sa-lessons/modules/module1/sections/05-architectural-styles-patterns.md

# Архитектурные стили и паттерны

## Навигация
- [🏠 Главная страница курса](../../../README.md)
- [📚 Модуль 1](../README.md)

---

## Монолитная архитектура

### Определение
**Монолитная архитектура** — это архитектурный стиль, при котором все компоненты приложения объединены в единое развертываемое приложение.

### Характеристики
- **Единое развертывание** — все компоненты развертываются вместе
- **Общая база данных** — все модули используют одну БД
- **Единый технологический стек** — один язык, один фреймворк
- **Прямые вызовы** — компоненты вызывают друг друга напрямую

### Пример реализации
```java
// Монолитное приложение e-commerce
@SpringBootApplication
public class EcommerceApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(EcommerceApplication.class, args);
    }
}

// Все контроллеры в одном приложении
@RestController
@RequestMapping("/api")
public class EcommerceController {
    
    @Autowired
    private UserService userService;
    
    @Autowired
    private OrderService orderService;
    
    @Autowired
    private PaymentService paymentService;
    
    @PostMapping("/orders")
    public ResponseEntity<Order> createOrder(@RequestBody CreateOrderRequest request) {
        // Вся логика в одном месте
        User user = userService.findById(request.getUserId());
        Order order = orderService.createOrder(request);
        PaymentResult payment = paymentService.processPayment(order);
        return ResponseEntity.ok(order);
    }
}
```

### Преимущества
- **Простота разработки** — легко начать проект
- **Простота тестирования** — все в одном процессе
- **Простота развертывания** — один артефакт
- **Производительность** — нет сетевых вызовов

### Недостатки
- **Сложность масштабирования** — нужно масштабировать все приложение
- **Технологические ограничения** — привязанность к одному стеку
- **Риск сбоев** — падение одного компонента влияет на все
- **Сложность команд** — команды работают над одним кодом

## Микросервисная архитектура

### Определение
**Микросервисная архитектура** — это архитектурный стиль, при котором приложение разбивается на множество небольших, независимых сервисов.

### Характеристики
- **Независимые сервисы** — каждый сервис работает автономно
- **Отдельные базы данных** — каждый сервис имеет свою БД
- **Разные технологии** — сервисы могут использовать разные стеки
- **Сетевое взаимодействие** — сервисы общаются по сети

### Пример реализации
```java
// User Service
@RestController
@RequestMapping("/api/users")
public class UserController {
    @Autowired
    private UserService userService;
    
    @GetMapping("/{id}")
    public ResponseEntity<User> getUser(@PathVariable Long id) {
        return ResponseEntity.ok(userService.findById(id));
    }
}

// Order Service
@RestController
@RequestMapping("/api/orders")
public class OrderController {
    @Autowired
    private OrderService orderService;
    
    @Autowired
    private UserServiceClient userServiceClient;
    
    @PostMapping
    public ResponseEntity<Order> createOrder(@RequestBody CreateOrderRequest request) {
        // Вызов внешнего сервиса
        User user = userServiceClient.getUser(request.getUserId());
        Order order = orderService.createOrder(request);
        return ResponseEntity.ok(order);
    }
}

// Payment Service
@RestController
@RequestMapping("/api/payments")
public class PaymentController {
    @Autowired
    private PaymentService paymentService;
    
    @PostMapping
    public ResponseEntity<PaymentResult> processPayment(@RequestBody PaymentRequest request) {
        PaymentResult result = paymentService.processPayment(request);
        return ResponseEntity.ok(result);
    }
}
```

### Преимущества
- **Независимое масштабирование** — каждый сервис масштабируется отдельно
- **Технологическое разнообразие** — разные технологии для разных задач
- **Независимые команды** — команды работают над разными сервисами
- **Отказоустойчивость** — падение одного сервиса не влияет на другие

### Недостатки
- **Сложность разработки** — нужно управлять множеством сервисов
- **Сетевая задержка** — вызовы между сервисами медленнее
- **Сложность тестирования** — нужно тестировать интеграции
- **Сложность развертывания** — нужно координировать развертывание

## Event-Driven Architecture (EDA)

### Определение
**Event-Driven Architecture** — это архитектурный стиль, основанный на производстве, обнаружении, потреблении и реакции на события.

