南京理工大學(xué)-設(shè)計(jì)模式在分層架構(gòu)中的應(yīng)用分析-作業(yè)模板

1、軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與模式分析論文 論文題目：設(shè)計(jì)模式在企業(yè)管理分層架構(gòu)中的應(yīng)用 學(xué) 號(hào)： XX 姓 名： XX 聯(lián)系方式： XX 設(shè)計(jì)模式在企業(yè)管理分層架構(gòu)中的應(yīng)用摘要：設(shè)計(jì)模式（Design pattern）是一套被反復(fù)使用、多數(shù)人知曉的、經(jīng)過分類編目的、代碼設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。使用設(shè)計(jì)模式是為了可重用代碼、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性。 毫無疑問，設(shè)計(jì)模式于己于他人于系統(tǒng)都是多贏的；設(shè)計(jì)模式使代碼編制真正工程化；設(shè)計(jì)模式是軟件工程的基石脈絡(luò)，如同大廈的結(jié)構(gòu)一樣。設(shè)計(jì)模式是一種抽象思想，它在對(duì)象的創(chuàng)建、組成以及行為等方面提供了一套精練的解決方案。分層架構(gòu)將某一應(yīng)用系統(tǒng)劃分成多個(gè)子任務(wù)組，每個(gè)

2、子任務(wù)組處于一個(gè)特定的抽象層次中。分析了傳統(tǒng)分層架構(gòu)存在的缺陷后，提出了將設(shè)計(jì)模式應(yīng)用到分層架構(gòu)中，解決了層與層之間以及各層內(nèi)部對(duì)象之間的高耦合問題，從而使架構(gòu)更加靈活，方便了系統(tǒng)的擴(kuò)充和維護(hù)。1.引言 層既是一種軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，也是一種軟件體系結(jié)構(gòu)模式，它有助于將應(yīng)用系統(tǒng)分成子任務(wù)組，其中每個(gè)子任務(wù)組處于一個(gè)特定的抽象層次中。但是簡(jiǎn)單的層次劃分并沒有解決對(duì)象之間的高耦合問題。將設(shè)計(jì)模式引入到分層架構(gòu)中能夠使得各層的內(nèi)部組成之間以及層與層之間的耦合度大大降低，擴(kuò)展性大大提高，這樣既有利于將復(fù)雜問題分而治之，也有利于每一層更加靈活的進(jìn)行重用。分層體系架構(gòu)使整個(gè)系統(tǒng)各部件分離，解除了“一變?nèi)珓?dòng)”

3、的困擾。2.系統(tǒng)架構(gòu)與設(shè)計(jì)模式 如果說設(shè)計(jì)模式是微觀方面的內(nèi)容，那么架構(gòu)就可以說是宏觀方面的內(nèi)容。架構(gòu)描述了軟件體系基本的結(jié)構(gòu)化組織方案，提供了一套預(yù)先定義好的子系統(tǒng)來定制它們的職責(zé)，包括用于它們之間的規(guī)則和指南。架構(gòu)的物理實(shí)現(xiàn)往往表現(xiàn)為一套詳細(xì)而準(zhǔn)確的類以及相關(guān)的配置文件，類與類之間功能各異，彼此調(diào)用，相互協(xié)作形成了對(duì)某一類重現(xiàn)問題的可重用、可擴(kuò)展的解決方案。通常情況下架構(gòu)是要針對(duì)特定平臺(tái)的，例如 MVC 在 SmallTalk 中的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)架構(gòu)，EJB是J2EE 下的一個(gè)架構(gòu)，254JavaBean 也是 Java 平臺(tái)下的架構(gòu)。 在實(shí)際基于某種架構(gòu)的應(yīng)用中通常所做的工作是擴(kuò)展該架構(gòu)中的

4、子類以及組織架構(gòu)中類的實(shí)例。經(jīng)過大量的面向?qū)ο蟮钠髽I(yè)系統(tǒng)開發(fā)之后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)不同的系統(tǒng)中會(huì)有大量相似結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。通常情況下這種相似結(jié)構(gòu)的解決方案也是相似的，而描述這種確定領(lǐng)域的相似需求和相似解決方案的工具便是設(shè)計(jì)模式。設(shè)計(jì)模式是系統(tǒng)設(shè)計(jì)師軟件開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，設(shè)計(jì)模式相對(duì)于架構(gòu)更加抽象，架構(gòu)在不同的平臺(tái)下可能呈現(xiàn)出不同的表現(xiàn)形式，有時(shí)貌似不同的架構(gòu)可能完全出于同一種設(shè)計(jì)模式。一個(gè)架構(gòu)可以看作是由多個(gè)設(shè)計(jì)模式組合成的解決方案的物理實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)模式指導(dǎo)如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)方案。3.設(shè)計(jì)模式對(duì)分層架構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)典型的企業(yè)分層系統(tǒng)架構(gòu)是將系統(tǒng)分為三層，即表示層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層。每層完成不同的工作，但它們之間又不是相

