【正文】 PetShop的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計一、PetShop的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計在軟件體系架構(gòu)設(shè)計中，分層式結(jié)構(gòu)是最常見，也是最重要的一種結(jié)構(gòu)。微軟推薦的分層式結(jié)構(gòu)一般分為三層，從下至上分別為：數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)邏輯層（又或成為領(lǐng)域?qū)樱⒈硎緦?，如圖所示：圖一：三層的分層式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)訪問層：有時候也稱為是持久層，其功能主要是負責(zé)數(shù)據(jù)庫的訪問。簡單的說法就是實現(xiàn)對數(shù)據(jù)表的Select，Insert，Update，Delete的操作。如果要加入ORM的元素，那么就會包括對象和數(shù)據(jù)表之間的mapping，以及對象實體的持久化。在PetShop的數(shù)據(jù)訪問層中，并沒有使用ORM，從而導(dǎo)致了代碼量的增加，可以看作是整個設(shè)計實現(xiàn)中的一大敗筆。業(yè)務(wù)邏輯層：是整個系統(tǒng)的核心，它與這個系統(tǒng)的業(yè)務(wù)（領(lǐng)域）有關(guān)。以PetShop為例，業(yè)務(wù)邏輯層的相關(guān)設(shè)計，均和網(wǎng)上寵物店特有的邏輯相關(guān)，例如查詢寵物，下訂單，添加寵物到購物車等等。如果涉及到數(shù)據(jù)庫的訪問，則調(diào)用數(shù)據(jù)訪問層。表示層：是系統(tǒng)的UI部分，負責(zé)使用者與整個系統(tǒng)的交互。在這一層中，理想的狀態(tài)是不應(yīng)包括系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯。表示層中的邏輯代碼，僅與界面元素有關(guān)。在PetShop中，因此包含了許多Web控件和相關(guān)邏輯。分層式結(jié)構(gòu)究竟其優(yōu)勢何在？Martin Fowler在《Patterns of Enterprise Application Architecture》一書中給出了答案：開發(fā)人員可以只關(guān)注整個結(jié)構(gòu)中的其中某一層；可以很容易的用新的實現(xiàn)來替換原有層次的實現(xiàn)；可以降低層與層之間的依賴；有利于標(biāo)準(zhǔn)化；利于各層邏輯的復(fù)用。概括來說，分層式設(shè)計可以達至如下目的：分散關(guān)注、松散耦合、邏輯復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)定義。一個好的分層式結(jié)構(gòu)，可以使得開發(fā)人員的分工更加明確。一旦定義好各層次之間的接口，負責(zé)不同邏輯設(shè)計的開發(fā)人員就可以分散關(guān)注，齊頭并進。例如UI人員只需考慮用戶界面的體驗與操作，領(lǐng)域的設(shè)計人員可以僅關(guān)注業(yè)務(wù)邏輯的設(shè)計，而數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員也不必為繁瑣的用戶交互而頭疼了。每個開發(fā)人員的任務(wù)得到了確認，開發(fā)進度就可以迅速的提高。松散耦合的好處是顯而易見的。如果一個系統(tǒng)沒有分層，那么各自的邏輯都緊緊糾纏在一起，彼此間相互依賴，誰都是不可替換的。一旦發(fā)生改變，則牽一發(fā)而動全身，對項目的影響極為嚴重。降低層與層間的依賴性，既可以良好地保證未來的可擴展，在復(fù)用性上也是優(yōu)勢明顯。每個功能模塊一旦定義好統(tǒng)一的接口，就可以被各個模塊所調(diào)用，而不用為相同的功能進行重復(fù)地開發(fā)。進行好的分層式結(jié)構(gòu)設(shè)計，標(biāo)準(zhǔn)也是必不可少的。只有在一定程度的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)上，這個系統(tǒng)才是可擴展的，可替換的。而層與層之間的通信也必然保證了接口的標(biāo)準(zhǔn)化?！敖馃o足赤，人無完人”，分層式結(jié)構(gòu)也不可避免具有一些缺陷：降低了系統(tǒng)的性能。