软件的三层架构
引言
三層結構是傳統的客戶/服務器結構的發展，代表了企業級應用的未來，典型的有Web下的應用。多層結構和三層結構的含義是一樣的，只是細節有所不同。之所以會有雙層、三層這些提法，是因為應用程序要解決三個層面的問題。
一、??軟件架構和分層
（一）??軟件架構（software architecture）
是一系列相關的抽象模式，用于指導大型軟件系統各個方面的設計。?軟件架構是一個系統的草圖。軟件架構描述的對象是直接構成系統的抽象組件。各個組件之間的連接則明確和相對細致地描述組件之間的通訊。在實現階段，這些抽象組件被細化為實際的組件，比如具體某個類或者對象。在面向對象領域中，組件之間的連接通常用接口(計算機科學)來實現。?軟件體系結構是構建計算機軟件實踐的基礎。與建筑師設定建筑項目的設計原則和目標，作為繪圖員畫圖的基礎一樣，一個軟件架構師或者系統架構師陳述軟件構架以作為滿足不同客戶需求的實際系統設計方案的基礎。
（二）分層
分層是表示將功能進行有序的分組：應用程序專用功能位于上層，跨越應用程序領域的功能位于中層，而配置環境專用功能位于低層。分層從邏輯上將子系統劃分成許多集合，而層間關系的形成要遵循一定的規則。通過分層，可以限制子系統間的依賴關系，使系統以更松散的方式耦合，從而更易于維護。子系統的分組標準包含以下幾條規則可見度。各子系統只能與同一層及其下一層的子系統存在依賴關系。
（三）使用分層架構開發的必要性
?? ?1、分層設計允許你分割功能進入不同區域。換句話說層在設計是就是邏輯組件的分組。例如，A層可以訪問B層，但B層不能訪問A 層。
??? 2、用分層的方法，以提高應用程序的可維護性，并使其更容易擴展，以提高性能。
（四）設計分層的原則
1、層意味著組建的邏輯分組。例如，對用戶界面，業務邏輯和數據訪問組建應該使用不同的不同的層。
2、在一個層內組建應該聚合的。如業務層組建僅應提供與業務邏輯相關的操作，而不是提供其他操作。
3、在設計的每一個層接口時要考慮好物理邊界。如果通信擴月了物理邊界，使用基于消息操作；否則使用基于對象操作。
4、考慮使用接口類型（interface）來定義每層的接口。這將允許你創建該接口的不同實現，提高可測性。
5、對于Web應用程序，在表示層和業務邏輯層之間實現基于消息的接口是一個好主意，即使這兩層沒有跨越物理邊界。基于消息的接口更適合于無狀態的Web操作。
二、軟件的三層架構
（一）概述
在軟件體系架構設計中，分層式結構是最常見，也是最重要的一種結構。微軟推薦的分層式結構一般分為三層，從下至上分別為：數據訪問層、業務邏輯層（又或稱為領域層）、表示層。
1、表示層（UI）：通俗講就是展現給用戶的界面，即用戶在使用一個系統的時候他的所見所得。
2、業務邏輯層（BLL）：針對具體問題的操作，也可以說是對數據層的操作，對數據業務邏輯處理。
3、數據訪問層（DAL）：該層所做事務直接操作數據庫，針對數據的增添、刪除、修改、查找等。
（二）三層結構原理：?
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3個層次中，系統主要功能和業務邏輯都在業務邏輯層進行處理。
所謂三層體系結構，是在客戶端與數據庫之間加入了一個“中間層”，也叫組件層。這里所說的三層體系，不是指物理上的三層，不是簡單地放置三臺機器就是三層體系結構，也不僅僅有B/S應用才是三層體系結構，三層是指邏輯上的三層，即使這三個層放置到一臺機器上。三層體系的應用程序將業務規則、數據訪問、合法性校驗等工作放到了中間層進行處理。通常情況下，客戶端不直接與數據庫進行交互，而是通過COM/DCOM通訊與中間層建立連接，再經由中間層與數據庫進行交互。
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（三）各層的作用
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數據訪問層：
有時候也稱為是持久層，其功能主要是負責數據庫的訪問，可以訪問數據庫系統、二進制文件、文本文檔或是XML文檔。簡單的說法就是實現對數據表的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據表之間的mapping，以及對象實體的持久化。主要是對原始數據（數據庫或者文本文件等存放數據的形式）的操作層，而不是指原始數據，也就是說，是對數據的操作，而不是數據庫,具體為業務邏輯層或表示層提供數據服務。
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業務邏輯層：
主要是針對具體的問題的操作，也可以理解成對數據層的操作,對數據業務邏輯處理，如果說數據層是積木，那邏輯層就是對這些積木的搭建。業務邏輯層（Business Logic Layer）無疑是系統架構中體現核心價值的部分。它的關注點主要集中在業務規則的制定、業務流程的實現等與業務需求有關的系統設計，也即是說它是與系統所應對的領域（Domain）邏輯有關，很多時候，也將業務邏輯層稱為領域層。例如Martin Fowler在《Patternsof Enterprise Application Architecture》一書中，將整個架構分為三個主要的層：表示層、領域層和數據源層。作為領域驅動設計的先驅Eric Evans，對業務邏輯層作了更細致地劃分，細分為應用層與領域層，通過分層進一步將領域邏輯與領域邏輯的解決方案分離。 業務邏輯層在體系架構中的位置很關鍵，它處于數據訪問層與表示層中間，起到了數據交換中承上啟下的作用。由于層是一種弱耦合結構，層與層之間的依賴是向下的，底層對于上層而言是“無知”的，改變上層的設計對于其調用的底層而言沒有任何影響。如果在分層設計時，遵循了面向接口設計的思想，那么這種向下的依賴也應該是一種弱依賴關系。因而在不改變接口定義的前提下，理想的分層式架構，應該是一個支持可抽取、可替換的“抽屜”式架構。正因為如此，業務邏輯層的設計對于一個支持可擴展的架構尤為關鍵，因為它扮演了兩個不同的角色。對于數據訪問層而言，它是調用者；對于表示層而言，它卻是被調用者。依賴與被依賴的關系都糾結在業務邏輯層上，如何實現依賴關系的解耦，則是除了實現業務邏輯之外留給設計師的任務。
