1 引言

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）。業(yè)務(wù)邏輯層代碼中混雜各種數(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。采用設(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(guò)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(kāi)發(fā)難度，提高開(kāi)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。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(wèn)題，以及該問(wèn)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(guò)程中記錄的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，用一系列類(lèi)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(guò)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(kāi)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(guò)提供一個(gè)顯式類(lèi)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(lèi)和實(shí)例及其角色、協(xié)作方式、職責(zé)分配。通過(guò)刻畫(huà)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(hù)界面、數(shù)據(jù)庫(kù)、分布式通信軟件等軟件構(gòu)造中。

3 改進(jìn)的4層架構(gòu)開(kāi)發(fā)模型

基于上述分析，為提高軟件的開(kāi)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(hù)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)。

3.1 DAO設(shè)計(jì)模式

業(yè)務(wù)對(duì)象只應(yīng)該關(guān)注業(yè)務(wù)邏輯，不應(yīng)該關(guān)心數(shù)據(jù)存取的細(xì)節(jié)。數(shù)據(jù)訪問(wèn)對(duì)象必須實(shí)現(xiàn)特定的持久化策略（如，基于JDBC或HIBERNATEＨ的持久化邏輯）， 這樣就抽出來(lái)了DAO層，作為數(shù)據(jù)源層，而之上的Domain Model層與之通訊而已，如果將那些實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)訪問(wèn)操作的所有細(xì)節(jié)都放入高層Domain model（領(lǐng)域模型）的話，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一定層次上來(lái)說(shuō)就變得有些混亂。低級(jí)別的數(shù)據(jù)訪問(wèn)邏輯與高級(jí)別的業(yè)務(wù)邏輯分離，用一個(gè)DAO接口隱藏持久化操作的 細(xì)節(jié)，這樣使用的最終目的就是讓業(yè)務(wù)對(duì)象無(wú)需知道底層的持久化技術(shù)知識(shí)，這是標(biāo)準(zhǔn) j2ee 設(shè)計(jì)模式之一。一個(gè)典型的的DAO組成：DAO工廠類(lèi)，DAO接口，實(shí)現(xiàn)DAO接口的具體類(lèi)（每個(gè)DAO實(shí)例負(fù)責(zé)一個(gè)主要域?qū)ο蠡驅(qū)嶓w），VO（Value Object）。如果一個(gè)DAO工廠只為一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)（現(xiàn)在只考慮這種情況）而創(chuàng)建很多的DAO的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)該策略時(shí)，我們考慮采用工廠方法設(shè)計(jì)模式。

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(wèn)方式，業(yè)務(wù)邏輯層訪問(wèn)數(shù)據(jù)源時(shí)完全感覺(jué)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(lài)越少，可復(fù)用性越高。

（2）DAO將數(shù)據(jù)訪問(wèn)集中在獨(dú)立的一層，因?yàn)樗械臄?shù)據(jù)訪問(wèn)都由DAO代理，這層獨(dú)立的DAO將數(shù)據(jù)訪問(wèn)的實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)的其余部分剝離，將數(shù)據(jù)訪問(wèn)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(wèn)，從而簡(jiǎn)化了業(yè)務(wù)邏輯層。所有與數(shù)據(jù)訪問(wèn)的實(shí)現(xiàn)有關(guān)的代碼都不寫(xiě)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(guò)將數(shù)據(jù)訪問(wèn)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(wèn)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(wèn)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(guò)切換底層實(shí)現(xiàn)來(lái)修改數(shù)據(jù)訪問(wèn)的具體機(jī)制，提高了系統(tǒng)的可復(fù)用性。

（5）DAO組件依賴(lài)于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口，只要數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有重構(gòu)，DAO層通常無(wú)須改寫(xiě)。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(zhuān)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(wèn)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(wèn)，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(wèn)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?？偟膩?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。

3.2 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(wèn)的能力。數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)可歸納為創(chuàng)建（Create）、查詢(xún)（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(lèi)編寫(xiě)接口，DAO調(diào)用者使用接口，而不是具體的實(shí)現(xiàn)類(lèi)。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(wèn)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(lèi)圖。

該DAO示例包含文件：DAO接口類(lèi)、DAO接口實(shí)現(xiàn)類(lèi)、DaoFactory類(lèi)、PersonBean類(lèi)、DBConn類(lèi)、Test類(lèi)。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(lèi)為接口的全部方法提供實(shí)現(xiàn)。程序中還用到工具類(lèi) DBConn，該工具類(lèi)主要用于獲得數(shù)據(jù)庫(kù)連接，通過(guò)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(xiě)完成。程序主要提供3個(gè)組件：傳值的JavaBean類(lèi)，DAO對(duì)象的接口，DAO對(duì)象的實(shí)現(xiàn)類(lèi)，實(shí)現(xiàn)類(lèi)包括所用的工具類(lèi)。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)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)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(kāi)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。