### Характеристики
- **События** — значимые изменения в системе
- **Асинхронность** — события обрабатываются асинхронно
- **Слабая связанность** — компоненты не знают друг о друге
- **Масштабируемость** — легко добавлять новых потребителей

### Пример реализации
```java
// Доменное событие
public class OrderCreatedEvent {
    private final String orderId;
    private final String customerId;
    private final BigDecimal amount;
    private final LocalDateTime occurredOn;
    
    public OrderCreatedEvent(String orderId, String customerId, BigDecimal amount) {
        this.orderId = orderId;
        this.customerId = customerId;
        this.amount = amount;
        this.occurredOn = LocalDateTime.now();
    }
    
    // Геттеры
}

// Публикация события
@Service
public class OrderService {
    
    @Autowired
    private ApplicationEventPublisher eventPublisher;
    
    public Order createOrder(CreateOrderRequest request) {
        Order order = new Order(request);
        order = orderRepository.save(order);
        
        // Публикация события
        eventPublisher.publishEvent(new OrderCreatedEvent(
            order.getId(),
            order.getCustomerId(),
            order.getAmount()
        ));
        
        return order;
    }
}

// Обработка события
@Component
public class OrderCreatedEventHandler {
    
    @Autowired
    private InventoryService inventoryService;
    
    @Autowired
    private NotificationService notificationService;
    
    @EventListener
    public void handleOrderCreated(OrderCreatedEvent event) {
        // Резервирование товара
        inventoryService.reserveItems(event.getOrderId());
        
        // Отправка уведомления
        notificationService.sendOrderConfirmation(event.getCustomerId());
    }
}
```

## CQRS (Command Query Responsibility Segregation)

### Определение
**CQRS** — это паттерн, который разделяет операции чтения и записи данных на разные модели.

### Характеристики
- **Разделение команд и запросов** — разные модели для записи и чтения
- **Оптимизация** — модели оптимизированы для своих задач
- **Масштабируемость** — можно масштабировать чтение и запись отдельно
- **Сложность** — увеличивает сложность системы

### Пример реализации
```java
// Command Model (Write)
@Entity
@Table(name = "orders")
public class Order {
    @Id
    private String id;
    private String customerId;
    private OrderStatus status;
    private BigDecimal amount;
    private LocalDateTime createdAt;
    
    // Методы для изменения состояния
    public void confirm() {
        this.status = OrderStatus.CONFIRMED;
    }
    
    public void cancel() {
        this.status = OrderStatus.CANCELLED;
    }
}

// Query Model (Read)
@Entity
@Table(name = "order_summaries")
public class OrderSummary {
    @Id
    private String id;
    private String customerName;
    private String customerEmail;
    private OrderStatus status;
    private BigDecimal amount;
    private LocalDateTime createdAt;
    private int itemCount;
    
    // Только геттеры для чтения
}

// Command Handler
@Service
public class OrderCommandHandler {
    
    @Autowired
    private OrderRepository orderRepository;
    
    @Autowired
    private OrderSummaryRepository orderSummaryRepository;
    
    public void handle(CreateOrderCommand command) {
        // Создание заказа
        Order order = new Order(command);
        orderRepository.save(order);
        
        // Обновление read model
        OrderSummary summary = new OrderSummary(order);
        orderSummaryRepository.save(summary);
    }
}

// Query Handler
@Service
public class OrderQueryHandler {
    
    @Autowired
    private OrderSummaryRepository orderSummaryRepository;
    
    public List<OrderSummary> handle(GetOrdersQuery query) {
        return orderSummaryRepository.findByCustomerId(query.getCustomerId());
    }
}
```

## Hexagonal Architecture (Ports and Adapters)

### Определение
**Hexagonal Architecture** — это архитектурный паттерн, который изолирует бизнес-логику от внешних зависимостей.

### Характеристики
- **Порты** — интерфейсы для взаимодействия с внешним миром
- **Адаптеры** — реализации портов для конкретных технологий
- **Изоляция** — бизнес-логика не зависит от внешних технологий
- **Тестируемость** — легко тестировать с mock-объектами

### Пример реализации
```java
// Domain Layer (внутренний круг)
public class Order {
    private String id;
    private String customerId;
    private OrderStatus status;
    private BigDecimal amount;
    
    public void confirm() {
        this.status = OrderStatus.CONFIRMED;
    }
}

// Ports (интерфейсы)
public interface OrderRepository {
    void save(Order order);
    Optional<Order> findById(String id);
}

public interface PaymentService {
    PaymentResult processPayment(PaymentRequest request);
}

public interface NotificationService {
    void sendNotification(String recipient, String message);
}

// Application Layer
@Service
public class OrderService {
    private final OrderRepository orderRepository;
    private final PaymentService paymentService;
    private final NotificationService notificationService;
    
    public OrderService(OrderRepository orderRepository,
                       PaymentService paymentService,
                       NotificationService notificationService) {
        this.orderRepository = orderRepository;
        this.paymentService = paymentService;
        this.notificationService = notificationService;
    }
    
    public void processOrder(Order order) {
        // Бизнес-логика
        order.confirm();
        orderRepository.save(order);
        
        // Внешние сервисы через порты
        PaymentResult payment = paymentService.processPayment(
            new PaymentRequest(order.getAmount())
        );
        
        if (payment.isSuccess()) {
            notificationService.sendNotification(
                order.getCustomerId(),
                "Order confirmed"
            );
        }
    }
}

// Adapters (внешний круг)
@Repository
public class JpaOrderRepository implements OrderRepository {
    @Override
    public void save(Order order) {
        // JPA реализация
    }
    
    @Override
    public Optional<Order> findById(String id) {
        // JPA реализация
        return Optional.empty();
    }
}

@Component
public class StripePaymentService implements PaymentService {
    @Override
    public PaymentResult processPayment(PaymentRequest request) {
        // Stripe API реализация
        return new PaymentResult(true, "Payment processed");
    }
}

@Component
public class EmailNotificationService implements NotificationService {
    @Override
    public void sendNotification(String recipient, String message) {
        // Email реализация
    }
}
```

