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三层架构的复习

程序员文章站 2022-06-13 12:31:16
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三层架构(3-tier architecture)

通常意义上的三层架构就是将整个业务应用划分为:界面层(User Interface layer)、业务逻辑层(Business Logic Layer)、数据访问层(Data access layer)。区分层次的目的即为了“高内聚低耦合”的思想。在软件体系架构设计中,分层式结构是最常见,也是最重要的一种结构。微软推荐的分层式结构一般分为三层,从下至上分别为:数据访问层、业务逻辑层(又或称为领域层)、表示层。

主要是对非原始数据(数据库或者文本文件等存放数据的形式)的操作层,而不是指原始数据,也就是说,是对数据库的操作,而不是数据,具体为业务逻辑层或表示层提供数据服务。
我的理解是数据访问层相当于采购员。访问数据这一事件相当于采购员采购物品。

2:业务逻辑层:

主要是针对具体的问题的操作,也可以理解成对数据层的操作,对数据业务逻辑处理,如果说数据层是积木,那逻辑层就是对这些积木的搭建。
我的理解是数据访问层相当于厨师。数据业务逻辑处理这一事件相当于厨师做菜。

3:界面层:

主要表示WEB方式,也可以表示成WINFORM方式,WEB方式也可以表现成:aspx,如果逻辑层相当强大和完善,无论表现层如何定义和更改,逻辑层都能完善地提供服务。

我的理解是数据访问层相当于服务员。展示界面这一事件相当于服务员为用户贴心的服务。

业务逻辑层的设计对于一个支持可扩展的架构尤为关键,因为它扮演了两个不同的角色。对于数据访问层而言,它是调用者;对于表示层而言,它却是被调用者。依赖与被依赖的关系都纠结在业务逻辑层上,如何实现依赖关系的解耦,则是除了实现业务逻辑之外留给设计师的任务。


规则

三层结构的程序不是说把项目分成DAL,BLL,WebUI三个模块就叫三层了,下面几个问题在你的项目里面:
⒈ UILayer里面只有少量(或者没有)SQL语句或者存储过程调用,并且这些语句保证不会修改数据?
⒉ 如果把UILayer拿掉,你的项目还能在Interface/API的层次上提供所有功能吗?
⒊ 你的DAL可以移植到其他类似环境的项目吗?
⒋ 三个模块,可以分别运行于不同的服务器吗?
如果不是所有答案都为YES,那么你的项目还不能算是严格意义上的三层程序. 三层程序有一些需要约定遵守的规则:
⒈ 最关键的,UI层只能作为一个外壳,不能包含任何业务逻辑(BizLogic)的处理过程
⒉ 设计时应该从BLL出发,而不是UI出发. BLL层在API上应该实现所有BizLogic,以面向对象的方式
⒊ 不管数据层是一个简单的SqlHelper也好,还是带有Mapping过的Classes也好,应该在一定的抽象程度上做到系统无关
⒋ 不管使用COM+(Enterprise Service),还是Remoting,还是WebService之类的远程对象技术,不管部署的时候是不是真的分别部署到不同的服务器上,最起码在设计的时候要做这样的考虑,更远的,还得考虑多台服务器通过负载均衡作集群
所以考虑一个项目是不是应该应用三层/多层设计时,先得考虑下是不是真的需要? 实际上大部分程序就开个WebApplication就足够了,完全没必要作的这么复杂. 而多层结构,是用于解决真正复杂的项目需求的。


优点

1、开发人员可以只关注整个结构中的其中某一层;
2、可以很容易的用新的实现来替换原有层次的实现;
3、可以降低层与层之间的依赖;
4、有利于标准化;
5、利于各层逻辑的复用。
6、结构更加的明确
7、在后期维护的时候,极大地降低了维护成本和维护

缺点

1、降低了系统的性能。这是不言而喻的。如果不采用分层式结构,很多业务可以直接造访数据库,以此获取相应的数据,如今却必须通过中间层来完成。
2、有时会导致级联的修改。这种修改尤其体现在自上而下的方向。如果在表示层中需要增加一个功能,为保证其设计符合分层式结构,可能需要在相应的业务逻辑层和数据访问层中都增加相应的代码。
3、增加了开发成本。

MVC与三层架构对比

MVC(模型Model-视图View-控制器Controller)是一种架构模式,可以用它来创建在域对象和UI表示层对象之间的区分。
同样是架构级别的,相同的地方在于他们都有一个表现层,但是他们不同的地方在于其他的两个层。
在三层架构中没有定义Controller的概念。这是最不同的地方。而MVC也没有把业务的逻辑访问看成两个层,这是采用三层架构或MVC搭建程序最主要的区别。当然了。在三层中也提到了Model,但是三层架构中Model的概念与MVC中Model的概念是不一样的,“三层”中典型的Model层是以实体类构成的,而MVC里,则是由业务逻辑与访问数据组成的。

