Java 架构 - 代码分层的设计之道

分层思想，是应用系统最常见的一种架构模式，我们会将系统横向切割，根据业务职责划分。MVC 三层架构就是非常典型架构模式，划分的目的是规划软件系统的逻辑结构便于开发维护。MVC：英文即 Model-View-Controller，分成模型层、视图层、控制层。将页面和业务逻辑分离，提高应用的可扩展性及可维护性。如图所示。



事实上，MVC 三层架构只是概念层面的指导思想，我们会将层次结构划分的更加细致。例如，传统后端的 MVC 模式对于前后端的划分界限比较模糊。一般情况下，前端开发人员负责编写项目的静态页面，包括 HTML 页面、CSS 样式与 JavaScript 交互部分，并提供给服务端开发人员编写视图层业务，甚至有的项目直接让前端开发人员完成视图层的业务开发任务。这样的开发模式造成的问题在于，前后端在开发过程中分工不明确，并且存在相互强依赖，前端开发人员需要关心服务端的业务，服务端开发人员也需要依赖前端的进度。并且随着 Android、 IOS、 PC 以及 U3D 等多个客户端加入，程序的开发成本与维护成本会指数级上升。为了提高开发效率，细化职责，前后端分离的需求越来越被重视。前后端分离在于服务端提供 API 接口，前端调用 AJAX 实现数据交互。如图所示。





此外，随着数据存储能力的不断扩展（MySQL、Oracle、Redis、MongoDB、ElasticSearch、PostgreSQL、HBase 等），以及随着微服务的流行与普及，我们经常通过 RPC（Dubbo、HSF、Thrift 等）依赖很多外部接口或 HTTP 调用第三方平台。因此，我们需要一套细致划分的代码结构。此外，很多时候，我们在开发过程中，也并没有把它们职责划分开。例如，在代码结构中，我们将非常多的逻辑业务放在了 Controller 层，而只把 Service 作为数据透传的途径了。事实上，这个是不对的。无独有偶，我们还会发现有的项目中在 Dao 层调用远程服务，也有的会在 Service 层或者 Controller 层进行这样的操作，由于不同研发同学的习惯不同，或者偷工取巧导致开发代码风格完全不同，代码层次结构混乱。



总结一下，MVC 三层架构只是概念层面的指导思想，我们会将层次结构划分的更加细致。现在，我们来深入探讨“如何合理的设计代码分层，论代码分层的设计之道”。在笔者看来，合理的代码分层应该是这样的。如图所示。



其中，数据持久层 承载了数据存储和访问的能力，它既与底层数据进行交换，包括 MySQL、Oracle、Redis、MongoDB、ElasticSearch、PostgreSQL、HBase 等，又通过 Pxoxy 的代理和包装与远程服务数据进行联动。因此，在业务逻辑层调用时，它对底层的数据实现方式是无感知的，无论是哪种数据存储方式，以及它是远程数据，还是本地数据，都可以非常容易的调用。换句话说，我们需要将数据的查询和更改操作限制在数据持久层，并只能被业务逻辑层访问。



那么，业务逻辑层 的职责是与数据持久层交互，对多个数据源的操作进行聚合，并且提供组合复用的能力。此外，它也是业务通用能力的处理层，其中还包括缓存方案、消息监听（MQ）、定时任务等等。此外，我们要将尽可能多的业务处理放在业务逻辑层，包括了参数校验、数据转换、异常处理等，而不是在 Controller 再去处理。



笔者认为：请求处理层具有三块能力，一个是通过模板引擎渲染，例如 FreeMarket、Velocity 的页面渲染，以及通过 Controller 层封装的 RESTful API 的 HTTP 接口。如果项目中用到了 Dubbo、HSF、Thrift 等 RPC 服务，我们还需要提供对于的服务给上游的业务方使用，它通过 Service 来实现并暴露成 RPC 接口。这里，Service 的命名是相对的，一般通过 Client 提供接口，通过 Service 实现具体的业务逻辑。

我们了解了逻辑结构，那么，笔者认为比较清晰的物理代码结构应该是这样的。



那么，我们可以跨层级调用吗？笔者认为：我们需要禁止跨层级调用，因为每个层级都自己的职责，并且对上层而言是透明的，就像 OSI 七层协议模型和 TCP/IP 四层协议模型一样，只有将职责限制在自己的边界内，整体层次结构才清晰明了。那么对于同级调用，笔者认为在业务逻辑层是允许的，但是，要特别注意循环调用的产生。



现在，我们再横向理解几个领域模型：VO、BO、DO、DTO。这个概念，是由阿里编码规约提到的，由于其业务非常复杂，因此为了更好地进行领域建模和模型隔离，提出了这几个概念。其中，DO（Data Object）与数据库表结构一一对应，通过 DAO 层向上传输数据源对象。 而 DTO（Data Transfer Object）是远程调用对象，它是 RPC 服务提供的领域模型。注意的是，对于 DTO 一定要保证其序列化，实现 Serializable 接口，并显示提供 serialVersionUID，否则在反序列化时，如果 serialVersionUID 被修改，那么反序列化会失败。事实上，DO 和 DTO 唯一的区别在于，一个是本地数据源的领域模型，一个是远程服务的序列化领域模型。对于 BO（Business Object），它是业务逻辑层封装业务逻辑的对象，一般情况下，它是聚合了多个数据源的复合对象。那么，VO（View Object） 通常是请求处理层传输的对象，它通过 Spring 框架的转换后，往往是一个 JSON 对象。例如，你需要解决 Long 类型的数据精度丢失的问题（如果直接传给 Web 端的话，在 Long 长度大于 17 位时会出现精度丢失），你就可以在 Controller 层通过 @ResponseBody 将返回数据自动转换成 JSON 时，统一封装成字符串。



总结一下，分层思想，将系统横向切割，根据业务职责划分。划分的目的是规划软件系统的逻辑结构便于开发维护。但是，随着微服务的演变和不同研发的编码习惯，往往导致了代码分层不彻底导致引入了“坏味道”。笔者试图提出一个新的代码分层思路来规避和规范这种分层结构。



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