應用系統架構設計   

我們在做著表面上看似是對于各種不同應用的開發，其實背后所對應的架構設計都是相對穩定的。在一個好的架構下編程，不僅對于開發人員是一件賞心悅目的事情，更重要的是軟件能夠表現出一個健康的姿態；而架構設計的不合理，不僅讓開發人員受苦受難，軟件本身的生命周期更是受到嚴重威脅。這里我將針對在微軟dotNet平臺上做應用開發系統的一般架構流程設計做一個粗淺的討論。

 

總體設計圖 

 表示層

表示層由UI（User Interface）和UI控制邏輯組成。

l         UI（User Interface）

UI是客戶端的用戶界面，負責從用戶方接收命令，請求，數據，傳遞給業務層處理，然后將結果呈現出來。根據客戶端的不同我們大體將應用程序分為BS（Browser-Server） 瀏覽器結構，CS（Client-Server）桌面客戶端結構。

BS的優點是無需操心客戶端，只需要部署維護好服務器即可。CS的優點在于強大的界面交互表達能力。RIA（Rich Internet Application）是為了融合這兩種結構優點的一種技術，它依賴在客戶端一次性安裝一個通用解釋器之后即獲得強大的界面交互表達能力和無需部署具體客戶端的方便性。具體的實現技術很多，例如微軟的SmartClient， Avalon； Macromedia的Flex；以JS為基礎的Bindows；Ajax等等很多。

 

l         UI控制邏輯

UI控制邏輯負責處理UI和業務層之間的數據交互，UI之間狀態流程的控制，同時負責簡單的數據驗證和格式化等功能。具體的說在dotNet事件驅動的編程模型下，UI控制邏輯被自然的實現在了事件函數中，例如PageLoad事件函數，ButtonClick事件函數。在這些事件函數中，主要任務就是做UI控件與業務實體的數據交換與業務調用，但面對大量的數據交換工作量與維護量就成了最大的問題。而在復雜應用的系統中，狀態與流程的管理是必須要考慮的因素，它們同樣是業務邏輯的一部分，如果不加以封裝的直接寫在事件函數中將導致業務依賴表示層。下面分別討論這兩個問題。

 

1.         1.UI與業務實體之間的數據交互

此階段負責數據交換的業務實體稱為DTO（Data Transfer Object），處理輸入時我們從UI控件的獲得數據填入DTO再向下傳播，處理輸出時用戶發出請求業務層會將數據以DTO的形式返出再賦給UI控件展現。因此需要一種方式來自動解決這樣的來回賦值問題。遺憾的是dotNet下的不少控件雖然支持數據綁定但仍然沒有一個現成完整的解決辦法。我們可以自己設計一個Adapter按照某種映射關系來自動處理這樣的綁定，這樣的映射關系最好是UI控件與DTO屬性的事先命名約定，以此種方式的約定作為映射關系無需增加任何配置文件和配置工作即可實現。

 

2.         2.狀態與流程的管理

既然是業務邏輯的一部分就不應該耦合再表示層當中。MVC（Model-View-Controller）模式提供了實現這一目標的方法。Controller是整個方案的核心，它是一個流程管理器，來自UI所有的命令與數據經過Controller分發給業務層或其他UI，這樣我們可以把流程，權限等邏輯單獨封裝，例如配置文件中，達到最大化的業務重用。dotNet下MVC的方案并不像Java下有那么多選擇，目前有以下幾種選擇：

微軟的UIPAB，它可以處理bs，cs下的流程跳轉，可以使得相同的業務系統有webform和winform不同的展現方式。

開源的Mavrick.Net，它只適用于Asp.Net應用程序，它對流程，國際化，頁面包裝，xslt頁面轉換提供了很好的支持。

開源的Lattis，同樣只適用于Asp.Net應用程序。

 

