基于.NET的分層架構(gòu)及抽象工廠模式在Web開發(fā)中的應(yīng)用

李璟

摘要摘要：在軟件設(shè)計過程中，設(shè)計模式是面向?qū)ο筌浖到y(tǒng)的可重用、可靠、巧妙、通用的設(shè)計解決方案，可以幫助設(shè)計者更快更好地完成軟件系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計模式中的抽象工廠模式為軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供了靈活而強(qiáng)大的動態(tài)擴(kuò)展機(jī)制，基于.NET反射技術(shù)的抽象工廠模式可以簡化工廠代碼復(fù)雜度，被稱為.NET反射工廠。介紹了基于.NET反射工廠的Web應(yīng)用系統(tǒng)分層架構(gòu)，分析了架構(gòu)各層次功能，并以Web應(yīng)用開發(fā)中常用的用戶登錄功能為例，說明了其數(shù)據(jù)訪問層抽象工廠模式的具體實現(xiàn)方法。實驗證明，在Web開發(fā)中使用.NET分層架構(gòu)和.NET反射工廠實現(xiàn)軟件重用，具有低耦合度、高可靠性、高可維護(hù)性及高擴(kuò)展性的優(yōu)點，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：.NET分層架構(gòu)；.NET反射工廠；抽象工廠模式；Web開發(fā)

DOIDOI：10.11907/rjdk.1431028

中圖分類號：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號

文章編號：16727800（2015）004010503

0引言

隨著整個IT產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，軟件行業(yè)逐步走出作坊式的生產(chǎn)模式，向著工程化方向邁進(jìn)，軟件設(shè)計者也愈發(fā)注重構(gòu)建具有低耦合度、高可靠性、高可維護(hù)性及高可擴(kuò)展性的軟件系統(tǒng)。設(shè)計模式是近20年來在軟件工程領(lǐng)域取得的重大成就，使得軟件開發(fā)人員可以更輕松快捷地重用成功的軟件設(shè)計，大大提高了軟件設(shè)計的效率和質(zhì)量。自從20世紀(jì)90年代GOF四人組的《設(shè)計模式》出版以來，設(shè)計模式一直是國內(nèi)外軟件工程領(lǐng)域的研究熱點。設(shè)計模式中的抽象工廠模式為軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供了非常靈活而強(qiáng)大的動態(tài)擴(kuò)展機(jī)制，采用.NET反射技術(shù)的抽象工廠模式可以簡化工廠代碼的復(fù)雜程度[12]。本文探討了基于.NET反射技術(shù)的Web開發(fā)中使用抽象工廠模式實現(xiàn)最大化軟件復(fù)用的架構(gòu)及優(yōu)越性，并實例展示了其具體實現(xiàn)方法，具有實際應(yīng)用意義和參考價值。

1抽象工廠模式及.NET反射技術(shù)

1.1工廠模式與抽象工廠模式

軟件行業(yè)最經(jīng)典的設(shè)計模式著作是GOF所著的《設(shè)計模式——可復(fù)用面向?qū)ο筌浖A(chǔ)》一書，該書共提出了23種設(shè)計模式，并將這些模式分為創(chuàng)建型、結(jié)構(gòu)型和行為型三大類[3]。工廠模式是軟件設(shè)計中最常用的一種創(chuàng)建型設(shè)計模式，它為創(chuàng)建一系列相關(guān)對象提供了統(tǒng)一接口或接口集，從而隱藏了具體產(chǎn)品類（具體產(chǎn)品類指要實例化的具體類）實例化過程的復(fù)雜性和多變性。使用工廠模式，調(diào)用者只關(guān)心產(chǎn)品的接口無需關(guān)心其具體實現(xiàn)。工廠模式根據(jù)抽象程度的不同可分為3種：簡單工廠模式、工廠方法模式、抽象工廠模式。簡單工廠模式?jīng)]有工廠接口，算不上真正意義上的工廠模式。工廠方法模式提供的所有產(chǎn)品都衍生自同一個接口，而抽象工廠模式所提供的產(chǎn)品則衍生自不同的接口。3種工廠模式中，抽象工廠模式最復(fù)雜，也最能體現(xiàn)工廠模式的優(yōu)點。抽象工廠模式包含抽象工廠、具體工廠、抽象產(chǎn)品和具體產(chǎn)品共4個部分。其中，抽象工廠為創(chuàng)建對象提供了一般接口；具體工廠為抽象工廠的具體實現(xiàn)；抽象產(chǎn)品定義了被創(chuàng)建對象的一般接口；具體產(chǎn)品為抽象產(chǎn)品的具體實現(xiàn)。

