند: معماری ششضلعی و معماری پاک برای برنامههای مقیاسپذیر
با افزایش پیچیدگی برنامههای فرانتاند، یک معماری خوب تعریفشده برای قابلیت نگهداری، تستپذیری و مقیاسپذیری حیاتی میشود. دو الگوی معماری محبوب که به این نگرانیها پاسخ میدهند، معماری ششضلعی (همچنین به عنوان پورتها و آداپتورها شناخته میشود) و معماری پاک هستند. اگرچه این اصول از دنیای بکاند سرچشمه گرفتهاند، اما میتوان آنها را به طور مؤثر در توسعه فرانتاند برای ایجاد رابطهای کاربری قوی و سازگار به کار برد.
معماری فرانتاند چیست؟
معماری فرانتاند، ساختار، سازماندهی و تعاملات اجزای مختلف درون یک برنامه فرانتاند را تعریف میکند. این معماری یک طرح کلی برای چگونگی ساخت، نگهداری و مقیاسپذیری برنامه فراهم میکند. یک معماری فرانتاند خوب موارد زیر را ترویج میدهد:
- قابلیت نگهداری: درک، اصلاح و اشکالزدایی کد آسانتر است.
- قابلیت تست: نوشتن تستهای واحد و یکپارچهسازی را تسهیل میکند.
- مقیاسپذیری: به برنامه اجازه میدهد تا با افزایش پیچیدگی و بار کاربر مقابله کند.
- قابلیت استفاده مجدد: استفاده مجدد از کد را در بخشهای مختلف برنامه ترویج میکند.
- انعطافپذیری: با نیازهای متغیر و فناوریهای جدید سازگار میشود.
بدون یک معماری واضح، پروژههای فرانتاند میتوانند به سرعت یکپارچه و مدیریت آنها دشوار شود، که منجر به افزایش هزینههای توسعه و کاهش چابکی میشود.
مقدمهای بر معماری ششضلعی
معماری ششضلعی (Hexagonal Architecture)، که توسط آلیستر کاکبرن پیشنهاد شد، با هدف جداسازی منطق اصلی کسبوکار یک برنامه از وابستگیهای خارجی مانند پایگاههای داده، فریمورکهای UI و APIهای شخص ثالث طراحی شده است. این هدف از طریق مفهوم پورتها و آداپتورها محقق میشود.
مفاهیم کلیدی معماری ششضلعی:
- هسته (دامنه): شامل منطق کسبوکار و موارد استفاده (use cases) برنامه است. این بخش مستقل از هرگونه فریمورک یا فناوری خارجی است.
- پورتها: اینترفیسهایی که نحوه تعامل هسته با دنیای خارج را تعریف میکنند. آنها مرزهای ورودی و خروجی هسته را نشان میدهند.
- آداپتورها: پیادهسازیهای پورتها که هسته را به سیستمهای خارجی خاص متصل میکنند. دو نوع آداپتور وجود دارد:
- آداپتورهای راهانداز (آداپتورهای اولیه): تعاملات با هسته را آغاز میکنند. نمونهها شامل اجزای UI، رابطهای خط فرمان یا سایر برنامهها هستند.
- آداپتورهای راهاندازیشده (آداپتورهای ثانویه): توسط هسته برای تعامل با سیستمهای خارجی فراخوانی میشوند. نمونهها شامل پایگاههای داده، APIها یا سیستمهای فایل هستند.
هسته هیچ چیزی در مورد آداپتورهای خاص نمیداند. فقط از طریق پورتها با آنها تعامل میکند. این جداسازی به شما امکان میدهد به راحتی آداپتورهای مختلف را بدون تأثیر بر منطق هسته جایگزین کنید. به عنوان مثال، میتوانید با جایگزینی آداپتور راهانداز، از یک فریمورک UI (مانند React) به دیگری (مانند Vue.js) تغییر دهید.
مزایای معماری ششضلعی:
- تستپذیری بهبودیافته: منطق اصلی کسبوکار را میتوان به راحتی به صورت مجزا و بدون اتکا به وابستگیهای خارجی تست کرد. میتوانید از آداپتورهای ساختگی (mock) برای شبیهسازی رفتار سیستمهای خارجی استفاده کنید.