業務層封裝了實際業務邏輯，包含數據驗證，事物處理，權限處理等業務相關操作，是整個應用系統的核心。因此設計一個能夠真實反映實際需要的業務層是非常必要的，我們將實際業務具體分為業務數據與業務操作兩部分。

 

l         業務數據

業務數據又是業務邏輯的核心，最終業務數據將以一種固定的格式表現于內存中，在系統的各個層次間傳輸，充當DTO角色。表達業務數據的方式一般分為兩種Table Model和Domain Model。

Table Model是將數據庫中的表直接映射成為業務數據對象，這樣的優點是適合于機器操作，ADO.NET直接提供了這種操作的便利，但對于復雜業務關系的表達就很不直觀。只適合于業務需求與數據表對應關系很直接的需要快速開發的情況。通常我們選用Dataset或者強類型Dataset（Strong Typed Dataset），強類型Dataset支持編譯時的類型檢查，效率上要略高于普通Dataset。Dataset有很多方便的特性：無需自己編寫維護類，支持序列化，數據副本保存，支持數據集合，對控件綁定支持效果好，微軟提供了相應的生成工具以及持久方案。但缺點也是明顯，復雜數據表現不直觀，做為DTO在各個層次間傳輸，尤其是分布式環境，龐大的體積，相對緩慢的實例化對于性能造成很大壓力。

Domain Model則是根據實際業務按照現實方式用OO思想建模，這樣很適合業務復雜的系統。通常采用自定義數據實體（Custom Data Entity）方式表達。自定義數據實體，有著良好的性能，編譯時的類型檢查，數據表現方式非常直觀符合實際業務的操作方式等優點，但需要自己定義維護類，在分布式環境下需要自己編寫序列化方法。

綜合各種因素考慮，雖然業務簡單對應直接的系統我們以Table Model建模開發效率很高但難免保證系統日后不會變的復雜，因此出于復用性，擴展性，性能等方面選用Domain Model建模為佳。

 

l         業務操作

業務操作負責對業務數據進行各種業務相關的處理，例如驗證，流向，整合，事物，權限等，但它不負責有關對數據源的操作。它與業務數據的關系設計有2種方式。

分離業務數據與業務操作，將業務數據單獨封裝到只有數據get，set的數據類中，這個數據類只充當DTO。將業務操作封裝到獨立的service類中與業務數據一起充當業務層。這樣當系統不復雜的時候顯的簡單直觀，而隨著系統日益復雜，service類會變的雜亂，而將本身耦合緊密的數據與操作分離對于復用也是不利的因素。具體可參考Martin Fowler 的貧血的Domain Model一文，但我并不傾向于業務層直接訪問數據源。

整合業務數據與業務操作，將業務數據與相關的業務操作封裝在一起稱為業務實體，業務實體作為統一的業務層為表示層提供服務，同時也負責作為DTO在各個層次間傳輸，我傾向于這樣完整的Domain Model設計方式，每個業務實體都可以做為一個單獨組件形式存在，對于組件化復用有著莫大的好處。

 

l         業務模塊間的依賴

各個業務模塊之間的依賴，有時候會是難以解決的問題，尤其是一些可以重復利用的業務組件，例如權限管理，郵件發送等等。管理好這些各種不同的業務組件是我們的目標，IoC容器為我們提供了最完美的方案，通過它將不同的模塊注入到系統中我們可以在不知道這個組件存在的情況下調用它。但目前只有不成熟的Spring.Net一個選擇，我們只有一聲嘆息，因此也就不多討論了。

 

業務數據訪問層是一個針對具體應用系統的專屬層，它為業務層提供與數據源交互的最小操作方式，僅僅是業務層需要的數據訪問接口，業務層完全依賴業務數據訪問層所提供的服務。這些服務負責從業務層接收數據或返回業務實體，它屏蔽了實際業務數據與機器存儲方式的差別。當然，數據層選用抽象的解決方案同樣可以達到這個效果，但業務數據訪問層最大的特點就是針對具體業務做抽象，而抽象的數據層訪問方案是針對通用做抽象。往往業務中針對具體的設計生命力會變的更強，這樣我們可以最大限度的保持了上層代碼的復用性，當需要更換存儲策略如果數據層訪問差別太大，通過更換數據層無法解決問題的時候我們最多只需要更換業務數據訪問層，而無需改變業務層。

