PetShop的系统架构设计

《解剖PetShop》系列之一：PetShop的系统架构设计（转） - imissherso - 博客园

默认分类 2009-05-20 10:35:26 阅读108 评论0   字号：大中小 订阅

PetShop的系统架构设计

《解剖PetShop》系列之一

前言：PetShop是一个范例，微软用它来展示.Net企业系统开发的能力。业界有许多.Net与J2EE之争，许多数据是从微软的PetShop和Sun的PetStore而来。这种争论不可避免带有浓厚的商业色彩，对于我们开发人员而言，没有必要过多关注。然而PetShop随着版本的不断更新，至现在基于.Net 2.0的PetShop4.0为止，整个设计逐渐变得成熟而优雅，却又很多可以借鉴之处。PetShop是一个小型的项目，系统架构与代码都比较简单，却也凸现了许多颇有价值的设计与开发理念。本系列试图对PetShop作一个全方位的解剖，依据的代码是PetShop4.0，可以从链接中获得。

一、PetShop的系统架构设计

在软件体系架构设计中，分层式结构是最常见，也是最重要的一种结构。微软推荐的分层式结构一般分为三层，从下至上分别为：数据访问层、业务逻辑层（又或成为领域层）、表示层，如图所示：

图一：三层的分层式结构

数据访问层：有时候也称为是持久层，其功能主要是负责数据库的访问。简单的说法就是实现对数据表的Select，Insert，Update，Delete的操作。如果要加入ORM的元素，那么就会包括对象和数据表之间的mapping，以及对象实体的持久化。在PetShop的数据访问层中，并没有使用ORM，从而导致了代码量的增加，可以看作是整个设计实现中的一大败笔。

业务逻辑层：是整个系统的核心，它与这个系统的业务（领域）有关。以PetShop为例，业务逻辑层的相关设计，均和网上宠物店特有的逻辑相关，例如查询宠物，下订单，添加宠物到购物车等等。如果涉及到数据库的访问，则调用数据访问层。

表示层：是系统的UI部分，负责使用者与整个系统的交互。在这一层中，理想的状态是不应包括系统的业务逻辑。表示层中的逻辑代码，仅与界面元素有关。在PetShop中，是利用ASP.Net来设计的，因此包含了许多Web控件和相关逻辑。

分层式结构究竟其优势何在？Martin Fowler在《Patterns of Enterprise Application Architecture》一书中给出了答案：
1、开发人员可以只关注整个结构中的其中某一层；
2、可以很容易的用新的实现来替换原有层次的实现；
3、可以降低层与层之间的依赖；
4、有利于标准化；
5、利于各层逻辑的复用。

概括来说，分层式设计可以达至如下目的：分散关注、松散耦合、逻辑复用、标准定义。

一个好的分层式结构，可以使得开发人员的分工更加明确。一旦定义好各层次之间的接口，负责不同逻辑设计的开发人员就可以分散关注，齐头并进。例如UI人员只需考虑用户界面的体验与操作，领域的设计人员可以仅关注业务逻辑的设计，而数据库设计人员也不必为繁琐的用户交互而头疼了。每个开发人员的任务得到了确认，开发进度就可以迅速的提高。

松散耦合的好处是显而易见的。如果一个系统没有分层，那么各自的逻辑都紧紧纠缠在一起，彼此间相互依赖，谁都是不可替换的。一旦发生改变，则牵一发而动全身，对项目的影响极为严重。降低层与层间的依赖性，既可以良好地保证未来的可扩展，在复用性上也是优势明显。每个功能模块一旦定义好统一的接口，就可以被各个模块所调用，而不用为相同的功能进行重复地开发。

进行好的分层式结构设计，标准也是必不可少的。只有在一定程度的标准化基础上，这个系统才是可扩展的，可替换的。而层与层之间的通信也必然保证了接口的标准化。

“金无足赤，人无完人”，分层式结构也不可避免具有一些缺陷：
1、降低了系统的性能。这是不言而喻的。如果不采用分层式结构，很多业务可以直接造访数据库，以此获取相应的数据，如今却必须通过中间层来完成。
2、有时会导致级联的修改。这种修改尤其体现在自上而下的方向。如果在表示层中需要增加一个功能，为保证其设计符合分层式结构，可能需要在相应的业务逻辑层和数据访问层中都增加相应的代码。

