26、现代开发框架与遗留应用现代化指南

现代开发框架与遗留应用现代化指南

1. Flask-RESTful 简介

Flask-RESTful 是 Flask 的一个扩展，为构建 REST API 提供了额外的支持。使用它开发 API 能节省大量时间，它是一个轻量级的抽象层，可与现有的 ORM/库协同工作，并且以最少的设置鼓励最佳实践。

2. Flask-RESTful 的核心特性

• 资源路由 ：Flask-RESTful 的设计目标是基于 Flask 的可插拔视图提供资源。可插拔视图通过定义资源方法，提供了一种简单的方式来访问 HTTP 方法。示例代码如下：

class Todo(Resource): 
    def get(self, user_id): 
        .... 
    def delete(self, user_id): 
        .... 
    def put(self, user_id): 
        args = parser.parse_args() 
        .... 

• RESTful 请求解析 ：请求解析是一个仿照 Python 命令行参数解析器接口设计的接口，名为 argparser。RESTful 请求解析器旨在为 (flask.request) 请求对象中的任何变量提供统一且直接的访问方式。
• 输出字段 ：在大多数情况下，应用开发者希望控制响应数据的渲染，Flask-RESTful 提供了一种机制，允许使用 ORM 模型甚至自定义类作为渲染对象。此外，开发者无需担心暴露内部数据结构，因为该框架可以对响应对象进行格式化和过滤。

3. Flask-RESTful 的其他显著特性

• API ：这是 RESTful API 的主要入口点，需要使用 Flask 应用进行初始化。
• ReqParse ：允许在单个请求的上下文中添加和解析多个参数。
• Input ：该功能可解析输入字符串，并根据输入返回 true 或 false。如果输入来自 JSON 主体，其类型已经是原生布尔值，无需进一步解析即可通过。

4. Flask 框架的优点

优点	描述
内置开发服务器和调试器	方便开发和调试
开箱即用的 RESTful 请求调度	简化开发流程
支持安全 cookie	增强安全性
集成单元测试支持	便于进行单元测试
轻量级	占用资源少
极少的设置	快速搭建项目
性能快速	响应速度快
易于 NoSQL 集成	方便与 NoSQL 数据库集成
文档丰富	便于学习和使用

5. Flask 的缺点

• 版本管理 ：需要开发者自行管理。
• 无浏览器可浏览的 API ：缺乏直观的 API 浏览界面。
• 学习曲线较陡 ：对于初学者来说可能有一定难度。

6. 其他知名微框架参考表

语言	框架	简短描述	显著特性
Java	Blade	Java 8 的快速优雅 MVC 框架	轻量级、高性能、基于 MVC 模式、RESTful 风格路由接口、内置安全
Java/Scala	Play Framework	用于 Java 和 Scala 的高速响应式 Web 框架	轻量级、无状态、Web 友好架构、基于 Akka、支持可预测和最小资源消耗的高可扩展应用、开发者友好
Java	Ninja Web Framework	全栈 Web 框架	快速、开发者友好、快速原型开发、纯 Java、依赖注入、一流的 IDE 集成、简单快速测试、优秀的构建和 CI 支持、代码简洁易扩展、基于 JBoss、快速可靠
Java	RESTEASY	集成多个框架以帮助构建 RESTful Web 和 Java 应用的实现	大型社区、企业就绪、安全支持
Java	RESTLET	基于 Java 的轻量级综合框架，适用于服务器和客户端应用	轻量级、大型社区、原生 REST 支持、连接器集
JavaScript	Express.js	基于 Node.js 的用于移动和 Web 应用的最小灵活 JavaScript 框架	HTTP 实用方法、安全更新、模板引擎
PHP	Laravel	基于 PHP 和 MVC 架构模式的开源 Web 应用构建器	直观界面、Blade 模板引擎、默认使用 Eloquent ORM
Elixir	Phoenix (Elixir)	由 Elixir 函数式语言驱动的可靠快速微框架	基于 MVC、高应用性能、Erlang 虚拟机可更好地利用资源
Python	Pyramid	基于 Python 的微框架	轻量级、函数装饰器、事件和订阅者支持、易于实现、高生产力

