分层架构之MVC分层框架与三层架构

 

架构分层介绍

如果我们尝试把编程的复杂架构缩小到最容易理解的程度，那么编程开发其实只做3件事：”定义属性、创建方法、调用展示“。但因为同类所需的内容较多，如一系列的属性，一堆的方法实现，一组的接口封装，那么就需要合理的把这些内容分配到不同的层次中去实现，因此有了分层架构的设计。

定义

分层架构是将软件模块按照水平切分的方式分成多个层，一个系统由多层组成，每层由多个模块组成。同时，每层有自己独立的职责，多个层次协同提供完整的功能。比如，我们经常提到的MVC架构，就是一种非常典型非常基础的分层方式。

分层设计的本质其实就是将复杂问题简单化，基于单一职责原则让每层代码各司其职，基于“高内聚，低耦合”的设计思想实现相关层对象之间的交互。从而，提升代码的可维护性和可扩展性。

系统架构分层之后，往往需要达到以下目标：

• 高内聚：分层设计可以简化系统设计，让不同层专注做某一模块的事；
• 低耦合：层与层之间通过接口或API来交互，依赖方不用知道被依赖方的细节；
• 复用：分层之后可以做到代码或功能的复用；
• 扩展性：分层架构可以让代码更容易横向扩展

例子

在计算机领域现有最典型的分层架构设计就是OSI参考模型和TCP/IP参考模型了。分层模型如下图所示

 

对于上述的三种分层模式，试想一下，如果没有分层，当一个业务或协议需要改变时，我们只能针对整个系统做修改或扩展。而分层之后，便可以很方便的把不同功能的模块抽离出来，修改对应的模块即可。而且不同层还可以被复用，只要确保按照这个层的协议来处理就可以了。

下面我主要介绍一下java软件应用中的两个常见的分层架构：三层架构和MVC架构

三层架构

“三层”是指表示层（USL，User Show Layer）、业务逻辑层（BLL，Business Logic Layer）、数据访问层（DAL，Data Access Layer）

各层的位置如下图所示。三层中使用的数据，是通过实体类（Dto用于表示层和业务逻辑层之间的数据传递，entity用于存储数据库表对应的对象，vo用于存储返回封装数据的对象）来传递的。实体类一般放在pojo包下

 

 

数据访问层（DAL）

数据访问层也称为持久层，位于三层中的最下层，用于对数据进行处理。该层中的方法一般都是“原子性”的，即每个方法都不可再分。比如，可以在DAL层中实现数据的增删改查操作，而增、删、改、查四个操作是非常基本的功能，都是不能再拆分的。

在程序中，DAL一般写在dao包中，包里面的类名也是以“Dao”结尾。（有的项目中也把DAL写在Mapper包中，类名以'Mapper'）如StudentDao.java、DepartmentDao.java、NewsDao.java等；换句话说，在程序中，DAL是由dao包中的多个“类名Dao.java”组成。每个“类名Dao.java”类，就包含着对该“类名”的所有对象的数据操作，如StudentDao.java中包含对Student对象的增、删、改、查等数据操作，DepartmentDao.java中包含对Department对象的增、删、改、查等数据操作。

业务逻辑层（BLL）

位于三层中的中间层（DAL与USL中间），起到了数据交换中承上启下的作用，用于对业务逻辑的封装。BLL的设计对于一个支持可扩展的架构尤为关键，因为它扮演了两个不同的角色。对于DAL而言，它是调用者；对于USL而言，它是被调用者。依赖与被依赖的关系都纠结在BLL上。

 

使用上，就是对DAL中的方法进行“组装”。比如，该层也可以实现对Student对象的增删改查，但与DAL不同的是，BLL中的增、删、改、查不再是 “原子性”的功能，而是包含了一定的业务逻辑。比如该层中的“删”不再像DAL中那样仅仅实现“删”，而是在“删”之前要进行业务逻辑的判断：先查找该学生是否存在（即先执行DAL层的“查”），如果存在才会真正地“删”（再执行DAL层的“删”），如果该学生不存在则应该提示错误信息。即BLL中的“删”，应该是“带逻辑的删”（即先“查”后“删”），也就是对DAL中的“查”和“删”两个方法进行了“组装”。

 

在程序中，BLL一般写在service包（或biz包）中，包里面的类名也是以“Service（或Biz）”结尾，如StudentService.java、DepartmentService.java、NewsService等。换句话说，在程序中，BLL是由service包中的多个“类名Service.java”组成。每个“类名Service.java”类，就包含着对该“类名”的对象的业务操作，如StudentService.java中包含对Student对象的“带逻辑的删”、“带逻辑的增”等业务逻辑操作，DepartmentService.java中包含对所有Department对象的“带逻辑的删”、“带逻辑的增”等业务逻辑操作。