這是不言而喻的。如果不采用分層式結(jié)構(gòu)，很多業(yè)務(wù)可以直接造訪數(shù)據(jù)庫，以此獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，如今卻必須通過中間層來完成。有時會導(dǎo)致級聯(lián)的修改。這種修改尤其體現(xiàn)在自上而下的方向。如果在表示層中需要增加一個功能，為保證其設(shè)計符合分層式結(jié)構(gòu)，可能需要在相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層中都增加相應(yīng)的代碼。前面提到，也就是說，它應(yīng)是一個BS系統(tǒng)。，標(biāo)準(zhǔn)的BS分層式結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖二：.Net中標(biāo)準(zhǔn)的BS分層式結(jié)構(gòu)隨著PetShop版本的更新，其分層式結(jié)構(gòu)也在不斷的完善，就沒有采用標(biāo)準(zhǔn)的三層式結(jié)構(gòu)，如圖三：圖三：PetShop 從圖中我們可以看到，并沒有明顯的數(shù)據(jù)訪問層設(shè)計。這樣的設(shè)計雖然提高了數(shù)據(jù)訪問的性能，但也同時導(dǎo)致了業(yè)務(wù)邏輯層與數(shù)據(jù)訪問的職責(zé)混亂。一旦要求支持的數(shù)據(jù)庫發(fā)生變化，或者需要修改數(shù)據(jù)訪問的邏輯，由于沒有清晰的分層，會導(dǎo)致項目作大的修改。而隨著硬件系統(tǒng)性能的提高，以及充分利用緩存、異步處理等機制，分層式結(jié)構(gòu)所帶來的性能影響幾乎可以忽略不計。，將數(shù)據(jù)訪問邏輯作為單獨的一層獨立出來：圖四：PetShop ，但在性能上作了一定的改進，引入了緩存和異步處理機制， ，：圖五：PetShop ，其核心的內(nèi)容并沒有發(fā)生變化。在數(shù)據(jù)訪問層（DAL）中，仍然采用DAL Interface抽象出數(shù)據(jù)訪問邏輯，并以DAL Factory作為數(shù)據(jù)訪問層對象的工廠模塊。對于DAL Interface而言，分別有支持MSSQL的SQL Server DAL和支持Oracle的Oracle DAL具體實現(xiàn)。而Model模塊則包含了數(shù)據(jù)實體對象。其詳細的模塊結(jié)構(gòu)圖如下所示：圖六：數(shù)據(jù)訪問層的模塊結(jié)構(gòu)圖可以看到，在數(shù)據(jù)訪問層中，完全采用了“面向接口編程”思想。抽象出來的IDAL模塊，脫離了與具體數(shù)據(jù)庫的依賴，從而使得整個數(shù)據(jù)訪問層利于數(shù)據(jù)庫遷移。DALFactory模塊專門管理DAL對象的創(chuàng)建，便于業(yè)務(wù)邏輯層訪問。SQLServerDAL和OracleDAL模塊均實現(xiàn)IDAL模塊的接口，其中包含的邏輯就是對數(shù)據(jù)庫的Select，Insert，Update和Delete操作。因為數(shù)據(jù)庫類型的不同，對數(shù)據(jù)庫的操作也有所不同，代碼也會因此有所區(qū)別。此外，抽象出來的IDAL模塊，除了解除了向下的依賴之外，對于其上的業(yè)務(wù)邏輯層，同樣僅存在弱依賴關(guān)系，如下圖所示：圖七：業(yè)務(wù)邏輯層的模塊結(jié)構(gòu)圖圖七中BLL是業(yè)務(wù)邏輯層的核心模塊，它包含了整個系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)。在業(yè)務(wù)邏輯層中，不能直接訪問數(shù)據(jù)庫，而必須通過數(shù)據(jù)訪問層。注意圖中對數(shù)據(jù)訪問業(yè)務(wù)的調(diào)用，是通過接口模塊IDAL來完成的。既然與具體的數(shù)據(jù)訪問邏輯無關(guān)，則層與層之間的關(guān)系就是松散耦合的。如果此時需要修改數(shù)據(jù)訪問層的具體實現(xiàn)，只要不涉及到IDAL的接口定義，那么業(yè)務(wù)邏輯層就不會受到任何影響。畢竟，具體實現(xiàn)的SQLServerDAL和OracalDAL根本就與業(yè)務(wù)邏輯層沒有半點關(guān)系。因為在PetShop 。