内聚与耦合知识补充

作者:在好
链接:https://www.zhihu.com/question/20821697/answer/102234360

  • ·内聚

  • 内聚,通俗的来讲,就是自己的东西自己保管,自己的事情自己做。
  • 经典理论告诉我们,程序的两大要素:一个是数据(data),一个是操作(opration)。而 PASCAL之父Nicklaus Wirth则进一步提出了“程序 = 数据结构 + 算法”的著名公式。虽然提法上有所差异,但是其根本内涵却是一致的,微妙的差别在于,“数据 + 操作”是微观的视域,“数据结构 + 算法”则是中观的视域。而在宏观的视域下,我认为“程序 = 对象 + 消息”。对象是什么?对象就是保管好自己的东西,做好自己的事情的程序模块——这就是内聚!传统的面向过程编程方法由于割裂了数据结构和算法,使得软件的内聚性普遍低迷,曾一度引发了软件危机。试想,大家都自己的东西不好好保管,自己的事情也不好好做,不引发危机才怪呢!当然,对象的内聚只是内聚的一个层次,在不同的尺度下其实都有内聚的要求,比如方法也要讲内聚,架构也要讲内聚。
  • 《周易·彖传》中讲“乾道变化,各正性命,保合太和,乃利贞”,就是要求每一个个体因循着各自的禀赋而努力成就各自的品性,然后各自保全,彼此和合,最终达成宇宙的完满状态。《论语·宪问》中,子路问君子。子曰:“修己以敬。”曰:“如斯而已乎?”曰:“修己以安人”,更是明确的教导我们要不断提高自身的内聚性,最大限度地减少给他人造成的麻烦,从而达到安人、安百姓、安天下的目标。我想,成长的过程就是一个不断提升内聚的过程。“自己的东西自己保管,自己的事情自己做”,这些孩提时代的教诲,放到今天仍能让不少“大人”脸红不已。太多的人保管不好自己的“东西”,保管不好自己的身体,保管不好自己的婚姻,更保管不好自己如蛛丝般震颤飘荡的狂乱的心。至于做好自己的事情,则更是惘然,甚至很多人连自己的事情是什么都搞不清楚,因此浑浑噩噩,饱食终日。内聚,是一个值得我们好好反思的问题。
  • ·依赖·耦合

  • 在面向对象编程中,对象自身是内聚的,是保管好自己的数据,完成好自己的操作的,而对外界呈现出自己的状态和行为。但是,没有绝对的自力更生,对外开放也是必要的!一个对象,往往需要跟其他对象打交道,既包括获知其他对象的状态,也包括仰赖其他对象的行为,而一旦这样的事情发生时,我们便称该对象依赖于另一对象。只要两个对象之间存在一方依赖一方的关系,那么我们就称这两个对象之间存在耦合。 比如妈妈和baby,妈妈要随时关注baby的睡、醒、困、哭、尿等等状态,baby则要仰赖妈妈的喂奶、哄睡、换纸尿裤等行为,从程序的意义上说,二者互相依赖,因此也存在耦合。首先要说,耦合是必要的。我们来看以下这个实验。

  • 【王阳明与山中之花


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    由于王阳明这个对象不依赖山花这个对象,又没有其他的方式来获知山花的盛开状态,所以他要么选择不说,要么瞎说,但不说编译是通不过,而瞎说作为王阳明来讲也是通不过的,所以这个系统是无法成立的。要想系统成立,必须要这样写:


            public bool AdmireFlowers()
            {
                return flower.IsBloomed; ; 
            }
    

    无论这个山花对象是怎么来的,作为参数传入还是作为属性设置、还是在内部构造出来,总之,王阳明与山花之间发生了依赖,二者之间产生了耦合。 当然,这是一个很浅显的问题。有趣的是王阳明对此事的看法:“你未看花时,花与你同寂;你来看花,花于你则一时分明起来。可见心外无物!”王阳明讲的是对的!“心外无物”翻译技术语言是这样的:不存在耦合的两个对象必然拿不到对方的引用!

    ·耦合度·解耦和

    耦合的程度就是耦合度,也就是双方依赖的程度。上文所说的妈妈和baby就是强耦合。而你跟快递小哥之间则是弱耦合。一般来说耦合度过高并不是一件好事。就拿作为IT精英的你来说吧,上级随时敦促你的工作进度,新手频繁地需要你指导问题,隔三差五还需要参加酒局饭局,然后还要天天看领导的脸色、关注老婆的心情,然后你还要关注代码中的bug 、bug、bug,和需求的变化、变化、变化,都够焦头烂额了,还猝不及防的要关注眼睛、颈椎、前列腺和头发的状态,然后你再炒个股,这些加起来大概就是个强耦合了。从某种意义上来说,耦合天生就与*为敌,无论是其他对象依赖于你,还是你依赖其他对象。比如有人嗜烟、酗酒,你有多依赖它们就有多不*;比如有人家里生了七八个娃,还有年迈的父母、岳父母,他们有多依赖你,你就有多不*。所以老子这样讲:“五音令人耳聋,五色令人目盲,驰骋狩猎令人心发狂,难得之货令人行妨。”卢梭也是不无悲凉的说“人生而*,却又无往而不在枷锁中”。因此,要想*,就必须要降低耦合,而这个过程就叫做解耦和。