1.2.NET反射技術(shù)與反射工廠

工廠模式中，具體工廠類的區(qū)別僅僅在于返回實例的類型不同[4]，若要動態(tài)地決定需要創(chuàng)建的具體產(chǎn)品，就可以省略具體工廠類，并提高軟件系統(tǒng)的可重用性和可擴(kuò)展性。.NET反射技術(shù)可以完成上述功能。

反射是.NET中的重要機(jī)制。反射是動態(tài)識別類型信息的能力，它幫助程序設(shè)計人員利用一些在程序運(yùn)行時動態(tài)綁定的信息（這些信息在設(shè)計時是未知的）去動態(tài)地使用某些類型信息。利用.NET反射技術(shù)，可以通過將具體產(chǎn)品類名傳遞給抽象工廠的方法，即通過后期動態(tài)綁定需要創(chuàng)建的具體產(chǎn)品類的方法，省略了具體工廠類，這樣得到的簡化的工廠被稱為反射工廠。使用反射工廠的優(yōu)點是省略了工廠模式中的具體工廠類，降低了代碼的冗余度，提高了軟件系統(tǒng)的可重用性和可擴(kuò)展性。如前所述，.NET反射工廠只包含抽象工廠、抽象產(chǎn)品和具體產(chǎn)品3部分。

2基于.NET反射工廠的Web應(yīng)用系統(tǒng)分層架構(gòu)

在傳統(tǒng)軟件設(shè)計中，通常將所有程序代碼都混合在一起，造成可讀性差、耦合度高的缺點，對日后系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)展造成極大困難。為了盡量克服以上弊端，系統(tǒng)分層架構(gòu)思想應(yīng)運(yùn)而生，即將系統(tǒng)的各個功能（如數(shù)據(jù)庫訪問、業(yè)務(wù)邏輯、用戶界面等）分層，各層之間通過協(xié)作來實現(xiàn)整體功能。分層架構(gòu)的提出，是軟件開發(fā)思想的一個重大進(jìn)步，在很大程度上解決了傳統(tǒng)軟件開發(fā)中普遍存在的可讀性差、耦合度高和可維護(hù)性低的問題。目前，典型的分層架構(gòu)是三層架構(gòu)，即自底向上依次是數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)邏輯層和表示層，這種典型的分層架構(gòu)經(jīng)實踐驗證是一種合理有效的分層設(shè)計。

在實際的基于.NET的Web開發(fā)項目中，通常在反射工廠的思想指導(dǎo)下將上述分層架構(gòu)由原有的三層擴(kuò)展為七層，分別為表示層（WebUI）、業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）、業(yè)務(wù)實體層（MODEL）、數(shù)據(jù)訪問抽象工廠層（DALFactory）、數(shù)據(jù)訪問接口定義層（IDAL）、數(shù)據(jù)訪問層（DAL）、數(shù)據(jù)訪問幫助組件層（DBHelper）。這樣每個層次完成的功能比較單一，程序代碼有規(guī)律可循，系統(tǒng)分層架構(gòu)更加清晰，使得開發(fā)人員可以將更多的精力放到業(yè)務(wù)邏輯的設(shè)計上?；?NET反射工廠的Web應(yīng)用系統(tǒng)分層架構(gòu)如圖1所示。

3分層架構(gòu)中各層次功能與實現(xiàn)

3.1表示層

表示層（WebUI）主要是Web系統(tǒng)的UI部分，負(fù)責(zé)用戶與系統(tǒng)之間交互過程中數(shù)據(jù)的輸入驗證、輸出呈現(xiàn)以及頁面狀態(tài)管理等。

3.2業(yè)務(wù)邏輯層

業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）是整個系統(tǒng)的核心，它與系統(tǒng)的具體業(yè)務(wù)及領(lǐng)域有關(guān)。業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)按照業(yè)務(wù)邏輯將表示層提交的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、過濾和處理。

3.3業(yè)務(wù)實體層

業(yè)務(wù)實體層（MODEL）中的實體類是業(yè)務(wù)中客觀存在的對象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的封裝，用于映射數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)表或視圖，實體類是單純數(shù)據(jù)庫表的封裝，通常只包括私有變量及對應(yīng)屬性。實體類的作用主要有兩個：一是將數(shù)據(jù)和實際存儲區(qū)域即數(shù)據(jù)庫表隔離，保證了業(yè)務(wù)的獨立性，提高了可重用性；二是便于在各層之間傳遞數(shù)據(jù)。實體層中每一實體類的每一屬性都對應(yīng)某一個數(shù)據(jù)庫表的每一字段，通過實體類參數(shù)可以輕松在各層之間傳遞數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)，當(dāng)要修改這種參數(shù)時，不需修改相應(yīng)的調(diào)用接口，這樣提高了可維護(hù)性。