插入訂單的策略可以分為同步和異步，兩者的插入策略明顯不同，但對于調(diào)用者而言，插入訂單的接口是完全一樣的，所以PetShop 。雖然在IBLLStrategy模塊中，僅僅是簡單的IOrderStategy，但同時也給出了一個范例和信息，那就是在業(yè)務(wù)邏輯的處理中，如果存在業(yè)務(wù)操作的多樣化，或者是今后可能的變化，均應(yīng)利用抽象的原理?；蛘呤褂媒涌?，或者使用抽象類，從而脫離對具體業(yè)務(wù)的依賴。不過在PetShop中，由于業(yè)務(wù)邏輯相對簡單，這種思想體現(xiàn)得不夠明顯。也正因為此，PetShop將核心的業(yè)務(wù)邏輯都放到了一個模塊BLL中，并沒有將具體的實現(xiàn)和抽象嚴格的按照模塊分開。所以表示層和業(yè)務(wù)邏輯層之間的調(diào)用關(guān)系，其耦合度相對較高：圖八：表示層的模塊結(jié)構(gòu)圖在圖五中，各個層次中還引入了輔助的模塊，如數(shù)據(jù)訪問層的Messaging模塊，是為異步插入訂單的功能提供，采用了MSMQ（Microsoft Messaging Queue）技術(shù)。而表示層的CacheDependency則提供緩存功能。這些特殊的模塊，我會在此后的文章中詳細介紹。PetShop數(shù)據(jù)訪問層之?dāng)?shù)據(jù)庫訪問設(shè)計PetShop數(shù)據(jù)訪問層之?dāng)?shù)據(jù)庫訪問設(shè)計Filed under: Design amp。 Pattern — bruce zhang @ 1:50 pm 《解剖PetShop》系列之二二、PetShop數(shù)據(jù)訪問層之?dāng)?shù)據(jù)庫訪問設(shè)計在系列一中，我從整體上分析了PetShop的架構(gòu)設(shè)計，并提及了分層的概念。從本部分開始，我將依次對各層進行代碼級的分析，以求獲得更加細致而深入的理解。在PetShop ， ，所以數(shù)據(jù)層的內(nèi)容也更加的廣泛和復(fù)雜，包括：數(shù)據(jù)庫訪問、Messaging、MemberShip、Profile四部分。在系列二中，我將介紹有關(guān)數(shù)據(jù)庫訪問的設(shè)計。在PetShop中，系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)庫對象分為兩類：一是數(shù)據(jù)實體，對應(yīng)數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)的數(shù)據(jù)表。它們沒有行為，僅用于表現(xiàn)對象的數(shù)據(jù)。這些實體類都被放到Model程序集中，例如數(shù)據(jù)表Order對應(yīng)的實體類OrderInfo，其類圖如下：這些對象并不具有持久化的功能，簡單地說，它們是作為數(shù)據(jù)的載體，便于業(yè)務(wù)邏輯針對相應(yīng)數(shù)據(jù)表進行讀/寫操作。雖然這些類的屬性分別映射了數(shù)據(jù)表的列，而每一個對象實例也恰恰對應(yīng)于數(shù)據(jù)表的每一行，但這些實體類卻并不具備對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫訪問能力。由于數(shù)據(jù)訪問層和業(yè)務(wù)邏輯層都將對這些數(shù)據(jù)實體進行操作，因此程序集Model會被這兩層的模塊所引用。第二類數(shù)據(jù)庫對象則是數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)邏輯對象。這里所指的業(yè)務(wù)邏輯，并非業(yè)務(wù)邏輯層意義上的領(lǐng)域（domain）業(yè)務(wù)邏輯（從這個意義上，我更傾向于將業(yè)務(wù)邏輯層稱為“領(lǐng)域邏輯層”），一般意義上說，這些業(yè)務(wù)邏輯即為基本的數(shù)據(jù)庫操作，包括Select，Insert，Update和Delete。由于這些業(yè)務(wù)邏輯對象，僅具有行為而與數(shù)據(jù)無關(guān)，因此它們均被抽象為一個單獨的接口模塊IDAL，例如數(shù)據(jù)表Order對應(yīng)的接口IOrder：將數(shù)據(jù)實體與相關(guān)的數(shù)據(jù)庫操作分離出來，符合面向?qū)ο蟮木瘛Ｊ紫?，它體現(xiàn)了“職責(zé)分離”的原則。