7. 遗留应用现代化的必要性

遗留应用通常是单体的、庞大且不灵活的，包含数百万行代码，既不模块化也不现代，难以对特定部分进行更改。然而，它们在全球许多大型企业的成功运营中发挥了重要作用。现代计算要求将大型机计算与 Web 规模计算相结合，因此需要易于管理和维护的应用，以及开放、高度模块化、可编程、优化和有组织的 IT 基础设施。

8. 容器和微服务概述

随着开源 Docker 容器化平台的日益流行，容器化领域得到了前所未有的发展。如今，容器化在 IT 专业人员中得到了广泛应用，任何软件都可以通过自动化工具轻松进行容器化。使用容器现代化遗留应用具有以下优点：
- 消除基础设施依赖 ：容器化应用可以在任何平台和基础设施上运行，无需进行调整。
- 增强兼容性 ：使遗留应用能够与第三方应用进行交互，更容易与 Web、云、移动平台兼容。
- 便于迁移 ：可以轻松地将容器化遗留应用从本地云迁移到远程云，或从一个公共云迁移到另一个公共云。
- 提高安全性和可扩展性 ：可以通过附加外部功能来增强遗留应用的安全性、稳定性和可扩展性。

9. 现代化遗留应用的方法

• 重新架构应用 ：创建新的合适的现代架构，并相应地设计和实现架构决策、组件、连接性和功能。
• 重新平台化应用 ：将遗留应用部署到新的平台上，使其成为现代应用。
• 重构应用 ：将应用划分为多个组件，针对特定的业务功能进行重写，使用微服务实现这些功能，然后将它们融合在一起以生成所需的应用。

10. 微服务架构介绍

微服务架构（MSA）被定位为下一代应用架构模式。微服务作为独立项目进行构建、编译和部署，容器是微服务开发和部署的最佳单元。每个微服务都有自己的数据存储，它们作为独立服务通过基于标准的通信协议进行集成和编排。微服务具有以下特点：
- 小型独立 ：通常是小型的独立进程，通过定义良好且与语言无关的 API 进行通信。
- 可重用性 ：具有可用性、可重用性、互操作性、动态组合性和自我定义性。
- 简化集成 ：通过设计良好的接口向外界暴露独特的业务核心功能，简化和加速软件集成。
- 集中功能 ：可以将企业级软件系统中通常在源代码中重复的跨领域关注点和横向（与业务无关）功能进行集中。

11. 遗留应用现代化的原因

遗留软件应用通常是几十年前使用过时的编程语言编写的，通常运行在大型机服务器上。它们体积庞大，难以修改和操作，第三方集成困难，对业务、技术和用户需求的响应时间长且容易出错。此外，它们通常是紧密耦合的，运行在单个进程中，不具备现代应用的 Web 和移动功能，缺乏敏捷性和适应性，并且抗拒技术升级，维护成本高昂。因此，利用一系列先进技术、编程语言、开发框架和平台将遗留应用迁移到现代应用已受到广泛关注。

12. 遗留应用到数字应用的现代化

应用现代化旨在使当前运行的应用能够满足不断变化的业务目标和客户期望。随着数字技术和人工智能算法的快速发展，大量边缘/数字化技术（如传感器、执行器、植入物、可穿戴设备、贴纸、标签、代码、芯片、控制器、智能尘埃、微粒、信标和 LED 元素）涌现，使物理、机械和电气系统数字化，融入主流计算。一系列数字技术（云、移动性、社交、物联网和分析）能够带来大量的数字创新、颠覆和变革，结合人工智能算法的成熟，真正的数字转型涉及数字和数字智能技术。为了实现真正的数字转型，需要使用现代化和迁移工具对现有的遗留应用进行修改，并利用这些流行的数字技术来提升遗留应用。

13. 实现现代化的考虑因素

许多现代化和迁移专家讨论了如何在不影响现有业务工作负载和 IT 服务的情况下实现现代化。在进行现代化时，需要考虑以下问题：
- 选择合适的方法 ：如重新工程、重新架构、重新平台化等。
- 保持性能和功能 ：确保现代化后的应用能够保持原有的性能水平和功能，如可扩展性、可用性、可靠性和安全性。

