軟件開發(fā)中的三層架構(gòu)模式

陳　寶

提要軟件開發(fā)過程中的分層模式是最常見的一種架構(gòu)模式，甚至說分層模式是很多架構(gòu)模式的基礎(chǔ)。軟件開發(fā)采用分層模式能夠?qū)⒏鱾€功能分開，實現(xiàn)相對獨立的開發(fā)模式。分層模式的關(guān)鍵點在于確定依賴，即通過分層，可以限制子系統(tǒng)間的依賴關(guān)系，使系統(tǒng)以更松散的方式耦合，從而更易于維護。

關(guān)鍵詞：分層模式；架構(gòu)；三層

中圖分類號：F49 文獻標識碼：A

一、分層設(shè)計的概念

分層描述是這樣一種架構(gòu)設(shè)計過程：從最低級別的抽象開始，稱為第1層，這是系統(tǒng)的基礎(chǔ)。通過將第J層放置在第J-1層的上面逐步向上完成抽象階梯，直到到達功能的最高級別，稱為第N層。因而分層模式可以定義為：將解決方案的組件分割到不同的層中。每一層中的組件應保持內(nèi)聚性，并且應大致在同一抽象級別，每一層都與它下面的各層保持松散耦合。

架構(gòu)這個詞從它出現(xiàn)后，就有許許多多的程序員、架構(gòu)師們激烈地討論著它的發(fā)展，但是架構(gòu)一詞的出現(xiàn)，卻是隨著三層架構(gòu)的出現(xiàn)才出現(xiàn)的。當然，目前應用三層架構(gòu)開發(fā)也正是業(yè)界最關(guān)注的主題。那么，這里我們來看看單層、雙層、三層甚至多層架構(gòu)到底是怎么一回事。單層結(jié)構(gòu)是20世紀八十年代以來小型應用的結(jié)構(gòu)，在那個結(jié)構(gòu)化編程充斥的時代，還沒有出現(xiàn)架構(gòu)的概念，典型的是基于Dbase、Foxbase等小型數(shù)據(jù)庫的應用。雙層結(jié)構(gòu)的同義詞可以理解為傳統(tǒng)的客戶/服務器結(jié)構(gòu)，盡管是目前占統(tǒng)治地位的結(jié)構(gòu)，但其封裝移植等方面的缺陷，已使它步入暮年，典型是基于Oracle、Infomix等大型數(shù)據(jù)庫的C/S應用。三層結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)的客戶/服務器結(jié)構(gòu)的發(fā)展，代表了企業(yè)級應用的未來，典型的有Web下的應用。多層結(jié)構(gòu)和三層結(jié)構(gòu)的含義是一樣的，只是細節(jié)有所不同。之所以會有雙層、三層這些提法，是因為應用程序要解決三個層面的問題。

二、三層架構(gòu)的劃分

三層架構(gòu)是一種“客戶端－服務器”架構(gòu)，在此架構(gòu)中，用戶接口、商業(yè)邏輯、數(shù)據(jù)保存以及數(shù)據(jù)訪問被設(shè)計為獨立的模塊。主要有三個層面：第一層，表現(xiàn)層，GUI層；第二層，商業(yè)對象，商業(yè)邏輯層；第三層，數(shù)據(jù)訪問層。這些層可以單獨開發(fā)，單獨測試。

為什么要把程序代碼分為三層？把用戶接口層、商業(yè)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層分離有許多的優(yōu)點：

1、系統(tǒng)比較容易遷移。商業(yè)邏輯層與數(shù)據(jù)訪問層是分離的，修改數(shù)據(jù)訪問層不會影響到商業(yè)邏輯層。系統(tǒng)如果從用SQL Server存儲數(shù)據(jù)遷移到用Oracle存儲數(shù)據(jù)，并不需要修改商業(yè)邏輯層組件和GUI組件。

2、系統(tǒng)容易修改。假如在商業(yè)層有一個小小的修改，我們不需要在用戶的機器上重裝整個系統(tǒng)，只需要更新商業(yè)邏輯組件就可以了。

3、應用程序開發(fā)人員可以并行，獨立的開發(fā)單獨的層。

在一個典型的三層架構(gòu)應用程序中，應用程序的用戶工作站包括提供圖形用戶界面（GUI）的程序設(shè)計和具體的應用程序入口表格或交互式窗口。

事務邏輯處在局域網(wǎng)（LAN）服務器或其他共享主機上，它作為響應工作站所發(fā)出客戶請求的服務器，而相對于處于大型機的第三層它是作為客戶端，并且決定需要什么數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)存儲在哪里。第三層包括數(shù)據(jù)庫以及處理讀寫以及訪問數(shù)據(jù)庫的程序，然而應用程序的設(shè)計可能比這個架構(gòu)要復雜，對于大型程序來說，這個三層模式是一種比較簡便的考慮方法。