將數(shù)據(jù)實體與其行為分開，使得兩者之間依賴減弱，當(dāng)數(shù)據(jù)行為發(fā)生改變時，并不影響Model模塊中的數(shù)據(jù)實體對象，避免了因一個類職責(zé)過多、過大，從而導(dǎo)致該類的引用者發(fā)生“災(zāi)難性”的影響。其次，它體現(xiàn)了“抽象”的精神，或者說是“面向接口編程”的最佳體現(xiàn)。抽象的接口模塊IDAL，與具體的數(shù)據(jù)庫訪問實現(xiàn)完全隔離。這種與實現(xiàn)無關(guān)的設(shè)計，保證了系統(tǒng)的可擴展性，同時也保證了數(shù)據(jù)庫的可移植性。在PetShop中，可以支持SQL Server和Oracle，那么它們具體的實現(xiàn)就分別放在兩個不同的模塊SQLServerDAL、OracleDAL中。以O(shè)rder為例，在SQLServerDAL、OracleDAL兩個模塊中，有不同的實現(xiàn)，但它們同時又都實現(xiàn)了IOrder接口，如圖：從數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)來看，PetShop體現(xiàn)出了沒有ORM框架的臃腫與丑陋。由于要對數(shù)據(jù)表進行Insert和Select操作，以SQL Server為例，就使用了SqlCommand，SqlParameter，SqlDataReader等對象，以完成這些操作。尤其復(fù)雜的是Parameter的傳遞，在PetShop中，使用了大量的字符串常量來保存參數(shù)的名稱。此外，PetShop還專門為SQL Server和Oracle提供了抽象的Helper類，包裝了一些常用的操作，如ExecuteNonQuery、ExecuteReader等方法。在沒有ORM的情況下，使用Helper類是一個比較好的策略，利用它來完成數(shù)據(jù)庫基本操作的封裝，可以減少很多和數(shù)據(jù)庫操作有關(guān)的代碼，這體現(xiàn)了對象復(fù)用的原則。PetShop將這些Helper類統(tǒng)一放到DBUtility模塊中，不同數(shù)據(jù)庫的Helper類暴露的方法基本相同，只除了一些特殊的要求，例如Oracle中處理bool類型的方式就和SQL Server不同，從而專門提供了OraBit和OraBool方法。此外，Helper類中的方法均為static方法，以利于調(diào)用。OracleHelper的類圖如下：對于數(shù)據(jù)訪問層來說，最頭疼的是SQL語句的處理。在早期的CS結(jié)構(gòu)中，由于未采用三層式架構(gòu)設(shè)計，數(shù)據(jù)訪問層和業(yè)務(wù)邏輯層是緊密糅合在一起的，因此，SQL語句遍布與系統(tǒng)的每一個角落。這給程序的維護帶來極大的困難。此外，由于Oracle使用的是PLSQL，而SQL Server和Sybase等使用的是TSQL，兩者雖然都遵循了標(biāo)準(zhǔn)SQL的語法，但在很多細節(jié)上仍有區(qū)別，如果將SQL語句大量的使用到程序中，無疑為可能的數(shù)據(jù)庫移植也帶來了困難。最好的方法是采用存儲過程。這種方法使得程序更加整潔，此外，由于存儲過程可以以數(shù)據(jù)庫腳本的形式存在，也便于移植和修改。但這種方式仍然有缺陷。一是存儲過程的測試相對困難。雖然有相應(yīng)的調(diào)試工具，但比起對代碼的調(diào)試而言，仍然比較復(fù)雜且不方便。二是對系統(tǒng)的更新帶來障礙。如果數(shù)據(jù)庫訪問是由程序完成，我們僅需要在修改程序后，將重新編譯的程序集xcopy到部署的服務(wù)器上即可。如果使用了存儲過程，出于安全的考慮，必須有專門的DBA重新運行存儲過程的腳本，部署的方式受到了限制。我曾經(jīng)在一個項目中，利用一個專門的表來存放SQL語句。如要使用相關(guān)的SQL語句，就利用關(guān)鍵字搜索獲得對應(yīng)語句。這種做法近似于存儲過程的調(diào)用，但卻避免了部署上的問題。然而這種方式卻在性能上無法得到保證。它僅適合于SQL語句較少的場景。不過，利用良好的設(shè)計，我們可以為各種業(yè)務(wù)提供不同的表來存放SQL語句。同樣的道理，這些SQL語句也可以存放到XML文件中，更有利于系統(tǒng)的擴展或修改。不過前提是，我們需要為它提供專門的SQL語句管理工具。SQL語句的使用無法避免，如何更好的應(yīng)用SQL語句也無定論，但有一個原則值得我們遵守，就是“應(yīng)該盡量讓SQL語句盡存在于數(shù)據(jù)訪問層的具體實現(xiàn)中”。