## Layered Architecture

### Определение
**Layered Architecture** — это архитектурный паттерн, который организует код в горизонтальные слои.

### Слои
1. **Presentation Layer** — пользовательский интерфейс
2. **Application Layer** — бизнес-логика приложения
3. **Domain Layer** — доменная логика
4. **Infrastructure Layer** — внешние зависимости

### Пример реализации
```java
// Presentation Layer
@RestController
@RequestMapping("/api/orders")
public class OrderController {
    
    @Autowired
    private OrderApplicationService orderService;
    
    @PostMapping
    public ResponseEntity<OrderResponse> createOrder(@RequestBody CreateOrderRequest request) {
        OrderResponse response = orderService.createOrder(request);
        return ResponseEntity.ok(response);
    }
}

// Application Layer
@Service
public class OrderApplicationService {
    
    @Autowired
    private OrderRepository orderRepository;
    
    @Autowired
    private PaymentService paymentService;
    
    public OrderResponse createOrder(CreateOrderRequest request) {
        // Применение бизнес-правил
        Order order = new Order(request);
        
        // Обработка платежа
        PaymentResult payment = paymentService.processPayment(order);
        
        if (payment.isSuccess()) {
            order.confirm();
            orderRepository.save(order);
        }
        
        return OrderResponse.fromOrder(order);
    }
}

// Domain Layer
public class Order {
    private String id;
    private String customerId;
    private OrderStatus status;
    private BigDecimal amount;
    
    public void confirm() {
        if (this.status != OrderStatus.DRAFT) {
            throw new IllegalStateException("Cannot confirm non-draft order");
        }
        this.status = OrderStatus.CONFIRMED;
    }
}

// Infrastructure Layer
@Repository
public class JpaOrderRepository implements OrderRepository {
    
    @PersistenceContext
    private EntityManager entityManager;
    
    @Override
    public void save(Order order) {
        entityManager.persist(order);
    }
}
```

## Serverless Architecture

### Определение
**Serverless Architecture** — это архитектурный стиль, при котором приложение состоит из функций, которые выполняются в ответ на события.

### Характеристики
- **FaaS** — Functions as a Service
- **Event-driven** — функции запускаются по событиям
- **Auto-scaling** — автоматическое масштабирование
- **Pay-per-use** — оплата только за использование

### Пример реализации
```java
// AWS Lambda функция
public class OrderProcessor implements RequestHandler<OrderEvent, String> {
    
    @Override
    public String handleRequest(OrderEvent event, Context context) {
        // Обработка заказа
        Order order = processOrder(event);
        
        // Отправка уведомления
        sendNotification(order);
        
        return "Order processed successfully";
    }
    
    private Order processOrder(OrderEvent event) {
        // Логика обработки заказа
        return new Order(event);
    }
    
    private void sendNotification(Order order) {
        // Отправка уведомления
    }
}

// Azure Functions
@FunctionName("ProcessOrder")
public String processOrder(
    @HttpTrigger(name = "req", methods = {HttpMethod.POST}, authLevel = AuthorizationLevel.ANONYMOUS) 
    HttpRequestMessage<Optional<String>> request,
    ExecutionContext context) {
    
    String orderData = request.getBody().orElse("");
    
    // Обработка заказа
    Order order = processOrderData(orderData);
    
    return "Order processed: " + order.getId();
}
```

## Выбор архитектурного стиля

### Факторы выбора
1. **Размер команды** — маленькая команда → монолит
2. **Сложность домена** — сложный домен → микросервисы
3. **Требования к масштабированию** — высокие → микросервисы
4. **Технологическое разнообразие** — разные технологии → микросервисы
5. **Время разработки** — быстрое время → монолит

### Рекомендации
- **Начните с монолита** — для большинства проектов
- **Переходите к микросервисам** — когда монолит становится проблемой
- **Используйте EDA** — для асинхронной обработки
- **Рассмотрите CQRS** — для сложных read/write требований
- **Применяйте Hexagonal** — для изоляции бизнес-логики