做技术的，特别是做互联网技术的朋友，如果大学没有学习过计算机科班课程的，可能对于程序架构设计不是很清楚，不清楚这个程序为啥还要有架构设计，程序架构设计是什么，进行程序架构设计需要做些什么。当然也不会清楚程序架构设计在什么时候做。

本文将回答以上问题，同时介绍写程序相关的概念，并在此基础上对程序架构设计进行讲解，对于程序架构设计关注点进行剖析，最后会将工作中的应用和实践进行分享。

1  一些基础概念

1.1 什么是程序

什么是程序，学习过计算机专业的课程都知道，程序就是一份代码，然后经过以下编译（解析）到执行的过程细节：

代码-编译-连接-可执行文件

代码-解析-中间文件-解析执行

所以程序就是一份代码经过编译（解析）处理后编程成为计算机系统（包括移动硬件的系统）可以识别执行的指令，然后在系统中进行运行的进程的表现形式。可以认为程序就是代码编译后所有的资源的统称，一般程序又有这些名称，客户程序，后台程序，移动应用程序，和可执行程序等。

1.2 什么是进程

程序运行的时候，在内存中 的实例，称呼为进程。进程是操作系统调度的最小单元。在操作系统的调度中，对于进程的内存有分段分块分配，对于进程的cpu需要进行调度。内存主要划分为：代码段，静态数据段，堆栈数据段这几个。

1.3 什么是线程

程序运行的一个路径，一条执行线索。线程也是轻量级的进程。线程在操作系统中往往和主机硬件的多核心有关，当需要进行并发设计的时候可以考虑多线程的程序架构模式。当然还有其他的模式，如多进程。

2 程序架构设计

2.1 总体介绍

程序架构设计其实是软件架构设计的子集（对于软件架构设计，请参考我百家号另外一篇专门讲解架构设计总体介绍的文章），不过程序架构设计更专注于程序本身的架构，关注程序的运行架构，部署架构，以及程序运行的性能和可用性是否满足产品的性能需求。

2.2 处在什么阶段

程序架构设计往往对应于软件工程过程中的详细设计阶段（软件工程过程：需求-UI设计-概要设计-详细设计-单元测试-集成测试-上线）。请查看软件开发流程：

2.3 考虑因素

为了满足产品对性能的要求，考虑稳定性方面因素，以及维护和部署的效率和影响面，往往程序架构设计需要优先考虑多进程，多线程等的混合程序架构设计。首先，对于简单的功能直接采用单进程的程序架构模式即可。

再次，而对于复杂的功能，特别是对并发性能有要求，这个时候需要考虑多进程架构，或者多线程架构，或者多进程多线程的架构。

最后，需要确定程序的部署方式，和对主机资源的要求（CPU核心数，内存数，网络带宽等）。

2.4 分类

从总体和功能以及业务情况来划分，常见的程序架构有MVC，组件化，分组，分层，对象化，以及过程化，零散的架构分类。

程序架构分类

备注说明：途中数值为虚构，并不是真实的统计数据。

程序架构分类

备注说明：图中数值为虚构，并不是真实的统计数据。

3 应用和实践

3.1 进程，线程，协程的区别

进程、线程、和协程

进程和线程共享栈数据之外的所有内容数据。

协程不是一个操作系统的实体对象，只是一个开发模式的概念。由开发者对协程的调度实现方式重新进行设计。

细节如下图

进程、线程、和协程

3.2 程序架构选择

对于多进程，多线程架构的选择，需要根据实际的业务功能需求来，以及团队的开发模式。其中在进行选择的时候，以下方面是需要进行参考的：

多进程的优势——进程相互独立，内存占用（溢出，出错等）都相互不影响，如果新功能模块单独一个进程进行编码实现和处理，这个时候对上线和运维都会非常高效。

多线程的优势——并发和多核的充分利用，不过虽然是多线程也不代表线程数越多越好，常用的模式还是线程池的做法。或者实践中会把线程数控制在和核心数一致。

4 程序架构分享

4.1 浏览器内核的多进程多线程架构

浏览器多进程多线程架构

图片来源：chromium浏览器官网。

浏览器内核的主要进程有：Browser进程，Renderer进程，进程间通信通过IPC进行。每一个独立的页面采取的机制是一个独立的Renderer进程进行渲染。多进程渲染模式有一个好处就是，单个页面的渲染出问题，不会影响其他的页面打开和渲染。这就给浏览器的程序带来很棒的用户体验。

而每个Renderer线程中由由一个Main线程和Render线程的多线程架构，做到并发处理模式。也可以认为是一种分工和合作。

4.2 web服务器NGINX的多进程架构

NGINX多进程架构

NGINX的多进程架构划分为MASTER进程（主进程）和子进程，主进程负责调度和接收连接，多个子进程负责对每个请求进行数据组装和响应，还有cache的管理和加载。每个子进程相互独立，对于某个请求导致的子进程处理出错，只会影响这个子进程本身，不会对其他有任何影响。