 

業務數據訪問層由DAO（Data Access Object）層和系統服務層兩部分組成。DAO層為每個業務實體提供最基本的數據訪問服務，系統服務層為系統全局提供與業務關系不大的通用數據訪問服務，這兩層處于系統中的同一個層次位置。

 

業務層與業務數據訪問層關系圖

 

 

數據層的宗旨就是為數據源提供一個可供外界訪問的接口，我們應該選用一種能夠提供數據源無關的抽象數據訪問接口并通過在其下掛接各種不同的DataProviador來訪問數據源的數據層組件，這樣做便于移植到不同的數據源上。目前有以下3種數據層方案：

 

1.        1. 封裝ADO.Net

這些數據訪問組件都是基于ADO.Net的淺封裝，它的優點在于封裝層次低所以速度最快，我們可以手動組織sql語句用來適應復雜的操作以及個性的優化等。缺點是無法直接處理自定義數據實體方式的業務實體對象，需要將業務實體中的數據屬性以參數形式傳入傳出。這樣的方式雖然最為保險，但隨著系統規模增大，開發效率，質量，，后期的維護，二次開發都變成尤為突出的問題，對開發人員的要求會變的越來越高。另外對于事物操作封裝不是很好，無法提供聲明性事物，經常會在業務層出現訪問數據層的需要。這樣的組件目前應用的很廣泛，例如微軟在EnterpriseLibrary中提供的DAAB（Data Access Application Block），還有以前的DAAB3.1。EnterpriseLibrary是個成熟的產品，包括了數據訪問，異常，日志，緩存，加密，配置,安全等組件做為通用服務非常適合。

 

2.        2. OR-Mapping組件

ORM是最好的數據持久解決方案，它的優點在于能夠以面向對象的方式操縱數據，因此可以直接處理自定義數據實體的業務對象，我們根本不用操心sql語句以及底層存儲方式，這樣極大的簡化的代碼提高了開發效率，對于日后維護擴展都帶來極大的便利。缺點在于屏蔽了底層使得我們無法針對具體數據源做優化，而且對于復雜關聯的sql操作有些力不從心，同時性能也差一些但輔助以緩存情況會好很多，而在dotNet下最大的問題就是沒有一個成熟便宜的ORM產品供我們使用，全部都是beta版本和商業版本。這些版本或多或少都存在一些問題，以至于真正應用中需要經過仔細考察。例如NHibernate，Gentle.Net，XPO，Grove.Net等等非常多。

 

3.        3. DataMapper（SqlMapper）

SqlMapper為以上兩種方式提供了一個折中的選擇，它可以以面向對象的方式直接處理自定義數據實體的業務對象，同時可以根據與數據源與業務實體的映射關系執行手寫的sql語句，這樣完全使得我們可以針對具體數據源做優化，對于復雜操作同樣可以勝任。目前只有iBatis.Net一個產品，它是一個java移至的開源項目，已經比較成熟，可以在無需編譯的情況下隨意替換DAO。

 

 

至此，整個架構方案的討論已經完成，我們可以看出dotNet下可供選擇的解決方案是那么的有限，反看Java世界，有那么多成熟可供利用的組件框架，流口水中...不過dotNet也正在走向成熟，我們需要時間等待。這個架構設計的思路只代表了我個人的理解，而且也并不是說所有的開發都是這么一套方案，在具體環境中需要做具體的調整。希望能起到一個拋磚引玉的作用。我的郵箱是i-simon AT msn.com，由于我經驗尚淺，有不正確或不足的地方歡迎指正討論，另外本文將根據技術的最新進展持續更新。