    ·依赖倒置(Dependence Inversion Principle)

    解耦和最重要的原则就是依赖倒置原则:

    高层模块不应该依赖底层模块,他们都应该依赖抽象。抽象不应该依赖于细节,细节应该依赖于抽象。

    《资本论》中都曾阐释依赖倒转原则——在商品经济的萌芽时期,出现了物物交换。假设你要买一个IPhone,卖IPhone的老板让你拿一头猪跟他换,可是你并没有养猪,你只会编程。所以你找到一位养猪户,说给他做一个养猪的APP来换他一头猪,他说换猪可以,但是得用一条金项链来换——所以这里就出现了一连串的对象依赖,从而造成了严重的耦合灾难。解决这个问题的最好的办法就是,买卖双发都依赖于抽象——也就是货币——来进行交换,这样一来耦合度就大为降低了。

    再举一个编程中的依赖倒置的例子。我们知道,在通信中,消息的收发和消息的处理往往密不可分。就一般的通信框架而言,消息的收发通常是已经实现了的,而消息的处理则是需要用户来自定义完成的。先看一个正向依赖的例子:轻量级通信引擎StriveEngine。tcpServerEngine是StriveEngine.dll提供通信引擎,它发布有一个MessageReceived事件。假设我定义了一个CustomizeHandler类来用于消息处理,那么CustomizeHandler的内部需要预定tcpServerEngine的MessageReceived事件,因此customizeHandler依赖于tcpServerEngine,这就是一个普通的依赖关系,也就是高层模块依赖于低层模块。

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    ESFramework通信框架应用了依赖倒转原则。ESFramework定义了一个IcustomizeHandler接口,用户在进行消息处理时,实现该接口,然后将其注入到rapidPassiveEngine客户端通信引擎之中。


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    很明显,相比于上一个例子,这里的依赖关系变成了rapidPassiveEngine依赖于customizeHandler,也就是说依赖关系倒置了过来,上层模块不再依赖于底层模块,而是它们共同依赖于抽象。rapidPassiveEngine依赖的是IcustomizeHandler接口类型的参数,customizeHandler同样是以实现的接口的方式依赖于IcustomizeHandler——这就是一个依赖倒置的典范。

    ·控制反转(Inversion of Control)

    控制反转跟依赖倒置是如出一辙的两个概念,当存在依赖倒置的时候往往也存在着控制反转。但是控制反转也有自己的独特内涵。

    首先我们要区分两个角色,server 跟 Client,也就是服务方和客户方。提供服务端的一方称为服务方,请求服务的一方称为客户方。我们最熟悉的例子就是分布式应用的C/S架构,服务端和客户端。其实除此之外,C/S关系处处可见。比如在TCP/IP协议栈中,我们知道,每层协议为上一层提供服务,那么这里就是一个C/S关系。当我们使用开发框架时,开发框架就是作为服务方,而我们自己编写的业务应用就是客户方。当Client调用server时,这个叫做一般的控制;而当server调用Client时,就是我们所说的控制反转,同时我们也将这个调用称为“回调”。控制反转跟依赖倒置都是一种编程思想,依赖倒置着眼于调用的形式,而控制反转则着眼于程序流程的控制权。一般来说,程序的控制权属于server,而一旦控制权交到Client,就叫控制反转。比如你去下馆子,你是Client餐馆是server。你点菜,餐馆负责做菜,程序流程的控制权属于server;而如果你去自助餐厅,程序流程的控制权就转到Client了,也就是控制反转。

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    控制反转的思想体现在诸多领域。比如事件的发布/ 订阅就是一种控制反转,GOF设计模式中也多处体现了控制反转,比如典型的模板方法模式等。而开发框架则是控制反转思想应用的集中体现。比如之前所举的ESFramework通信框架的例子,通信引擎回调用户自定义的消息处理器,这就是一个控制反转。以及ESFramework回调用户自定义的群组关系和好友关系,回调用户自定义的用户管理器以管理在线用户相关状态,回调用户自定义的登陆验证处理,等等不一而足。再比如与ESFramework一脉相承的轻量级通信引擎StriveEngine,通过回调用户自定义的通信协议来实现更加灵活的通信。

    由此我们也可以总结出开发框架与类库的区别:使用开发框架时,框架掌握程序流程的控制权,而使用类库时,则是应用程序掌握程序流程的控制权。或者说,使用框架时,程序的主循环位于框架中,而使用类库时,程序的主循环位于应用程序之中。框架会回调应用程序,而类库则不会回调应用程序。ESFramework和StriveEngine中最主要的对象都以engine来命名,我们也可以看出框架对于程序主循环的控制——它会为你把握方向、眼看前方、轻松驾驭!