通过一系列突破性的技术和工具，可以实现向知识丰富、事件驱动、服务导向、云托管、流程感知和以人为本的新应用的平稳过渡。

14. 推进遗留应用现代化

企业意识到需要对遗留软件包进行现代化，以使其与利益相关者、合作伙伴、员工和消费者相关。因此，企业要求 IT 团队提供可行的技术，以加速和简化遗留应用的现代化。有一些战略上合理的应用架构、大量的方法和最佳实践可用于应用现代化。现代化后的应用需要能够在云环境中运行，云环境通常是整合、集中、共享、虚拟化、容器化和自动化的，具有高度的优化和组织性，以实现极高的敏捷性和适应性。微服务架构的出现可以帮助加速遗留应用的现代化。

15. 以微服务为中心的遗留应用现代化

微服务是细粒度、自我定义和自主的服务，用于创建和维护下一代企业级应用。在微服务架构下，每个应用都被构建为一组微服务的集合。通过适当组合多个微服务，可以得到云托管、服务导向、事件驱动、富有洞察力、企业级和以人为本的应用。软件架构师对微服务架构在构建生产就绪软件解决方案中的未来和艺术角色感到兴奋，设计利用数百个不同和分布式微服务作为应用模块的复杂应用正受到广泛关注。微服务架构被视为一种敏捷的应用设计方法，在软件工程中被认为是积极的发展，因为有许多敏捷开发技术和框架。此外，大型企业中 DevOps 文化的稳固性正在加速应用在生产环境中的部署，解决了开发和部署团队之间的问题和摩擦，使应用能够在各种环境（开发、测试、 staging 和生产）中更快地部署。

微服务架构显著简化了应用的设计和架构。如果业务工作负载和 IT 服务由微服务组成，它们将变得极其灵活、可扩展、可定制和可配置。全球企业都非常重视采用微服务架构，以在日常活动中保持竞争力。架构师和专家提出了一些从单体应用向基于微服务的应用平稳过渡的可行机制，现代化步骤通常通过多个阶段完成。

graph LR
    A[识别遗留应用的业务功能] --> B[分离业务功能]
    B --> C[为底层服务实现提供 RESTful API]
    C --> D[实现微服务]

这个流程图展示了将遗留应用现代化为微服务的第一阶段，即识别和分离业务功能，并为其提供 RESTful API 以实现微服务。后续阶段将涉及服务组合等内容，通过这些步骤，可以逐步将遗留应用转换为基于微服务的现代应用。

现代开发框架与遗留应用现代化指南

16. 遗留应用现代化的具体步骤

遗留应用现代化是一个复杂的过程，通常需要多个阶段来完成。以下是一个常见的步骤列表：
1. 评估阶段
- 业务需求分析 ：了解企业的业务目标、流程和未来发展方向，确定现代化的目标和期望。
- 技术评估 ：对遗留应用的技术栈、架构、代码质量等进行全面评估，识别潜在的问题和风险。
- 成本效益分析 ：估算现代化的成本和预期收益，制定合理的预算和时间表。
2. 规划阶段
- 制定现代化策略 ：根据评估结果，选择合适的现代化方法，如重新架构、重新平台化或重构。
- 设计新架构 ：设计基于微服务的新架构，确定各个微服务的功能和接口。
- 制定迁移计划 ：规划如何将遗留应用逐步迁移到新架构中，确保业务的连续性。
3. 实施阶段
- 开发微服务 ：根据设计的架构，开发各个微服务，并进行单元测试和集成测试。
- 迁移数据 ：将遗留应用的数据迁移到新的数据存储中，确保数据的完整性和一致性。
- 部署和上线 ：将微服务部署到生产环境中，并进行全面的测试和验证，确保新应用的稳定性和可靠性。
4. 监控和优化阶段
- 监控性能 ：对新应用的性能进行实时监控，及时发现和解决潜在的问题。
- 优化服务 ：根据监控结果，对微服务进行优化，提高应用的性能和响应速度。
- 持续改进 ：不断收集用户反馈，对应用进行持续改进，以满足不断变化的业务需求。