- نگهداریپذیری افزایشیافته: تغییرات در سیستمهای خارجی تأثیر حداقلی بر منطق هسته دارد. این امر نگهداری و تکامل برنامه را در طول زمان آسانتر میکند.
- انعطافپذیری بیشتر: میتوانید با افزودن یا جایگزینی آداپتورها، برنامه را به راحتی با فناوریها و نیازمندیهای جدید تطبیق دهید.
- قابلیت استفاده مجدد بهبودیافته: منطق اصلی کسبوکار را میتوان با اتصال به آداپتورهای مختلف در زمینههای متفاوت مجدداً استفاده کرد.
مقدمهای بر معماری پاک
معماری پاک (Clean Architecture)، که توسط رابرت سی. مارتین (عمو باب) محبوب شد، یک الگوی معماری دیگر است که بر جداسازی دغدغهها و عدم وابستگی تأکید دارد. این معماری بر ایجاد سیستمی متمرکز است که از فریمورکها، پایگاههای داده، UI و هر عامل خارجی دیگری مستقل باشد.
مفاهیم کلیدی معماری پاک:
معماری پاک برنامه را به لایههای متحدالمرکز سازماندهی میکند، به طوری که انتزاعیترین و قابل استفادهترین کد در مرکز و ملموسترین و وابسته به فناوریترین کد در لایههای بیرونی قرار دارد.
- موجودیتها (Entities): نمایانگر اشیاء و قوانین اصلی کسبوکار برنامه هستند. آنها از هر سیستم خارجی مستقل هستند.
- موارد استفاده (Use Cases): منطق کسبوکار برنامه و نحوه تعامل کاربران با سیستم را تعریف میکنند. آنها موجودیتها را برای انجام وظایف خاص هماهنگ میکنند.
- آداپتورهای اینترفیس (Interface Adapters): دادهها را بین موارد استفاده و سیستمهای خارجی تبدیل میکنند. این لایه شامل ارائهدهندهها (presenters)، کنترلرها و دروازهها (gateways) است.
- فریمورکها و درایورها (Frameworks and Drivers): بیرونیترین لایه، شامل فریمورک UI، پایگاه داده و سایر فناوریهای خارجی است.
قانون وابستگی در معماری پاک بیان میکند که لایههای بیرونی میتوانند به لایههای درونی وابسته باشند، اما لایههای درونی نمیتوانند به لایههای بیرونی وابسته باشند. این امر تضمین میکند که منطق اصلی کسبوکار از هرگونه فریمورک یا فناوری خارجی مستقل باشد.
مزایای معماری پاک:
- مستقل از فریمورکها: معماری به وجود کتابخانهای از نرمافزارهای پر از ویژگی متکی نیست. این به شما امکان میدهد از فریمورکها به عنوان ابزار استفاده کنید، به جای اینکه مجبور شوید سیستم خود را در محدودیتهای آنها قرار دهید.
- قابل تست: قوانین کسبوکار را میتوان بدون UI، پایگاه داده، وب سرور یا هر عنصر خارجی دیگری تست کرد.
- مستقل از UI: UI میتواند به راحتی و بدون تغییر در بقیه سیستم تغییر کند. یک UI وب را میتوان با یک UI کنسول جایگزین کرد، بدون اینکه هیچ یک از قوانین کسبوکار تغییر کند.
- مستقل از پایگاه داده: میتوانید Oracle یا SQL Server را با Mongo، BigTable، CouchDB یا چیز دیگری جایگزین کنید. قوانین کسبوکار شما به پایگاه داده محدود نیستند.
- مستقل از هر عامل خارجی: در واقع، قوانین کسبوکار شما به سادگی هیچ چیزی در مورد دنیای خارج نمیدانند.
اعمال معماری ششضلعی و پاک در توسعه فرانتاند
اگرچه معماری ششضلعی و پاک اغلب با توسعه بکاند مرتبط هستند، اصول آنها را میتوان به طور مؤثر در برنامههای فرانتاند برای بهبود معماری و قابلیت نگهداری آنها به کار برد. در ادامه نحوه انجام این کار آمده است:
۱. شناسایی هسته (دامنه)
اولین قدم شناسایی منطق اصلی کسبوکار برنامه فرانتاند شماست. این شامل موجودیتها، موارد استفاده و قوانین کسبوکاری است که از فریمورک UI یا هر API خارجی مستقل هستند. به عنوان مثال، در یک برنامه تجارت الکترونیک، هسته ممکن است شامل منطق مدیریت محصولات، سبدهای خرید و سفارشات باشد.
