1 引言
傳統(tǒng)軟件應(yīng)用系統(tǒng)一般采用3層應(yīng)用框架，業(yè)務(wù)邏輯層代碼中混雜各種數(shù)據(jù)庫(kù)" title="數(shù)據(jù)庫(kù)">數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用語(yǔ)句，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、可復(fù)用性和可維護(hù)性。
設(shè)計(jì)可復(fù)用的面向?qū)ο筌浖泻芏嚯y點(diǎn)。如找到相關(guān)對(duì)象；以適當(dāng)?shù)牧６葘⑵錃w類；定義類的接口和繼承層次，建立對(duì)象之間的基本關(guān)系；要對(duì)現(xiàn)在的問題有針對(duì)性，同時(shí)對(duì)將來(lái)的問題和需求也有足夠的通用性；避免重復(fù)設(shè)計(jì)或盡可能少做重復(fù)設(shè)計(jì)等。
采用設(shè)計(jì)模式" title="設(shè)計(jì)模式">設(shè)計(jì)模式可有效解決這些難點(diǎn)，從而簡(jiǎn)單方便地復(fù)用成功的設(shè)計(jì)和體系結(jié)構(gòu)。通過采用設(shè)計(jì)模式，能大大提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、可重用性和可維護(hù)性，并能降低系統(tǒng)開發(fā)難度，提高開發(fā)效率。設(shè)計(jì)模式已成為當(dāng)前乃至今后軟件工程研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)，并被認(rèn)為是繼OOP技術(shù)之后的又一重大突破。
首先簡(jiǎn)要介紹設(shè)計(jì)模式，然后分析傳統(tǒng)3層架構(gòu)開發(fā)模型的優(yōu)缺點(diǎn)，充分考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，可復(fù)用性，可維護(hù)性，從軟件設(shè)計(jì)模式角度提出改進(jìn)方法，并給出研究實(shí)例。
2 設(shè)計(jì)模式
每一個(gè)模式描述一個(gè)在不斷重復(fù)發(fā)生的問題，以及該問題解決方案的核心。這樣就能多次使用該方案而不必重復(fù)勞動(dòng)。設(shè)計(jì)模式是面向?qū)ο筌浖O(shè)計(jì)過程中記錄的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，用一系列類結(jié)構(gòu)和對(duì)象來(lái)具體描述其含義。設(shè)計(jì)模式通過復(fù)用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的解決方案，從而更加簡(jiǎn)單方便地復(fù)用成功的設(shè)計(jì)和體系結(jié)構(gòu)，將已證實(shí)的技術(shù)表述成設(shè)計(jì)模式也會(huì)使新系統(tǒng)開發(fā)者更加容易理解其設(shè)計(jì)思路。設(shè)計(jì)模式可幫助設(shè)計(jì)者做出有利于系統(tǒng)復(fù)用選擇，避免損害系統(tǒng)復(fù)用性，通過提供一個(gè)顯式類和對(duì)象作用關(guān)系及它們之間潛在聯(lián)系說(shuō)明規(guī)范，設(shè)計(jì)模式甚至能夠提高已有系統(tǒng)的文檔管理和系統(tǒng)維護(hù)的有效性。設(shè)計(jì)模式確定所包含的類和實(shí)例及其角色、協(xié)作方式、職責(zé)分配。通過刻畫部件靜態(tài)和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)及其之間的合作關(guān)系，設(shè)計(jì)模式成功應(yīng)用于解決商業(yè)數(shù)據(jù)處理、電子通信、圖形用戶界面、數(shù)據(jù)庫(kù)、分布式通信軟件等軟件構(gòu)造中。
3 傳統(tǒng)的3層架構(gòu)開發(fā)模型
目前，在Internet／Intranet環(huán)境中，企業(yè)級(jí)的應(yīng)用軟件系統(tǒng)大多采用3層應(yīng)用框架：表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)層(圖1)。在這種層次結(jié)構(gòu)的軟件框架中。每層為其上一層提供服務(wù)(服務(wù)提供者)，并作為其下一層的客戶(服務(wù)消費(fèi)者)，內(nèi)部的層只對(duì)相鄰的層可見，從而構(gòu)成一個(gè)具有可移植性、可擴(kuò)充性的兼容平臺(tái)。
