《解剖PetShop》之一：PetShop的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

　　前言：PetShop是一個范例，微軟用它來展示.Net企業(yè)系統(tǒng)開發(fā)的能力。業(yè)界有許多.Net與J2EE之爭，許多數(shù)據(jù)是從微軟的PetShop和Sun的PetStore而來。這種爭論不可避免帶有濃厚的商業(yè)色彩，對于我們開發(fā)人員而言，沒有必要過多關(guān)注。然而PetShop隨著版本的不斷更新，至現(xiàn)在基于.Net 2.0的PetShop4.0為止，整個設(shè)計逐漸變得成熟而優(yōu)雅，卻又很多可以借鑒之處。PetShop是一個小型的項目，系統(tǒng)架構(gòu)與代碼都比較簡單，卻也凸現(xiàn)了許多頗有價值的設(shè)計與開發(fā)理念。本系列試圖對PetShop作一個全方位的解剖，依據(jù)的代碼是PetShop4.0，可以從鏈接http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/dnbda/html/bdasamppet4.asp中獲得。

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(fù)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(fù)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，是利用ASP.Net來設(shè)計的，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：

1、開發(fā)人員可以只關(guān)注整個結(jié)構(gòu)中的其中某一層；
2、可以很容易的用新的實現(xiàn)來替換原有層次的實現(xiàn)；
3、可以降低層與層之間的依賴；
4、有利于標(biāo)準(zhǔn)化；
5、利于各層邏輯的復(fù)用。

　　概括來說，分層式設(shè)計可以達(dá)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(fù)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(rèn)，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(yán)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。

“金無足赤，人無完人”，分層式結(jié)構(gòu)也不可避免具有一些缺陷：

1、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。
2、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，PetShop的表示層是用ASP.Net設(shè)計的，也就是說，它應(yīng)是一個BS系統(tǒng)。在.Net中，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，例如PetShop2.0，就沒有采用標(biāo)準(zhǔn)的三層式結(jié)構(gòu)，如圖三：

圖三：PetShop 2.0的體系架構(gòu)

　　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。

PetShop3.0糾正了此前層次不明的問題，將數(shù)據(jù)訪問邏輯作為單獨的一層獨立出來：

圖四：PetShop 3.0的體系架構(gòu)

　　PetShop4.0基本上延續(xù)了3.0的結(jié)構(gòu)，但在性能上作了一定的改進，引入了緩存和異步處理機制，同時又充分利用了ASP.Net 2.0的新功能MemberShip，因此PetShop4.0的系統(tǒng)架構(gòu)圖如下所示：

圖五：PetShop 4.0的體系架構(gòu)

　　比較3.0和4.0的系統(tǒng)架構(gòu)圖，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MS-SQL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(xì)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 4.0中引入了異步處理機制。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 4.0中設(shè)計了IBLLStrategy模塊。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?；蛘呤褂媒涌冢蛘呤褂贸橄箢?，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(yán)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(xì)介紹。

　　以上就是PetShop系統(tǒng)架構(gòu)的全部內(nèi)容，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。