前面提到，PetShop的表示层是用ASP.Net设计的，也就是说，它应是一个BS系统。在.Net中，标准的BS分层式结构如下图所示：

图二：.Net中标准的BS分层式结构

随着PetShop版本的更新，其分层式结构也在不断的完善，例如PetShop2.0，就没有采用标准的三层式结构，如图三：

图三：PetShop 2.0的体系架构

从图中我们可以看到，并没有明显的数据访问层设计。这样的设计虽然提高了数据访问的性能，但也同时导致了业务逻辑层与数据访问的职责混乱。一旦要求支持的数据库发生变化，或者需要修改数据访问的逻辑，由于没有清晰的分层，会导致项目作大的修改。而随着硬件系统性能的提高，以及充分利用缓存、异步处理等机制，分层式结构所带来的性能影响几乎可以忽略不计。

PetShop3.0纠正了此前层次不明的问题，将数据访问逻辑作为单独的一层独立出来：

图四：PetShop 3.0的体系架构

PetShop4.0基本上延续了3.0的结构，但在性能上作了一定的改进，引入了缓存和异步处理机制，同时又充分利用了ASP.Net 2.0的新功能MemberShip，因此PetShop4.0的系统架构图如下所示：

图五：PetShop 4.0的体系架构

比较3.0和4.0的系统架构图，其核心的内容并没有发生变化。在数据访问层（DAL）中，仍然采用DAL Interface抽象出数据访问逻辑，并以DAL Factory作为数据访问层对象的工厂模块。对于DAL Interface而言，分别有支持MS-SQL的SQL Server DAL和支持Oracle的Oracle DAL具体实现。而Model模块则包含了数据实体对象。其详细的模块结构图如下所示：

图六：数据访问层的模块结构图

可以看到，在数据访问层中，完全采用了“面向接口编程”思想。抽象出来的IDAL模块，脱离了与具体数据库的依赖，从而使得整个数据访问层利于数据库迁移。DALFactory模块专门管理DAL对象的创建，便于业务逻辑层访问。SQLServerDAL和OracleDAL模块均实现IDAL模块的接口，其中包含的逻辑就是对数据库的Select，Insert，Update和Delete操作。因为数据库类型的不同，对数据库的操作也有所不同，代码也会因此有所区别。

此外，抽象出来的IDAL模块，除了解除了向下的依赖之外，对于其上的业务逻辑层，同样仅存在弱依赖关系，如下图所示：

图七：业务逻辑层的模块结构图

图七中BLL是业务逻辑层的核心模块，它包含了整个系统的核心业务。在业务逻辑层中，不能直接访问数据库，而必须通过数据访问层。注意图中对数据访问业务的调用，是通过接口模块IDAL来完成的。既然与具体的数据访问逻辑无关，则层与层之间的关系就是松散耦合的。如果此时需要修改数据访问层的具体实现，只要不涉及到IDAL的接口定义，那么业务逻辑层就不会受到任何影响。毕竟，具体实现的SQLServerDAL和OracalDAL根本就与业务逻辑层没有半点关系。

因为在PetShop 4.0中引入了异步处理机制。插入订单的策略可以分为同步和异步，两者的插入策略明显不同，但对于调用者而言，插入订单的接口是完全一样的，所以PetShop 4.0中设计了IBLLStrategy模块。虽然在IBLLStrategy模块中，仅仅是简单的IOrderStategy，但同时也给出了一个范例和信息，那就是在业务逻辑的处理中，如果存在业务操作的多样化，或者是今后可能的变化，均应利用抽象的原理。或者使用接口，或者使用抽象类，从而脱离对具体业务的依赖。不过在PetShop中，由于业务逻辑相对简单，这种思想体现得不够明显。也正因为此，PetShop将核心的业务逻辑都放到了一个模块BLL中，并没有将具体的实现和抽象严格的按照模块分开。所以表示层和业务逻辑层之间的调用关系，其耦合度相对较高：