3.4數(shù)據(jù)訪問抽象工廠層

數(shù)據(jù)訪問抽象工廠層（DALFactory）的作用在于提高數(shù)據(jù)庫的可移植性[5]。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)需要在多個異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間遷移時，可以采用利用抽象工廠模式動態(tài)綁定具體數(shù)據(jù)庫的方法，這種方法幾乎不需要修改數(shù)據(jù)層代碼即可完成異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的遷移。如圖1所示，具體實現(xiàn)步驟是：首先，在數(shù)據(jù)訪問接口定義層（IDAL）定義數(shù)據(jù)訪問的統(tǒng)一接口集；然后，在數(shù)據(jù)訪問層（DAL）定義實現(xiàn)IDAL接口的訪問具體數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)訪問類，如訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫的SQLServerDAL、訪問Access數(shù)據(jù)庫的AccessDAL；再在數(shù)據(jù)訪問抽象工廠層（DALFactory）實現(xiàn).NET反射工廠，創(chuàng)建和管理實現(xiàn)IDAL接口的DAL對象。數(shù)據(jù)訪問抽象工廠層利用.NET反射技術(shù)，根據(jù)在Web.config配置文件中獲取的設(shè)置某種具體數(shù)據(jù)庫的屬性值，動態(tài)創(chuàng)建并返回該具體數(shù)據(jù)庫的DAL對象。在實際應(yīng)用中，只需改變Web.config配置文件中的某個屬性值即可完成數(shù)據(jù)庫的移植。

3.5數(shù)據(jù)訪問接口定義層

數(shù)據(jù)訪問接口定義層（IDAL）抽象出數(shù)據(jù)訪問邏輯的接口集，脫離對具體數(shù)據(jù)庫的依賴，為數(shù)據(jù)訪問層提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口，有利于數(shù)據(jù)庫移植。

3.6數(shù)據(jù)訪問層

數(shù)據(jù)訪問層（DAL）的職責(zé)是與數(shù)據(jù)源進(jìn)行交互，負(fù)責(zé)對某種具體數(shù)據(jù)庫的訪問和操作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問接口層中定義的數(shù)據(jù)訪問接口。該層不包含任何業(yè)務(wù)邏輯，而只關(guān)注于數(shù)據(jù)的訪問和操作。

3.7數(shù)據(jù)訪問幫助組件層

數(shù)據(jù)訪問幫助組件層（DBHelper）實現(xiàn)有關(guān)訪問和操作某種具體數(shù)據(jù)庫的通用方法的類，供在數(shù)據(jù)訪問層中訪問和操作某種具體數(shù)據(jù)庫時使用。如SQLServerDAL使用SQLServerDBHelper類、AccessDAL使用AccessDBHelper類。

4數(shù)據(jù)訪問層抽象工廠模式具體實現(xiàn)

以Web應(yīng)用開發(fā)中常用的用戶登錄功能為例，說明基于.NET反射工廠的Web應(yīng)用系統(tǒng)中數(shù)據(jù)訪問層抽象工廠模式的具體實現(xiàn)方法。

4.1Web.Config配置文件設(shè)置

在Web項目的Web.Config文件中的配置節(jié)內(nèi)設(shè)置相應(yīng)內(nèi)容，依次是SQL Server數(shù)據(jù)庫和Access數(shù)據(jù)庫的連接字符串和DAL命名空間路徑：

系統(tǒng)在運(yùn)行時，根據(jù)Web項目的Web.Config配置文件中的配置節(jié)配置數(shù)據(jù)庫。由上述代碼可知，系統(tǒng)在運(yùn)行時根據(jù)配置節(jié)的相關(guān)配置值動態(tài)創(chuàng)建了SQL ServerDAL數(shù)據(jù)庫對象，即整個系統(tǒng)訪問的數(shù)據(jù)庫是SQL Server數(shù)據(jù)庫。而如果要將整個系統(tǒng)訪問的數(shù)據(jù)庫遷移為Access數(shù)據(jù)庫，僅將讀取配置文件AppSettings的鍵名由“SQLDAL”改為“OleDbDAL”即可，這很好體現(xiàn)了抽象工廠模式的優(yōu)越性[67]。

5結(jié)語

采用分層架構(gòu)開發(fā)Web應(yīng)用系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)的耦合性，可適應(yīng)不斷變化的業(yè)務(wù)需求，能有效降低設(shè)計和維護(hù)成本。在數(shù)據(jù)訪問層采用.NET反射工廠技術(shù)可以方便地訪問和遷移異構(gòu)數(shù)據(jù)庫，很好地實現(xiàn)了軟件重用。

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責(zé)任編輯（責(zé)任編輯：孫娟）