剑指 Offer——企业级项目中分层的含义与依据及多态的优势

一、前言

由于项目经验较少，关于企业级项目中分层的含义与依据及多态的优势以上两点，自己不是很明白，特整理如下。

二、常见分层架构模式

2.1 三层架构 3-tier architecture

微软.net 体系推荐的分层结构，因此早期在ASP编码的系统中被广泛应用，同时也被其他语言广泛借鉴。

2.1.1 表现层, Presentation layer(PL)

主要负责数据的输入接口和输出。输入指在 WEB、客户端或为外界提供的 API 的数据请求接口；输出则是 Web 界面、客户端输出、API 的数据输出。页面模版、 对外 API 数据格式化、Request 接受 、Output 推送、 Commander 操作都在这一层。

2.1.2 业务逻辑层, Bisiness Logic Layer(BLL)

主要负责从原始数据到结果数据的中间过程。系统中最关键、中重要的一层。也被称作领域层（Domain Layer），领域中所有对象的逻辑关系和功能实现算法都在这一层中。业务逻辑、服务等处于这一层。

2.1.3 数据访问层, Data Access Layer(DAL)

主要是对原始数据的操作层（CRUD操作），为业务逻辑层或表示层提供数据服务。数据源包括：数据库、文件、网络存储系统、其他系统开放的 API、程序运行上下文环境等等。许多框架中的ORM 、 Active Record 、 Dao 类或库都处于这一层。

三、三层架构总结

三层架构能较好的满足大部分的业务场景，实现高内聚、低耦合。不同层次之间逻辑解耦或者隔离，变为弱依赖，每层的逻辑内聚。从层次角度看，使系统有了较好的可扩展性。

三层架构的不足主要体现为：

• 对于业务逻辑复杂度高的系统，业务逻辑层将变得庞大臃肿，为了解决这个问题，四层架构/多层架构被人提出。

• 不关注表现层的实现。

四、四层架构 4-tier architecture

四层架构和三层架构极为类似，分为表示层、服务层、业务逻辑层、数据访问层。除了服务层，其他三层和三层架构的三层几乎一致，而服务层，是对三层架构中业务逻辑层的再细分，以解决业务逻辑层经常出现的臃肿问题。

四层架构是Java EE（J2ee） 推荐的分层架构，尤其是Java spring+Struct+hibernate（SSH）组合的框架，将Dao层、 Service层做了明确定义和规范。由于SSH框架被广泛使用，其他框架，包括其他语言的框架（比如PHP）也都借鉴SSH，因此在这些框架里能看到Dao类、Service类的抽象定义。

4.1 服务层 Service Layer

在三层架构中，把业务逻辑层的上层逻辑分离出来，组成服务层。服务层往往是逻辑的表示层，即向上层（表示层）提供逻辑的外观。事务控制、安全检查、事务脚本等可以置入业务层（参考 Martin fowler 的《企业应用的架构模式》）。

五、四层架构总结

四层架构是三层架构的发展或进化。服务层的出现让三层架构的业务逻辑层不再变得臃肿。

四层架构和三层架构都存在一个不足，就是不强调前端的实现。当面对需要个性化定制界面、复杂用户交互、页面之间有依赖关系时，需要更好的解决方案。

5.1 MVC 模式

MVC 模式最主要包括三部分，Model-View-Controller（模型-视图-控制器）。相比于三层架构或者四层架构，MVC最突出的优点是前端控制的灵活性。如果MVC的两部分，View和Controller剥离出来，实际上是一种叫前端控制器模式的设计模式。

MVC 的缺点很明显，将前端以外逻辑都放到Model里，随着业务增多，Model将越来越难以维护。

MVC并不适合称作一种分层架构，更适合称为一种复合的设计模式。有人还将MVC模式归类为前端架构。

为什么MVC模式被广泛的采用? 笔者是这样认为的：

• MVC模式最适合新闻门户网站、展示类网站，此类网站业务逻辑往往较为简单。

• MVC模式最适合产品初创时被使用，因为项目初期逻辑简单,使用MVC模式产品能快速成型，可以尽早投放市场进行试验（多数可能会被淘汰），这样就降低了试验成本。（如果产品有潜力，中后期随着业务增多和变得复杂，系统必然面临重构压力。）

