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En este tema, exploraremos las diferentes capas que componen una arquitectura de sistemas. Entender estas capas es fundamental para diseñar sistemas robustos y escalables que puedan evolucionar con las necesidades del negocio.

Objetivos de Aprendizaje

Comprender la importancia de dividir un sistema en capas.
Identificar y describir las capas comunes en una arquitectura de sistemas.
Analizar cómo cada capa interactúa con las demás.
Implementar una arquitectura multicapa en un proyecto de software.

Importancia de las Capas en una Arquitectura

Dividir un sistema en capas tiene varias ventajas:

Separación de responsabilidades: Cada capa tiene una responsabilidad específica, lo que facilita el mantenimiento y la evolución del sistema.
Reutilización: Las capas pueden ser reutilizadas en diferentes partes del sistema o en otros proyectos.
Escalabilidad: Permite escalar diferentes partes del sistema de manera independiente.
Facilidad de prueba: Las capas pueden ser probadas de manera aislada, lo que simplifica el proceso de pruebas.

Capas Comunes en una Arquitectura de Sistemas

Capa de Presentación (UI)

Responsabilidad: Interactuar con el usuario final.
Componentes: Interfaces de usuario, controladores de vista.
Tecnologías comunes: HTML, CSS, JavaScript, frameworks como React, Angular, Vue.js.

Capa de Aplicación (Lógica de Negocio)

Responsabilidad: Contiene la lógica de negocio del sistema.
Componentes: Servicios, controladores, validadores.
Tecnologías comunes: Java, C#, Python, Node.js.

Capa de Persistencia (Acceso a Datos)

Responsabilidad: Manejar la interacción con la base de datos.
Componentes: Repositorios, DAOs (Data Access Objects).
Tecnologías comunes: SQL, NoSQL, ORM (Object-Relational Mapping) como Hibernate, Entity Framework.

Capa de Base de Datos

Responsabilidad: Almacenar y recuperar datos.
Componentes: Bases de datos relacionales y no relacionales.
Tecnologías comunes: MySQL, PostgreSQL, MongoDB, Cassandra.

Capa de Infraestructura

Responsabilidad: Proveer servicios de soporte como autenticación, autorización, logging, etc.
Componentes: Servicios de infraestructura, middleware.
Tecnologías comunes: OAuth, JWT, ELK Stack (Elasticsearch, Logstash, Kibana).

Interacción entre Capas

Las capas deben interactuar de manera controlada y definida. A continuación, se muestra un ejemplo de cómo las capas pueden interactuar en un sistema típico:

Usuario -> [Capa de Presentación] -> [Capa de Aplicación] -> [Capa de Persistencia] -> [Capa de Base de Datos]

Ejemplo Práctico

Imaginemos una aplicación de gestión de tareas. A continuación, se muestra un ejemplo simplificado de cómo se podría estructurar utilizando una arquitectura en capas.

Capa de Presentación (UI)

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>Gestión de Tareas</title>
</head>
<body>
    <h1>Lista de Tareas</h1>
    <ul id="taskList"></ul>
    <script src="app.js"></script>
</body>
</html>

Capa de Aplicación (Lógica de Negocio)

// app.js
document.addEventListener('DOMContentLoaded', function() {
    fetch('/api/tasks')
        .then(response => response.json())
        .then(tasks => {
            const taskList = document.getElementById('taskList');
            tasks.forEach(task => {
                const li = document.createElement('li');
                li.textContent = task.name;
                taskList.appendChild(li);
            });
        });
});

Capa de Persistencia (Acceso a Datos)

# repository.py
class TaskRepository:
    def __init__(self, db_connection):
        self.db_connection = db_connection

    def get_all_tasks(self):
        cursor = self.db_connection.cursor()
        cursor.execute("SELECT * FROM tasks")
        return cursor.fetchall()

Capa de Base de Datos

-- schema.sql
CREATE TABLE tasks (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(255) NOT NULL
);

INSERT INTO tasks (name) VALUES ('Tarea 1'), ('Tarea 2'), ('Tarea 3');

Ejercicio Práctico

Ejercicio: Implementa una nueva capa de servicio que maneje la lógica de negocio para agregar una nueva tarea.

Capa de Aplicación (Lógica de Negocio)
- Crea una función addTask que envíe una solicitud POST al servidor para agregar una nueva tarea.
Capa de Persistencia (Acceso a Datos)
- Añade un método add_task en TaskRepository para insertar una nueva tarea en la base de datos.
Capa de Base de Datos
- Asegúrate de que la tabla tasks permita la inserción de nuevas tareas.

Solución:

Capa de Aplicación (Lógica de Negocio)

// app.js
function addTask(taskName) {
    fetch('/api/tasks', {
        method: 'POST',
        headers: {
            'Content-Type': 'application/json'
        },
        body: JSON.stringify({ name: taskName })
    }).then(response => response.json())
      .then(task => {
          const taskList = document.getElementById('taskList');
          const li = document.createElement('li');
          li.textContent = task.name;
          taskList.appendChild(li);
      });
}

Capa de Persistencia (Acceso a Datos)

# repository.py
class TaskRepository:
    def __init__(self, db_connection):
        self.db_connection = db_connection

    def get_all_tasks(self):
        cursor = self.db_connection.cursor()
        cursor.execute("SELECT * FROM tasks")
        return cursor.fetchall()

    def add_task(self, task_name):
        cursor = self.db_connection.cursor()
        cursor.execute("INSERT INTO tasks (name) VALUES (%s)", (task_name,))
        self.db_connection.commit()

Capa de Base de Datos

-- schema.sql
CREATE TABLE tasks (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(255) NOT NULL
);

INSERT INTO tasks (name) VALUES ('Tarea 1'), ('Tarea 2'), ('Tarea 3');

Conclusión

En esta sección, hemos aprendido sobre las diferentes capas que componen una arquitectura de sistemas y cómo cada una de ellas tiene una responsabilidad específica. También hemos visto un ejemplo práctico de cómo implementar una arquitectura en capas y hemos realizado un ejercicio para reforzar los conceptos aprendidos. En el próximo tema, exploraremos las diferencias entre microservicios y monolitos, y cómo elegir la arquitectura adecuada para tu proyecto.

Arquitecturas de Sistemas: Principios y Prácticas para Diseñar Arquitecturas Tecnológicas Robustas y Escalables

Capas de una Arquitectura

Objetivos de Aprendizaje

Importancia de las Capas en una Arquitectura

Capas Comunes en una Arquitectura de Sistemas

Capa de Presentación (UI)

Capa de Aplicación (Lógica de Negocio)

Capa de Persistencia (Acceso a Datos)

Capa de Base de Datos

Capa de Infraestructura

Interacción entre Capas

Ejemplo Práctico

Capa de Presentación (UI)

Capa de Aplicación (Lógica de Negocio)

Capa de Persistencia (Acceso a Datos)

Capa de Base de Datos

Ejercicio Práctico

Conclusión

Arquitecturas de Sistemas: Principios y Prácticas para Diseñar Arquitecturas Tecnológicas Robustas y Escalables

Módulo 1: Introducción a las Arquitecturas de Sistemas

Módulo 2: Principios de Diseño de Arquitecturas

Módulo 3: Componentes de una Arquitectura de Sistemas

Módulo 4: Escalabilidad y Rendimiento

Módulo 5: Seguridad en Arquitecturas de Sistemas

Módulo 6: Herramientas y Tecnologías

Módulo 7: Casos de Estudio y Ejemplos Prácticos

Módulo 8: Tendencias y Futuro de las Arquitecturas de Sistemas