مثال: در یک برنامه مدیریت وظایف، دامنه اصلی میتواند شامل موارد زیر باشد:
- موجودیتها: وظیفه، پروژه، کاربر
- موارد استفاده: ایجاد وظیفه، بهروزرسانی وظیفه، تخصیص وظیفه، تکمیل وظیفه، لیست وظایف
- قوانین کسبوکار: یک وظیفه باید عنوان داشته باشد، یک وظیفه نمیتواند به کاربری که عضو پروژه نیست تخصیص داده شود.
۲. تعریف پورتها و آداپتورها (معماری ششضلعی) یا لایهها (معماری پاک)
در مرحله بعد، پورتها و آداپتورها (معماری ششضلعی) یا لایهها (معماری پاک) را تعریف کنید که هسته را از سیستمهای خارجی جدا میکنند. در یک برنامه فرانتاند، این موارد ممکن است شامل موارد زیر باشند:
- اجزای UI (آداپتورهای راهانداز/فریمورکها و درایورها): اجزای React، Vue.js، Angular که با کاربر تعامل دارند.
- کلاینتهای API (آداپتورهای راهاندازیشده/آداپتورهای اینترفیس): سرویسهایی که به APIهای بکاند درخواست ارسال میکنند.
- مخازن داده (آداپتورهای راهاندازیشده/آداپتورهای اینترفیس): Local storage، IndexedDB یا سایر مکانیزمهای ذخیرهسازی داده.
- مدیریت وضعیت (آداپتورهای اینترفیس): Redux، Vuex یا سایر کتابخانههای مدیریت وضعیت.
مثال با استفاده از معماری ششضلعی:
- هسته: منطق مدیریت وظایف (موجودیتها، موارد استفاده، قوانین کسبوکار).
- پورتها:
TaskService(متدهایی برای ایجاد، بهروزرسانی و بازیابی وظایف را تعریف میکند). - آداپتور راهانداز: اجزای React که از
TaskServiceبرای تعامل با هسته استفاده میکنند. - آداپتور راهاندازیشده: کلاینت API که
TaskServiceرا پیادهسازی کرده و به API بکاند درخواست ارسال میکند.
مثال با استفاده از معماری پاک:
- موجودیتها: Task، Project، User (اشیاء خالص جاوا اسکریپت).
- موارد استفاده: CreateTaskUseCase، UpdateTaskUseCase (هماهنگی موجودیتها).
- آداپتورهای اینترفیس:
- کنترلرها: ورودی کاربر از UI را مدیریت میکنند.
- ارائهدهندهها (Presenters): دادهها را برای نمایش در UI فرمتبندی میکنند.
- دروازهها (Gateways): با کلاینت API تعامل دارند.
- فریمورکها و درایورها: اجزای React، کلاینت API (axios، fetch).
۳. پیادهسازی آداپتورها (معماری ششضلعی) یا لایهها (معماری پاک)
اکنون، آداپتورها یا لایههایی را که هسته را به سیستمهای خارجی متصل میکنند، پیادهسازی کنید. اطمینان حاصل کنید که آداپتورها یا لایهها از هسته مستقل هستند و هسته فقط از طریق پورتها یا اینترفیسها با آنها تعامل دارد. این به شما امکان میدهد به راحتی آداپتورها یا لایههای مختلف را بدون تأثیر بر منطق هسته جایگزین کنید.
مثال (معماری ششضلعی):
// پورت TaskService
interface TaskService {
createTask(taskData: TaskData): Promise;
updateTask(taskId: string, taskData: TaskData): Promise;
getTask(taskId: string): Promise;
}
// آداپتور کلاینت API
class ApiTaskService implements TaskService {
async createTask(taskData: TaskData): Promise {
// ارسال درخواست API برای ایجاد یک وظیفه
}
async updateTask(taskId: string, taskData: TaskData): Promise {
// ارسال درخواست API برای بهروزرسانی یک وظیفه
}
async getTask(taskId: string): Promise {
// ارسال درخواست API برای دریافت یک وظیفه
}
}
// آداپتور کامپوننت React
function TaskList() {
const taskService: TaskService = new ApiTaskService();
const handleCreateTask = async (taskData: TaskData) => {
await taskService.createTask(taskData);
// بهروزرسانی لیست وظایف
};
// ...