• MVC模式最适合产品原型的实现（注重前端）。

六、其他分层架构

除了三/四层架构，MVC 模式，还有很多架构模式，但这些多是与三/四层架构、MVC 模式类似，或是在他们之上进行扩展和改造。比如 MVVM （Model-View-ViewModel）、MVP、DDD架构模式等。

6.1 关于分层的总结

• 分层的思想或目的；

• 高内聚；

• 低耦合；

• 增强系统的可扩展性；

• 增强系统的可维护性；

6.2 分层的优点

• 开发人员可以只关注整个结构中的其中某一层；

• 可以很容易的用新的实现来替换原有层次的实现；

• 可以降低层与层之间的依赖；

• 有利于标准化；

• 利于各层逻辑的复用;

• 结构更加的明确;

• 在后期维护的时候，极大地降低了维护成本和维护时间。

6.3 分层的缺点

相比于分层的优点，分层的缺点显得微不足道。

• 使用分层虽然增多了代码量，但清晰的架构和代码复用却降低了开发成本、维护成本。

• 分层虽然在逻辑上增多了代码的调用、增多了逻辑分支，降低了性能，但是这部分降低的性能与系统中真正的性能瓶颈（存储 IO、网络 IO、高层次的语言）相比，显得实在渺小。

• 分层有时会导致级联的修改，但这种情况是可以通过面向接口的设计或者使用中介者模式、门面模式、适配器模式等设计模式解决。

七、如何设计分层架构

• 软件的发展都是遵循着从简单到复杂的过程，软件架构也是一个迭代的过程，是一个循序渐进，不断完善的过程。简而言之，不断地重构。

• 借鉴或者直接使用 Java EE（j2me）的分层规范，并使用 dao、service 等类的命名。

• 层与层之间交互部分，要遵循面向接口设计的原则，不吝舍使用设计模式。

• 分层的选择要平衡成本和风险，使收益最大化。

• 业务逻辑不要局限于四层架构或三层架构，依据领域业务特点可更细地划分层次。

八、多态

多态是面向对象的重要特性,简单点说:“一个接口，多种实现”，就是同一种事物表现出的多种形态。

编程其实就是一个将具体世界进行抽象化的过程，多态就是抽象化的一种体现，把一系列具体事物的共同点抽象出来, 再通过这个抽象的事物, 与不同的具体事物进行对话。

对不同类的对象发出相同的消息将会有不同的行为。比如，你的老板让所有员工在九点钟开始工作, 他只要在九点钟的时候说：“开始工作”即可，而不需要对销售人员说：“开始销售工作”，对技术人员说：“开始技术工作”, 因为“员工”是一个抽象的事物, 只要是员工就可以开始工作，他知道这一点就行了。至于每个员工，当然会各司其职，做各自的工作。

多态允许将子类的对象当作父类的对象使用，某父类型的引用指向其子类型的对象,调用的方法是该子类型的方法。这里引用和调用方法的代码编译前就已经决定了,而引用所指向的对象可以在运行期间动态绑定。再举个比较形象的例子：

比如有一个函数是叫某个人来吃饭，函数要求传递的参数是人的对象，可是来了一个美国人，你看到的可能是用刀和叉子在吃饭，而来了一个中国人你看到的可能是用筷子在吃饭，这就体现出了同样是一个方法，可以却产生了不同的形态，这就是多态！

8.1 多态的作用

• 继承。应用程序不必为每一个派生类编写功能调用，只需要对抽象基类进行处理即可。大大提高程序的可复用性。//继承

• 向后兼容。派生类的功能可以被基类的方法或引用变量所调用，这叫向后兼容，可以提高可扩充性和可维护性。 //多态的真正作用；

• 可替换性。多态对已存在的代码具有可替换性。

• 可扩充性。多态对代码具有可扩充性。增加新的子类不影响已存在类的多态性、继承性，以及其他特性的运行和操作。实际上新加子类更容易获得多态功能。

• 接口性。多态是超类通过方法签名，向子类提供了一个共同接口，由子类来完善或者覆盖它而实现的。

• 灵活性。它在应用中体现了灵活多样的操作，提高了使用效率。

• 简化性。多态简化了对应用软件的代码编写和修改过程，尤其在处理大量对象的运算和操作时，这个特点尤为突出和重要。值得注意的是，多态并不能够解决提高执行速度的问题，因为它基于动态装载和地址引用，或称动态绑定。

九、拓展阅读

• 《剑指Offer专栏》