但也存在顯著的缺點(diǎn)：在開發(fā)多個(gè)應(yīng)用軟件系統(tǒng)的過程中，不同的應(yīng)用軟件系統(tǒng)之間耦合度不是很好；層與層之間代碼混亂；訪問數(shù)據(jù)庫(kù)的方式不同，如JDBC， Hibernate或JDO，因此，在各種數(shù)據(jù)庫(kù)之間移植就需修改很多地方，業(yè)務(wù)邏輯層也需跟著修改，不能采用一致的編程模型，系統(tǒng)的可復(fù)用性、可維護(hù)性不是很理想。
4 改進(jìn)的4層架構(gòu)開發(fā)模型
基于上述分析，為提高軟件的開發(fā)效率，這里從設(shè)計(jì)模式角度出發(fā)，提出把業(yè)務(wù)邏輯層進(jìn)一步分出一層，單獨(dú)形成一個(gè)數(shù)據(jù)接口層。數(shù)據(jù)接口層屏蔽各種底層數(shù)據(jù)庫(kù)之間的差異，負(fù)責(zé)與底層數(shù)據(jù)庫(kù)之間的連接。形成4層軟件體系結(jié)構(gòu)框架，從上到下依次是：表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)接口層、數(shù)據(jù)層，如圖2所示。表示層是應(yīng)用軟件進(jìn)行人機(jī)交互的接口；業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)處理用戶的業(yè)務(wù)請(qǐng)求；數(shù)據(jù)接口層負(fù)責(zé)與底層數(shù)據(jù)庫(kù)之間的交互；數(shù)據(jù)層則負(fù)責(zé)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
4．1 DAO" title="DAO">DAO設(shè)計(jì)模式
數(shù)據(jù)接口層采用數(shù)據(jù)訪問對(duì)象DAO(Data Access Ob-iect)模式。該模式實(shí)際是Adapter模式和Bridge模式的混合體，DAO對(duì)象提供數(shù)據(jù)庫(kù)訪問的基本操作，如增加、刪除、修改、查詢等。 DAO層以面向?qū)ο蟮姆绞椒庋b數(shù)據(jù)庫(kù)操作。DAO組件完全專注于數(shù)據(jù)訪問實(shí)現(xiàn)，業(yè)務(wù)層代碼無(wú)須關(guān)心底層數(shù)據(jù)庫(kù)訪問的實(shí)現(xiàn)，從而降低了層之間的耦合。
DAO設(shè)計(jì)模式的優(yōu)點(diǎn)：
(1)DAO模式抽象出數(shù)據(jù)訪問方式，業(yè)務(wù)邏輯層訪問數(shù)據(jù)源時(shí)完全感覺不到數(shù)據(jù)源的存在。軟件工廠中有一條很重要的法則：一個(gè)對(duì)象對(duì)其他對(duì)象的了解越少越好，了解越少就意味著依賴越少，可復(fù)用性越高。
(2)DAO將數(shù)據(jù)訪問集中在獨(dú)立的一層，因?yàn)樗械臄?shù)據(jù)訪問都由DAO代理，這層獨(dú)立的DAO將數(shù)據(jù)訪問的實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)的其余部分剝離，將數(shù)據(jù)訪問集中，使得系統(tǒng)更具可維護(hù)性。
(3)DAO降低了業(yè)務(wù)邏輯層的復(fù)雜度。DAO管理復(fù)雜的數(shù)據(jù)訪問，從而簡(jiǎn)化了業(yè)務(wù)邏輯層。所有與數(shù)據(jù)訪問的實(shí)現(xiàn)有關(guān)的代碼(例如SOL語(yǔ)言等)都不寫在業(yè)務(wù)邏輯層里，業(yè)務(wù)邏輯層可集中處理業(yè)務(wù)邏輯，提高了代碼的可讀性和生產(chǎn)率。
(4)DAO有助于提升系統(tǒng)的可移植性。DAO模式通過將數(shù)據(jù)訪問劃分為抽象層和實(shí)現(xiàn)層，分離數(shù)據(jù)使用和數(shù)據(jù)訪問的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。這意味著業(yè)務(wù)層與數(shù)據(jù)訪問的底層細(xì)節(jié)無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)，可以在保持上層機(jī)構(gòu)不變的情況下，通過切換底層實(shí)現(xiàn)來(lái)修改數(shù)據(jù)訪問的具體機(jī)制，提高了系統(tǒng)的可復(fù)用性。
(5)DAO組件依賴于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)庫(kù)訪問接口，只要數(shù)據(jù)庫(kù)沒有重構(gòu)，DAO層通常無(wú)須改寫。DAO層透明地分離數(shù)據(jù)庫(kù)與業(yè)務(wù)邏輯層，業(yè)務(wù)邏輯層專注于業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)，而無(wú)須關(guān)心持久層訪問的實(shí)現(xiàn)。