這種應用程序的設(shè)計使用客戶/服務器模式，各層可以同時開發(fā)，并且可以由不同的程序員組用不同的語言來開發(fā)。因為各個層次的開發(fā)不會影響其他層次，所以這種模型對于進一步開發(fā)軟件是很方便的。

有時候 “三層”編起來比較麻煩，在ASP.NET 2.0里，訪問數(shù)據(jù)和顯示出來只要拖兩個控件就可以了（AccessDataSource/SQLDatasource和GridView），幾分鐘一個頁面就出來了，而且還具備了修改中、刪除、分頁、排序等功能，而用三層架構(gòu)就麻煩多了，先要寫數(shù)據(jù)訪問層的代碼，接著寫業(yè)務邏輯層的代碼（要調(diào)用數(shù)據(jù)層的方法），最后才是表示層，也就是頁面的設(shè)計，還要調(diào)用業(yè)務邏輯層的代碼讀取數(shù)據(jù)。（注意：表示層是絕對不會訪問數(shù)據(jù)層的內(nèi)容，只能通過業(yè)務層。業(yè)務層在這里是連接它們的橋梁，所以說業(yè)務層是最重要的一層）既然這樣，為什么還要用三層呢？前面提到的一層架構(gòu)的一個很大的問題就是前臺和后臺代碼沒有很好地分開，不利于分工，并且不利于日后的維護和升級。如果是個人主頁或者是一些一個人完成的小系統(tǒng)，用一層還是挺方便的。如果是一些比較大的系統(tǒng)，特別是企業(yè)級的應用，就非用三層甚至n層不可了。一般三層就夠了，再劃分更多只會增加設(shè)計和編碼的難度。

三、如何分層

怎么樣分層符合三層架構(gòu)原則呢？主要有以下三種分層方式：

1、數(shù)據(jù)層不包含任何代碼，只有數(shù)據(jù)庫，還有相關(guān)的存儲過程。這種模式下，數(shù)據(jù)層看起來就變得很簡單了。只包含所建立的數(shù)據(jù)庫和一些存儲過程（注意是存儲過程）。其實這些存儲過程的建立也是相當復雜的，因為它們可以完成除數(shù)據(jù)訪問外的其他一些很強大的功能，如分頁、實現(xiàn)搜索算法等。數(shù)據(jù)訪問的邏輯就都放在業(yè)務層，當然業(yè)務層還包含其他一些邏輯代碼。我們來看一個示例，假設(shè)數(shù)據(jù)庫里有一個表BOOKS（書），建立一個存儲過程GetAllBooks，用來讀取書的信息，這樣在業(yè)務層里編一個方法GetBookS（）和一個公用數(shù)據(jù)庫訪問類，GetBooks（）就通過數(shù)據(jù)庫訪問類打開連接，執(zhí)行在存儲過程，返回數(shù)據(jù)（返回類型可以是DataTable，DataSet，DataReader或者實體類）。業(yè)務層單獨編譯成一個或者幾個DLL文件。接著就是表示層了，表示層通過調(diào)用GetBookS（）返回數(shù)據(jù)綁定在相關(guān)的控件里。業(yè)務層的方法都是在表示層調(diào)用。一般來說book.aspx和book.aspx.cs都是表示層的內(nèi)容，所有前臺的設(shè)計、相關(guān)控件、數(shù)據(jù)緩存都是屬于表示層。

2、數(shù)據(jù)層還包含所有公共數(shù)據(jù)訪問代碼。這種模式和前一種差別不大，主要是把數(shù)據(jù)訪問代碼留到數(shù)據(jù)層。這樣可以很方便地實現(xiàn)對多數(shù)據(jù)庫的支持。業(yè)務邏輯層直接調(diào)用數(shù)據(jù)層的相關(guān)訪問數(shù)據(jù)的代碼，完全不必了解底層是什么數(shù)據(jù)庫。其他和前一種沒什么分別。

3、所有數(shù)據(jù)讀取都放在數(shù)據(jù)層。這種模式下像前面所述的GetBooks（）方法都是放在數(shù)據(jù)層，在業(yè)務層再定義一個GetBookS（）方法以供表示層調(diào)用。這種模式下業(yè)務層不但不必了解底層是什么數(shù)據(jù)庫，而且連數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)都不必了解了，這是最標準的三層架構(gòu)了，在Microsoft的PetShop 4.0里就是這種模式。

四、結(jié)束語

本文三層架構(gòu)主要向大家展示的實際上就是一種程序設(shè)計的思想，不管是三層架構(gòu)還是設(shè)計模式，它們都是軟件工程面向?qū)ο笏枷氲耐耆w現(xiàn)。目前，我國家軟件業(yè)相對來說是很落后的，關(guān)鍵問題是軟件企業(yè)的急功近利和程序員還停留在結(jié)構(gòu)化思想上，不能說你在程序中用的是類就說你的思想是面向?qū)ο?，也不是說你會使用java編寫程序，就說自己懂得面向?qū)ο?，希望大家能一起進步，直正理解面向?qū)ο蟆?/p>

（作者單位：唐山學院）

參考文獻：

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