表示层（USL）

位于三层中的最上层，用于显示数据和接收用户输入的数据，为用户提供一种交互式操作的界面。USL又分为“USL前台代码”和“USL后台代码”，其中“USL前台代码”是指用户能直接访问到的界面，一般是程序的外观（如html文件、JSP文件等），类似于MVC模式中的“视图”；“USL后台代码”是指用来调用业务逻辑层的JAVA代码（如Servlet），类似于MVC模式中的“控制器”。表示层前台代码一般放在WebContent目录下，而表示层后台代码目前放在servlet包下。

MVC架构

MVC架构是软件工程中常见的一种软件架构模式，该模式把软件系统（项目）分为三个基本部分：模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）。分层模型图如下

先简要介绍一下MVC架构各个组件的含义

• 模型（Model）：后端，包含了所有数据逻辑
• 视图（View）：前端界面或 GUI
• 控制器（Controller）：应用的大脑，控制数据如何展示

模型

• 职责：模型负责处理应用程序的数据逻辑。
• 具体功能：
  • 封装应用程序的数据结构和业务规则。
  • 提供数据的读取、修改和存储等操作接口。
  • 处理数据的获取、处理、验证等具体逻辑。
  • 与数据存储层进行交互，实现数据的持久化。

视图

• 职责：视图负责用户界面的展示。
• 具体功能：
  • 显示模型中的数据给用户，以便用户可以看到应用程序中的信息。
  • 提供一种用户友好的界面，使用户能够与应用程序进行交互。
  • 根据模型的变化更新显示的内容，确保视图与数据保持同步。
  • 通常不处理数据的具体操作，而是通过控制器来调用模型进行处理。

控制器

• 职责：控制器负责处理用户的输入和协调模型与视图之间的交互。
• 具体功能：
  • 接收来自视图的用户输入，如按钮点击、表单提交等。
  • 根据用户的输入来调用相应的模型方法，处理数据的读取、修改等操作。
  • 更新模型中的数据，并通知视图进行相应的更新展示。
  • 处理用户输入的验证和错误处理，确保数据的正确性和一致性

实现

下面是MVC分层架构模型的一个简单应用

我们将创建一个作为模型的 Student 对象。StudentView 是一个把学生详细信息输出到控制台的视图类，StudentController 是负责存储数据到 Student 对象中的控制器类，并相应地更新视图 StudentView。

MVCPatternDemo，我们的演示类使用 StudentController 来演示 MVC 模式的用法。

 

 

创建模型

public class Student {
   private String rollNo;
   private String name;
   public String getRollNo() {
      return rollNo;
   }
   public void setRollNo(String rollNo) {
      this.rollNo = rollNo;
   }
   public String getName() {
      return name;
   }
   public void setName(String name) {
      this.name = name;
   }
}

创建视图

public class StudentView {
   public void printStudentDetails(String studentName, String studentRollNo){
      System.out.println("Student: ");
      System.out.println("Name: " + studentName);
      System.out.println("Roll No: " + studentRollNo);
   }
}

创建控制器

public class StudentController {
   private Student model;
   private StudentView view;
 
   public StudentController(Student model, StudentView view){
      this.model = model;
      this.view = view;
   }
 
   public void setStudentName(String name){
      model.setName(name);    
   }
 
   public String getStudentName(){
      return model.getName();    
   }
 
   public void setStudentRollNo(String rollNo){
      model.setRollNo(rollNo);      
   }
 
   public String getStudentRollNo(){
      return model.getRollNo();     
   }
 
   public void updateView(){           
      view.printStudentDetails(model.getName(), model.getRollNo());
   }  
}

使用 StudentController 方法来演示 MVC 设计模式的用法。

public class MVCPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
 
      //从数据库获取学生记录
      Student model  = retrieveStudentFromDatabase();
 
      //创建一个视图：把学生详细信息输出到控制台
      StudentView view = new StudentView();
 
      StudentController controller = new StudentController(model, view);
 
      controller.updateView();
 
      //更新模型数据
      controller.setStudentName("John");
 
      controller.updateView();
   }
 
   private static Student retrieveStudentFromDatabase(){
      Student student = new Student();
      student.setName("Robert");
      student.setRollNo("10");
      return student;
   }
}

执行程序，输出结果：

Student: 
Name: Robert
Roll No: 10
Student: 
Name: John
Roll No: 10

MVC架构与三层架构的联系

 

MVC架构与三层架构的关系图如下