}
مثال (معماری پاک):
// موجودیتها
class Task {
constructor(public id: string, public title: string, public description: string) {}
}
// مورد استفاده
class CreateTaskUseCase {
constructor(private taskGateway: TaskGateway) {}
async execute(title: string, description: string): Promise {
const task = new Task(generateId(), title, description);
await this.taskGateway.create(task);
return task;
}
}
// آداپتورهای اینترفیس - دروازه
interface TaskGateway {
create(task: Task): Promise;
}
class ApiTaskGateway implements TaskGateway {
async create(task: Task): Promise {
// ارسال درخواست API برای ایجاد وظیفه
}
}
// آداپتورهای اینترفیس - کنترلر
class TaskController {
constructor(private createTaskUseCase: CreateTaskUseCase) {}
async createTask(req: Request, res: Response) {
const { title, description } = req.body;
const task = await this.createTaskUseCase.execute(title, description);
res.json(task);
}
}
// فریمورکها و درایورها - کامپوننت React
function TaskForm() {
const [title, setTitle] = useState('');
const [description, setDescription] = useState('');
const apiTaskGateway = new ApiTaskGateway();
const createTaskUseCase = new CreateTaskUseCase(apiTaskGateway);
const taskController = new TaskController(createTaskUseCase);
const handleSubmit = async (e: React.FormEvent) => {
e.preventDefault();
await taskController.createTask({ body: { title, description } } as Request, { json: (data: any) => console.log(data) } as Response);
};
return (
);
}
۴. پیادهسازی تزریق وابستگی
برای جداسازی بیشتر هسته از سیستمهای خارجی، از تزریق وابستگی برای ارائه آداپتورها یا لایهها به هسته استفاده کنید. این به شما امکان میدهد به راحتی پیادهسازیهای مختلف آداپتورها یا لایهها را بدون تغییر در کد هسته جایگزین کنید.
مثال:
// تزریق TaskService به کامپوننت TaskList
function TaskList(props: { taskService: TaskService }) {
const { taskService } = props;
const handleCreateTask = async (taskData: TaskData) => {
await taskService.createTask(taskData);
// بهروزرسانی لیست وظایف
};
// ...
}
// نحوه استفاده
const apiTaskService = new ApiTaskService();
۵. نوشتن تستهای واحد
یکی از مزایای کلیدی معماری ششضلعی و پاک، بهبود تستپذیری است. شما میتوانید به راحتی تستهای واحد را برای منطق اصلی کسبوکار بدون اتکا به وابستگیهای خارجی بنویسید. از آداپتورها یا لایههای ساختگی (mock) برای شبیهسازی رفتار سیستمهای خارجی استفاده کنید و تأیید کنید که منطق هسته به درستی کار میکند.
مثال:
// TaskService ساختگی
class MockTaskService implements TaskService {
async createTask(taskData: TaskData): Promise {
return Promise.resolve({ id: '1', ...taskData });
}
async updateTask(taskId: string, taskData: TaskData): Promise {
return Promise.resolve({ id: taskId, ...taskData });
}
async getTask(taskId: string): Promise {
return Promise.resolve({ id: taskId, title: 'Test Task', description: 'Test Description' });
}
}
// تست واحد
describe('TaskList', () => {
it('باید یک وظیفه ایجاد کند', async () => {
const mockTaskService = new MockTaskService();
const taskList = new TaskList({ taskService: mockTaskService });
const taskData = { title: 'New Task', description: 'New Description' };
const newTask = await taskList.handleCreateTask(taskData);
expect(newTask.title).toBe('New Task');
expect(newTask.description).toBe('New Description');
});
});
ملاحظات عملی و چالشها
در حالی که معماری ششضلعی و پاک مزایای قابل توجهی ارائه میدهند، برخی ملاحظات عملی و چالشها نیز وجود دارد که هنگام اعمال آنها در توسعه فرانتاند باید در نظر داشت:
- افزایش پیچیدگی: این معماریها میتوانند به پیچیدگی کد، به ویژه برای برنامههای کوچک یا ساده، اضافه کنند.
- منحنی یادگیری: توسعهدهندگان ممکن است نیاز به یادگیری مفاهیم و الگوهای جدید برای پیادهسازی مؤثر این معماریها داشته باشند.