    ·依赖注入(Dependency Injection)

      依赖注入与依赖倒置、控制反转的关系仍旧是一本万殊。依赖注入,就其广义而言,即是通过“注入”的方式,来获得依赖。我们知道,A对象依赖于B对象,等价于A对象内部存在对B对象的“调用”,而前提是A对象内部拿到了B对象的引用。B对象的引用的来源无非有以下几种:A对象内部创建(无论是作为字段还是作为临时变量)、构造器注入、属性注入、方法注入。后面三种方式统称为“依赖注入”,而第一种方式我也生造了一个名词,称为“依赖内生”,二者根本的差异即在于,我所依赖的对象的创建工作是否由我自己来完成。当然,这个是广义的依赖注入的概念,而我们一般不会这样来使用。我们通常使用的,是依赖注入的狭义的概念。不过,直接陈述其定义可能会过于诘屈聱牙,我们还是从具体的例子来看。

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      比如OMCS网络语音视频框架,它实现了多媒体设备(麦克风、摄像头、桌面、电子白板)的采集、编码、网络传送、解码、播放(或显示)等相关的一整套流程,可以快速地开发出视频聊天系统、视频会议系统、远程医疗系统、远程教育系统、网络监控系统等等基于网络多媒体的应用系统。然而,OMCS直接支持的是通用的语音视频设备,而在某些系统中,需要使用网络摄像头或者特殊的视频采集卡作为视频源,或者其它的声音采集设备作为音频源,OMCS则提供了扩展接口——用户自己实现这个扩展的接口,然后以“依赖注入”的方式将对象实例注入到OMCS中,从而完成对音、视频设备的扩展。

    “依赖注入”常常用于扩展,尤其是在开发框架的设计中。从某种意义上来说,任何开发框架,天生都是不完整的应用程序。因此,一个优秀的开发框架,不仅要让开发者能够重用这些久经考验的的卓越的解决方案,也要让开发者能够向框架中插入自定义的业务逻辑,从而灵活*地适应特定的业务场景的需要——也就是说要具备良好的可扩展性。比如上面提到的OMCS网络语音视频框架可应用于音、视频聊天系统、视频会议系统、远程医疗系统、远程教育系统、网络监控系统等等基于网络多媒体的应用系统;以及ESFramework通信框架能够应用于即时通讯系统,大型多人在线游戏、在线网页游戏、文件传送系统、数据采集系统、分布式OA系统等任何需要分布式通信的软件系统中——这种良好的扩展性都与“依赖注入”的使用密不可分!

    ·面向接口编程

    谈到最后,“面向接口编程”已经是呼之欲出。无论是依赖倒置、控制反转、还是依赖注入,都已经蕴含着“面向接口编程”的思想。面向接口,就意味着面向抽象。作为哲学范畴而言,规定性少称为抽象,规定性多称为具体。而接口,就是程序中的一种典型的“抽象”的形式。面向抽象,就意味着面向事物的本质规定性,摆脱感性杂多的牵绊,从而把握住“必然”——而这本身就意味着*,因为*就是对必然的认识。

    也许以上的这段论述太过“哲学”,但是“一本之理”与“万殊之理”本身就“体用不二”——总结来看,依赖倒置、控制反转、依赖注入都围绕着“解耦和”的问题,而同时自始至终又都是“面向接口编程”的方法——因此,“面向接口编程”天生就是“解耦和”的好办法。由此也印证了从“抽象”到“*”的这一段范畴的辩证衍化。

    “面向对象”与“面向接口”并非两种不同的方法学,“面向接口”其实是“面向对象”的内在要求,是其一部分内涵的集中表述。我们对于理想软件的期待常被概括为“高内聚,低耦合”,这也是整个现代软件开发方法学所追求的目标。面向对象方法学作为现代软件开发方法学的代表,本身就蕴含着“高内聚,低耦合”的思想精髓,从这个意义上来说,“面向对象”这个表述更加侧重于“高内聚”,“面向接口”的表述则更加侧重于“低耦合”——不过是同一事物的不同侧面罢了。

    除此之外,我们也能从“面向接口编程”的思想中得到“世俗”的启迪——《论语》里面讲,不患无位,患所以立;不患人之不己知,患其不能也——就是教导我们要面向“我有没有的本事?”、“我有没有能力?”这样的接口,而不是面向“我有没有搞到位子?”、“别人了不了解我?”这样的具体。依我看,这是莫大的教诲!


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