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表示層：
位于最外層（最上層），離用戶最近。用于顯示數據和接收用戶輸入的數據，為用戶提供一種交互式操作的界面。主要表示WEB方式,也可以表示成WINFORM方式,WEB方式也可以表現成:aspx, 如果邏輯層相當強大和完善,無論表現層如何定義和更改,邏輯層都能完善地提供服務。
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（四）具體調用
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微軟的DNA架構定義了三個層：表示層（presentation），業務邏輯層（business），和數據訪問層（data access）。具體又分為：界面外觀層、界面規則層、業務接口層、業務邏輯層、實體層、數據訪問層、數據存儲層共七層，其具體的調用如圖1所示:
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（五）規則
??? 1．系統各層次及層內部子層次之間都不得跨層調用。
??? 2．Entityobject 在各個層之間傳遞數據。
??? 3．需要在UI層綁定到列表的數據采用基于關系的DataSet傳遞，除此之外，應該使用Entityobject傳遞數據。
??? 4．對于每一個數據庫表（Table）都有一個DB Entity class與之對應，針對每一個Entityclass都會有一個BEM Class與之對應。
??? 5．有些跨數據庫或跨表的操作（如復雜的聯合查詢）也需要由相應的BEM Class來提供支持。
??? 6．對于相對簡單的系統，可以考慮將Business Function子層和Business Flow 子層合并為一個。
??? 7．UI層和BL層禁止出現任何SQL語句。
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三、優缺點
（一）優點
1、開發人員可以只關注整個結構中的其中某一層；
2、可以很容易的用新的實現來替換原有層次的實現；
3、可以降低層與層之間的依賴；
4、有利于標準化；
5、利于各層邏輯的復用。
（二）缺點
1、降低了系統的性能。這是不言而喻的。如果不采用分層式結構，很多業務可以直接造訪數據庫，以此獲取相應的數據，如今卻必須通過中間層來完成。
2、有時會導致級聯的修改。這種修改尤其體現在自上而下的方向。如果在表示層中需要增加一個功能，為保證其設計符合分層式結構，可能需要在相應的業務邏輯層和數據訪問層中都增加相應的代碼。
3、增加了開發成本。
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（三）為什么要使用三層架構
對于一個簡單的應用程序來說，代碼量不是很多的情況下，一層結構或二層結構開發完全夠用，沒有必要將其復雜化，如果對一個復雜的大型系統，設計為一層結構或二層結構開發，那么這樣的設計存在很嚴重缺陷。下面會具體介紹，分層開發其實是為大型系統服務的。在開發過程中，初級程序人員出現相似的功能經常復制代碼，那么同樣的代碼寫那么多次，不但使程序變得冗長，更不利于維護，一個小小的修改或許會涉及很多頁面，經常導致異常的產生使程序不能正常運行。最主要的面向對象的思想沒有得到絲毫的體現，打著面向對象的幌子卻依然走著面向過程的道路。意識到這樣的問題，初級程序人員開始將程序中一些公用的處理程序寫成公共方法，封裝在類中，供其它程序調用。例如寫一個數據操作類，對數據操作進行合理封裝，在數據庫操作過程中，只要類中的相應方法（數據添加、修改、查詢等）可以完成特定的數據操作，這就是數據訪問層，不用每次操作數據庫時都寫那些重復性 的數據庫操作代碼。在新的應用開發中，數據訪問層可以直接拿來用。面向對象的三大特性之一的封裝性在這里得到了很好的體現。現在找到了面向對象的感覺，代碼量較以前有了很大的減少，而且修改的時候也比較方便，也實現了代碼的重用性。
四、與MVC的區別
????MVC是三個單詞的縮寫，分別為：模型(Model),視圖(View)和控制Controller)。?MVC模式的目的就是實現Web系統的職能分工。?Model層實現系統中的業務邏輯，通常可以用JavaBean或EJB來實現。?View層用于與用戶的交互，通常用JSP來實現。?Controller層是Model與View之間溝通的橋梁，它可以分派用戶的請求并選擇恰當的視圖以用于顯示，同時它也可以解釋用戶的輸入并將它們映射為模型層可執行的操作。
同樣是架構級別的，相同的地方在于他們都有一個表現層，但是他們不同的地方在于其他的兩個層。
在三層架構中沒有定義Controller的概念。而MVC也沒有把業務的邏輯訪問看成兩個層，這是采用三層架構或MVC搭建程序最主要的區別。當然，在三層中也提到了Model，但是三層架構中Model的概念與MVC中Model的概念是不一樣的，“三層”中典型的Model層是以實體類構成的，而MVC里，則是由業務邏輯與訪問數據組成的。
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五、小結
在軟件體系架構設計中，分層式結構是最常見，也是最重要的一種結構。 所以，分層式設計可以達至如下目的：分散關注、松散耦合、邏輯復用、標準定義。一個好的分層式結構，可以使得開發人員的分工更加明確。一旦定義好各層次之間的接口，負責不同邏輯設計的開發人員就可以分散關注，齊頭并進。雖然三層架構仍有不可避免的缺陷，但是軟件分層結構使得代碼維護非常方便，設計明確，各層獨立，專注自己擅長的領域。通過這次報告，對軟件體系結構又有了更深入的了解。
總結
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