- مهندسی بیش از حد: مهم است که از مهندسی بیش از حد برنامه اجتناب کنید. با یک معماری ساده شروع کنید و به تدریج در صورت نیاز پیچیدگی را اضافه کنید.
- ایجاد تعادل در انتزاع: یافتن سطح مناسبی از انتزاع میتواند چالشبرانگیز باشد. انتزاع بیش از حد میتواند درک کد را دشوار کند، در حالی که انتزاع بسیار کم میتواند منجر به وابستگی شدید شود.
- ملاحظات عملکردی: لایههای بیش از حد انتزاعی میتوانند به طور بالقوه بر عملکرد تأثیر بگذارند. مهم است که برنامه را پروفایل کرده و هرگونه گلوگاه عملکردی را شناسایی کنید.
نمونهها و انطباقهای بینالمللی
اصول معماری ششضلعی و پاک بدون توجه به موقعیت جغرافیایی یا زمینه فرهنگی، در توسعه فرانتاند قابل اجرا هستند. با این حال، پیادهسازیها و انطباقهای خاص ممکن است بسته به نیازهای پروژه و ترجیحات تیم توسعه متفاوت باشد.
مثال ۱: یک پلتفرم تجارت الکترونیک جهانی
یک پلتفرم تجارت الکترونیک جهانی ممکن است از معماری ششضلعی برای جداسازی منطق اصلی مدیریت سبد خرید و سفارش از فریمورک UI و درگاههای پرداخت استفاده کند. هسته مسئول مدیریت محصولات، محاسبه قیمتها و پردازش سفارشات خواهد بود. آداپتورهای راهانداز شامل اجزای React برای کاتالوگ محصولات، سبد خرید و صفحات پرداخت خواهند بود. آداپتورهای راهاندازیشده شامل کلاینتهای API برای درگاههای پرداخت مختلف (مانند Stripe، PayPal، Alipay) و ارائهدهندگان حملونقل (مانند FedEx، DHL، UPS) خواهند بود. این امر به پلتفرم امکان میدهد به راحتی با روشهای پرداخت و گزینههای حملونقل منطقهای مختلف سازگار شود.
مثال ۲: یک برنامه رسانه اجتماعی چندزبانه
یک برنامه رسانه اجتماعی چندزبانه میتواند از معماری پاک برای جداسازی منطق اصلی احراز هویت کاربر و مدیریت محتوا از فریمورکهای UI و محلیسازی استفاده کند. موجودیتها نمایانگر کاربران، پستها و نظرات خواهند بود. موارد استفاده نحوه ایجاد، اشتراکگذاری و تعامل کاربران با محتوا را تعریف میکنند. آداپتورهای اینترفیس ترجمه محتوا به زبانهای مختلف و قالببندی دادهها برای اجزای مختلف UI را مدیریت میکنند. این به برنامه امکان میدهد به راحتی از زبانهای جدید پشتیبانی کرده و با ترجیحات فرهنگی مختلف سازگار شود.
نتیجهگیری
معماری ششضلعی و پاک اصول ارزشمندی برای ساخت برنامههای فرانتاند قابل نگهداری، قابل تست و مقیاسپذیر ارائه میدهند. با جداسازی منطق اصلی کسبوکار از وابستگیهای خارجی، میتوانید یک کدبیس انعطافپذیرتر و سازگارتر ایجاد کنید که تکامل آن در طول زمان آسانتر است. اگرچه این معماریها ممکن است در ابتدا پیچیدگیهایی را اضافه کنند، اما مزایای بلندمدت آنها از نظر قابلیت نگهداری، تستپذیری و مقیاسپذیری، آنها را به یک سرمایهگذاری ارزشمند برای پروژههای پیچیده فرانتاند تبدیل میکند. به یاد داشته باشید که با یک معماری ساده شروع کنید و به تدریج در صورت نیاز پیچیدگی را اضافه کنید و ملاحظات عملی و چالشهای مربوطه را به دقت در نظر بگیرید.
با پذیرش این الگوهای معماری، توسعهدهندگان فرانتاند میتوانند برنامههای قویتر و قابل اعتمادتری بسازند که بتوانند نیازهای در حال تحول کاربران در سراسر جهان را برآورده کنند.