當(dāng)然，如果應(yīng)用ORM，那么一切就變得不同了。因為ORM框架已經(jīng)為數(shù)據(jù)訪問提供了基本的Select，Insert，Update和Delete操作了。例如在NHibernate中，我們可以直接調(diào)用ISession對象的Save方法，來Insert（或者說是Create）一個數(shù)據(jù)實體對象：public void Insert(OrderInfo order){ ISession s = ()。 ITransaction trans = null。 try { trans = ()。 ( order)。 ()。 } finally { ()。 }}沒有SQL語句，也沒有那些煩人的Parameters，甚至不需要專門去考慮事務(wù)。此外，這樣的設(shè)計，也是與數(shù)據(jù)庫無關(guān)的，NHibernate可以通過Dialect（方言）的機制支持不同的數(shù)據(jù)庫。唯一要做的是，我們需要為OrderInfo定義hbm文件。當(dāng)然，ORM框架并非是萬能的，面對紛繁復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯，它并不能完全消滅SQL語句，以及替代復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫訪問邏輯，但它卻很好的體現(xiàn)了“80/20（或90/10）法則”（也被稱為“帕累托法則”），也就是說：花比較少（10%20%）的力氣就可以解決大部分（80%90%）的問題，而要解決剩下的少部分問題則需要多得多的努力。至少，那些在數(shù)據(jù)訪問層中占據(jù)了絕大部分的CRUD操作，通過利用ORM框架，我們就僅需要付出極少數(shù)時間和精力來解決它們了。這無疑縮短了整個項目開發(fā)的周期。還是回到對PetShop的討論上來?，F(xiàn)在我們已經(jīng)有了數(shù)據(jù)實體，數(shù)據(jù)對象的抽象接口和實現(xiàn)，可以說有關(guān)數(shù)據(jù)庫訪問的主體就已經(jīng)完成了。留待我們的還有兩個問題需要解決：數(shù)據(jù)對象創(chuàng)建的管理利于數(shù)據(jù)庫的移植在PetShop中，要創(chuàng)建的數(shù)據(jù)對象包括Order，Product，Category，Inventory，Item。在前面的設(shè)計中，這些對象已經(jīng)被抽象為對應(yīng)的接口，而其實現(xiàn)則根據(jù)數(shù)據(jù)庫的不同而有所不同。也就是說，創(chuàng)建的對象有多種類別，而每種類別又有不同的實現(xiàn)，這是典型的抽象工廠模式的應(yīng)用場景。而上面所述的兩個問題，也都可以通過抽象工廠模式來解決。標(biāo)準(zhǔn)的抽象工廠模式類圖如下：例如，創(chuàng)建SQL Server的Order對象如下：PetShopFactory factory = new SQLServerFactory()。IOrder = ()。要考慮到數(shù)據(jù)庫的可移植性，則factory必須作為一個全局變量，并在主程序運行時被實例化。但這樣的設(shè)計雖然已經(jīng)達到了“封裝變化”的目的，但在創(chuàng)建PetShopFactory對象時，仍不可避免的出現(xiàn)了具體的類SQLServerFactory，也即是說，程序在這個層面上產(chǎn)生了與SQLServerFactory的強依賴。一旦整個系統(tǒng)要求支持Oracle，那么還需要修改這行代碼為：PetShopFactory factory = new OracleFactory()。修改代碼的這種行為顯然是不可接受的。解決的辦法是“依賴注入”?！耙蕾囎⑷搿钡墓δ芡ǔＪ怯脤ｉT的IoC容器提供的，在Java平臺下，這樣的容器包括Spring，PicoContainer等。不過，在PetShop系統(tǒng)中，并不需要專門的容器來實現(xiàn)“依賴注入”，簡單的做法還是利用配置文件和反射功能來實現(xiàn)。也就是說，配置好具體的Factory對象的完整的類名。然而，當(dāng)我們利用配置文件和反射功能時，具體工廠的創(chuàng)建就顯得有些“畫蛇添足”了，我們完全可以在配置文件中，直接指向具體的數(shù)據(jù)庫對象實現(xiàn)類。那么，抽象工廠模式中的相關(guān)工廠就可以簡化為一個工廠類了，所