(6)DAO模式的進(jìn)一步改良。由于DAO層已實(shí)現(xiàn)所有的數(shù)據(jù)訪問，業(yè)務(wù)邏輯層只需調(diào)用DAO接口，因此業(yè)務(wù)邏輯層要使用Facade模式包裝DAO。為實(shí)現(xiàn)跨數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)移植，支持不同數(shù)據(jù)訪問機(jī)制之間的可配置切換，需在DAO層引入Factorv模式、Proxy模式和Strategy模式，則可方便地在不同數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式間切換。然而，采用DAO模式，系統(tǒng)在請(qǐng)求數(shù)據(jù)端和數(shù)據(jù)服務(wù)端之間增加一層，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度；新增加的一層需要額外的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，增加了工作量；還需引入工廠甚至抽象工廠，增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。總的來(lái)說(shuō)，DAO將數(shù)據(jù)持久層與業(yè)務(wù)邏輯層分離，提高了軟件的可擴(kuò)展性，可維護(hù)性和可復(fù)用性。
4．2 DAO實(shí)現(xiàn)
DAO對(duì)象也是。Java對(duì)象，只是它們提供數(shù)據(jù)庫(kù)訪問的能力。數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問可歸納為創(chuàng)建(Create)、查詢(Read)、更新(Update)、刪除(Delete)4種基本操作，即常說(shuō)的CRUD操作。DAO模式通常與工廠模式一起使用，建議面向接口編程，為每個(gè)DAO實(shí)現(xiàn)類編寫接口，DAO調(diào)用者使用接口，而不是具體的實(shí)現(xiàn)類。當(dāng)然，DAO對(duì)象需要值對(duì)象來(lái)傳值，值對(duì)象就是普通的JavaBean。以下是一個(gè)DAO的示例。圖3為數(shù)據(jù)訪問對(duì)象設(shè)計(jì)模式的參與對(duì)象和它們之間的調(diào)用關(guān)系。圖4為該示例的詳細(xì)類圖。
該DAO示例包含文件：DAO接口類、DAO接口實(shí)現(xiàn)類、DaoFactory類、PersonBean類、DBConn類、Test類。接口里定義 DAO對(duì)象必須提供方法，PersonBean是一個(gè)普通的JavaBean，DAO對(duì)象的實(shí)現(xiàn)類為接口的全部方法提供實(shí)現(xiàn)。程序中還用到工具類 DBConn，該工具類主要用于獲得數(shù)據(jù)庫(kù)連接，通過連接獲得Statement對(duì)象，并提供釋放Statement對(duì)象、關(guān)閉連接的方法。
程序?qū)BConn對(duì)象設(shè)計(jì)成單態(tài)模式。至此，完整的DAO實(shí)例編寫完成。程序主要提供3個(gè)組件：傳值的JavaBean類，DAO對(duì)象的接口，DAO對(duì)象的實(shí)現(xiàn)類，實(shí)現(xiàn)類包括所用的工具類。DAO模式通常與工廠模式相結(jié)合，DAO工廠負(fù)責(zé)產(chǎn)生DAO實(shí)例。兩者結(jié)合可更好地實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)組件與持久層組件的解耦。業(yè)務(wù)組件只需獲取DAO工廠實(shí)例，然后由DAO工廠實(shí)例負(fù)責(zé)產(chǎn)生DAO組件。業(yè)務(wù)組件則面向DAO接口編程，無(wú)須關(guān)心DAO的具體實(shí)現(xiàn)。
5 結(jié)束語(yǔ)
分析傳統(tǒng)3層軟件體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，從軟件模式角度出發(fā)，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，提出4層開發(fā)模型，提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、可復(fù)用性、可維護(hù)性，并給出一個(gè)具體應(yīng)用實(shí)例實(shí)現(xiàn)DAO設(shè)計(jì)模式。