5、互獨(dú)立的，而需要彼此通信，相互協(xié)作完成整個(gè)架構(gòu)的功能。數(shù)據(jù)層向業(yè)務(wù)層提供底層數(shù)據(jù)的訪問處理功能；業(yè)務(wù)層向表示層提供業(yè)務(wù)流程控制和數(shù)據(jù)模型封裝功能，避免了表示層直接訪問數(shù)據(jù)層，使得表示與數(shù)據(jù)處理的完全分離。傳統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)的框架圖如圖 1 所示：圖1 典型的三層結(jié)構(gòu)圖 表示層是不能直接與數(shù)據(jù)層進(jìn)行通信的，而只能通過業(yè)務(wù)層與數(shù)據(jù)層進(jìn)行通信，在傳統(tǒng)的三層架構(gòu)中已經(jīng)做到了這一點(diǎn)。但是，從圖 1 不難看出傳統(tǒng)三層架構(gòu)存在的缺陷，在實(shí)際的企業(yè)系統(tǒng)中一項(xiàng)業(yè)務(wù)可能會(huì)涉及到多個(gè)數(shù)據(jù)操作，業(yè)務(wù)層與數(shù)據(jù)層的耦合度比較高，這勢(shì)必要求負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)層的每個(gè)開發(fā)人員對(duì)數(shù)據(jù)層的所有接口必須非常熟悉，才能完成各種數(shù)據(jù)操作。這不僅對(duì)業(yè)

6、務(wù)層的開發(fā)人員提出了高要求，而且在每個(gè)業(yè)務(wù)類中會(huì)充斥著大量的數(shù)據(jù)層的類。這樣一來數(shù)據(jù)層中某個(gè)部分發(fā)生變動(dòng)可能會(huì)牽扯到多個(gè)業(yè)務(wù)層類的改動(dòng)。為解決這一問題我們引入 Command 模式，在業(yè)務(wù)層與數(shù)據(jù)層之間加入命令對(duì)象層，如圖 2 所示。圖2 加入命令對(duì)象層之后的模式框架 引入 Command 模式后，雖然實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)層與數(shù)據(jù)層之間的脫耦，但是架構(gòu)中仍存在缺陷。每個(gè)表示層對(duì)象都對(duì)應(yīng)著一個(gè)業(yè)務(wù)層對(duì)象，因此在系統(tǒng)中可能就存在大量的業(yè)務(wù)類，而這些業(yè)務(wù)類中可能有許多功能相似的部分，使得這些相似的功能普遍存在于大量的業(yè)務(wù)類中。如此設(shè)計(jì)的缺陷也就暴露出來，相似功能分別由不同人員重復(fù)開發(fā)，一是造成了資源的浪費(fèi)，更

7、主要的是給系統(tǒng)的維護(hù)和擴(kuò)充帶來極大的不便，如果某一業(yè)務(wù)功能需要擴(kuò)充或者變動(dòng)，那么與此相關(guān)的所有業(yè)務(wù)類都要進(jìn)行改變。為了使表示層與業(yè)務(wù)層之間的聯(lián)系變得松散，我們引入 Façade（門面）模式，在這兩層之間加入一個(gè)門面對(duì)象層，如圖 3 所示。圖3 加入門對(duì)象層之后的模式框架如此一來便對(duì)表示層與業(yè)務(wù)層進(jìn)行了脫耦，當(dāng)某個(gè)業(yè)務(wù)發(fā)生變化時(shí)，要么改變門面中的業(yè)務(wù)對(duì)象的組合要么對(duì)業(yè)務(wù)層中的業(yè)務(wù)類進(jìn)行修改，而不需要對(duì)調(diào)用該業(yè)務(wù)對(duì)象的所有表示層對(duì)象進(jìn)行修改。這也使得系統(tǒng)更容易擴(kuò)充，當(dāng)有新業(yè)務(wù)添加時(shí)，我們只要把新的業(yè)務(wù)注冊(cè)到門面對(duì)象中，表示層就可以對(duì)其進(jìn)行透明訪問。4.設(shè)計(jì)模式在分層架構(gòu)中的實(shí)現(xiàn)上節(jié)中給出