17. 微服务架构在遗留应用现代化中的优势

微服务架构在遗留应用现代化中具有许多优势，以下是一些主要的方面：
| 优势 | 描述 |
| ---- | ---- |
| 灵活性和可扩展性 | 微服务架构允许各个服务独立开发、部署和扩展，能够快速响应业务需求的变化。 |
| 易于维护和升级 | 每个微服务都是独立的单元，便于开发人员进行维护和升级，减少了对整个应用的影响。 |
| 提高开发效率 | 开发团队可以并行开发不同的微服务，提高了开发效率和项目的进度。 |
| 增强容错性 | 微服务之间通过 API 进行通信，当某个服务出现故障时，不会影响其他服务的正常运行。 |
| 支持多语言和技术栈 | 不同的微服务可以使用不同的编程语言和技术栈，根据具体的需求选择最合适的工具。 |

18. 容器化在遗留应用现代化中的作用

容器化在遗留应用现代化中扮演着重要的角色，以下是容器化的主要作用：
- 隔离性 ：容器提供了隔离的运行环境，确保每个微服务之间不会相互干扰，提高了应用的稳定性和安全性。
- 可移植性 ：容器可以在不同的环境中运行，如开发、测试和生产环境，方便了应用的部署和迁移。
- 资源利用率 ：容器可以高效地利用系统资源，通过资源限制和调度，提高了硬件的利用率。
- 快速部署 ：容器的创建和销毁非常快速，能够实现应用的快速部署和更新，缩短了开发周期。

19. 数字化技术在遗留应用现代化中的应用

数字化技术如云计算、物联网、大数据和人工智能等，为遗留应用现代化提供了强大的支持。以下是一些具体的应用场景：
- 云计算 ：将遗留应用迁移到云端，利用云计算的弹性和扩展性，降低了企业的 IT 成本。
- 物联网 ：通过物联网技术，将遗留应用与物理设备进行连接，实现数据的实时采集和分析，提高了企业的运营效率。
- 大数据 ：利用大数据技术对遗留应用产生的数据进行分析，挖掘潜在的商业价值，为企业的决策提供支持。
- 人工智能 ：将人工智能算法应用到遗留应用中，实现智能决策、预测分析等功能，提升了应用的智能化水平。

20. 遗留应用现代化的挑战和应对策略

遗留应用现代化虽然带来了许多好处，但也面临着一些挑战。以下是一些常见的挑战和应对策略：
| 挑战 | 应对策略 |
| ---- | ---- |
| 技术复杂性 | 加强团队的技术培训，引入专业的技术人才，采用成熟的技术框架和工具。 |
| 数据迁移问题 | 制定详细的数据迁移计划，进行数据清洗和转换，确保数据的完整性和一致性。 |
| 业务连续性 | 采用渐进式迁移的方式，确保在迁移过程中业务的正常运行，进行充分的测试和验证。 |
| 团队协作问题 | 建立有效的沟通机制，明确团队成员的职责和分工，加强团队之间的协作和配合。 |
| 安全风险 | 加强安全防护措施，如加密、访问控制等，定期进行安全审计和漏洞扫描。 |

21. 总结

遗留应用现代化是企业实现数字化转型的关键步骤。通过采用微服务架构、容器化技术和数字化技术，可以将遗留应用转换为更加灵活、可扩展和智能的现代应用。虽然遗留应用现代化面临着一些挑战，但通过合理的规划和实施，可以克服这些困难，为企业带来巨大的价值。在未来的发展中，随着技术的不断进步，遗留应用现代化的方法和工具也将不断完善，为企业提供更加高效和可靠的解决方案。

graph LR
    A[遗留应用] --> B[评估阶段]
    B --> C[规划阶段]
    C --> D[实施阶段]
    D --> E[监控和优化阶段]
    E --> F[现代应用]

这个流程图展示了遗留应用现代化的整体过程，从评估开始，经过规划、实施和监控优化，最终实现遗留应用向现代应用的转变。通过遵循这个流程，可以确保遗留应用现代化项目的顺利进行，为企业的发展提供有力支持。