8、了利用 Command 模式和 Façade 模式對(duì)分層體系架構(gòu)的優(yōu)化方案，在這節(jié)中將以設(shè)備管理系統(tǒng)為背景詳細(xì)闡述優(yōu)化之后的系統(tǒng)架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。設(shè)備管理系統(tǒng)包括設(shè)備的基礎(chǔ)信息管理、設(shè)備的申請(qǐng)管理、申請(qǐng)的審批管理等等業(yè)務(wù)，其中設(shè)備的申請(qǐng)包括了設(shè)備的購置申請(qǐng)、調(diào)撥申請(qǐng)、報(bào)廢申請(qǐng)。圖 4 所示的是申請(qǐng)管理的類圖。圖 4 設(shè)備申請(qǐng)管理的類圖Command 模式涉及到三個(gè)角色，即命令發(fā)出者角色、命令角色和命令接收者角色。業(yè)務(wù)層對(duì)象充當(dāng)命令發(fā)出者角色，命令對(duì)象充當(dāng)命令角色，數(shù)據(jù)層對(duì)象充當(dāng)命令接受者角色。在每個(gè)命令對(duì)象中都持有命令接收者的引用，命令對(duì)象通過調(diào)用命令接收者中的具體方法來完成相應(yīng)的命令。例

9、如，新增一條設(shè)備購置申請(qǐng)信息包括合法性驗(yàn)證、添加記錄、登記日志三個(gè)操作，我們將這三個(gè)具體的操作組合成一個(gè)命令對(duì)象。因此命令對(duì)象PurchaseCommand 的命令接收者是 PurchaseDao、LogDao 和 ValidateDao。它向業(yè)務(wù)層提供的新增購置申請(qǐng)的命令執(zhí)行接口是 addApply，在接口中會(huì)執(zhí)行命令接收者的具體指令。示例 1 給出了設(shè)備購置申請(qǐng)管理的業(yè)務(wù)類PurchaseApply 和命令類 PurchaseCommand 的主要代碼框架。示例 1：public class PurchaseApplyPurchaseCommand command;public void

10、addApply()command.addApply();public class PurchaseCommand ValidateDao dao1;PurchaseDao dao2;LogDao dao3;public void addApply()dao1.validate();/執(zhí)行命令接收者 1 中的命令dao2.add();dao3.log();/執(zhí)行命令接收者 2 中的命令 為了向表示層提供統(tǒng)一的訪問業(yè)務(wù)層的接口，上面的設(shè)計(jì)方案中在表示層與業(yè)務(wù)層之間加入了一個(gè)門面層。表示層對(duì)象只要告訴門面所要完成的業(yè)務(wù)即可，而不必再關(guān)心操作具體是如何實(shí)現(xiàn)的。門面模式涉及到了三個(gè)角色，即訪問門面的客

11、戶角色、門面角色 、子系統(tǒng)角色。在上面設(shè)計(jì)方案中充當(dāng)三個(gè)角色的分別是表示層對(duì)象、門面對(duì)象、業(yè)務(wù)層對(duì)象。門面對(duì)象持有所有業(yè)務(wù)對(duì)象的引用，它會(huì)根據(jù)表示層的不同請(qǐng)求將不同的業(yè)務(wù)對(duì)象進(jìn)行組合來完成相應(yīng)的業(yè)務(wù)。示例 2 給出了門面對(duì)象的主要代碼框架。示例 2：public class Facadepublic void execute()switch(business)case “purchase”:if(operation.equals(“add”)PurchaseApply.addApply();if(operation.equals(“update”)break;case “exchange”:i

12、f(operation.equals(“add”)ExchangeApply.addApply();if(operation.equals(“update”)break;case “reject”:從門面對(duì)象的代碼可以看出，當(dāng)有新的業(yè)務(wù)添加到系統(tǒng)時(shí)所做的工作就是，編寫新業(yè)務(wù)類并在門面對(duì)象中進(jìn)行登記，然后再與相應(yīng)的其他業(yè)務(wù)進(jìn)行組合調(diào)用就可以滿足需求，而沒有對(duì)已有的業(yè)務(wù)類進(jìn)行大量修改。這樣就很輕松的實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的擴(kuò)充。5.結(jié)論雖然分層會(huì)增加代碼程序的復(fù)雜性，但是使得整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)架更加清晰明了，更加易于理解。因?yàn)橄到y(tǒng)被嚴(yán)格地分層，如果某一天某個(gè)功能的業(yè)務(wù)邏輯發(fā)生變化，只要更新業(yè)務(wù)邏輯層就行，不需要驚動(dòng)其他層，同樣道理，如果其他層發(fā)生了變化的話，也不會(huì)影響其他層，使得系統(tǒng)穩(wěn)定性增加。系統(tǒng)的分層使得各部分各負(fù)其責(zé)，避免了“一變?nèi)珓?dòng)”，也方便了開發(fā)人員的分工，發(fā)揮各自的長(zhǎng)處。將設(shè)計(jì)模式貫穿于整個(gè)架構(gòu)中，能使架構(gòu)的各部分更好地通信、更有效地協(xié)調(diào)工作。同時(shí)設(shè)計(jì)模式在各層中的應(yīng)用使得整個(gè)架構(gòu)更容易擴(kuò)充、更