在图五中，各个层次中还引入了辅助的模块，如数据访问层的Messaging模块，是为异步插入订单的功能提供，采用了MSMQ（Microsoft Messaging Queue）技术。而表示层的CacheDependency则提供缓存功能。这些特殊的模块，我会在此后的文章中详细介绍。

丫的每天都是技术文章，能不能搞点生活的

您在文中提到”在PetShop的数据访问层中，并没有使用ORM，从而导致了代码量的增加，可以看作是整个设计实现中的一大败笔”,ORM(对象关系映射)
如何减少代码，实现优雅的设计，能否试论一二？

如果使用IoC+O/R Mapping，不但各层之间的耦合降低到最小，而且持久层的代码也会大大精简。
使用Spring.Net/Castle + NHibernate来重构一次，那么petshop将会真正的优雅起来。

不使用orm的话的确可以提高一些效率，对小型项目来说直接的数据库访问足矣，我的个人观点

@Samuel:
没有办法啊，我的生活没有你的多姿多彩啊。呵呵:)

我同意abluedog和NickLedson的意见。

能不能介绍下PetShop4.0中的cache机制和MSMQ的机制?

版主一看就是一个技术渊博,集实践与理论于一身的高人,而且思维条理慎密,文笔流畅,佩服! 期待版主更多更好的文章.
但是有些观点在下与你的看法稍有出入,先声明一下跟技术无关.
那就是版主认为这里没有用ORM是一个败笔,我却不这样认为.
1.首先引用版主的前言”PetShop是一个范例，微软用它来展示.Net企业系统开发的能力。业界有许多.Net与J2EE之争，许多数据是从微软的PetShop和Sun的PetStore而来。这种争论不可避免带有浓厚的商业色彩”. 的确这是当时微软欲从java手中抢夺市场做的抄作,从先进技术而言,就像人的手掌,五指代表不不同的技术,当你沿着手指往下走的终点是都会到掌心.而且无论从技术架构到oo观念的运用,java可以说已经做到了极至. 微软唯一能比拟的在当时就是想在他的performance方面做文章.所以,从这个角度来讲,他决不可能用orm的. 我本人套用这个架构曾试图将orm放进去,但是performance差了一大截,尤其是压力测试.
2.我认为在2.0中,如果将来都用sql2005, 可能已经不再需要用hibernate等orm了,本身sql2005当中的相当大的部分就是参照了hibernate的思想的,所以有必要的话,微软可能有一天在出一版的petshop就用他的sql2005的特性,也不是不可能,不过可能要等到微软对自己的sql2005的性能和稳定性到达一个信心程度后,再看吧:)
所以,以在下愚见,如果自身项目对于performance有很高要求的话,就费点累多写些code吧,而且借助一些代码生成器,这部分工作也不是那么恐怖.

在.NET 2.0中TableAdapter可以帮助解决代码量大的问题

请教一个问题，为什么要把IDAL设计成接口，而不是抽象类呢？

请教一个问题，为什么要把IDAL设计成接口，而不是抽象类呢？

我已经搞明白了，抽象类不能跨程序集，呵呵，实践出真知！

我已经搞明白了，抽象类不能跨程序集，呵呵，实践出真知！

Comment by 小柯 — May 18, 2006 @ 5:43 pm

一语惊醒梦中人。

学习，学习。
谢谢BRUCE Zhang 分享^-^

楼主对于分层式结构的“缺陷”描述是不太正确的。

1.分层式结构不一定会导致性能问题，相反，在一个结合了WorkUnit的系统中，还可能会提供系统的性能。性能问题主要取决于具体软件在分层架构中所采用的技术实现和机制，与分层架构本身是没有任何关系的

2.一个实现良好的分层结构并不会导致所谓的级联修改问题。对于一个业务层、表现层、数据访问层使用一一对应式的“蹩脚”实现，确实是会出现级联修改问题。但是这大多是因为实现者仍然是用分层结构形式来做他的两层系统。分层结构本身的三个层次在设计、逻辑、接口上的粒度是完全不同的，从设计角度上看根本不存在所谓级联问题，因为他的粗细颗粒不同，一个细粒度的DAC方法又怎么会导致一个粗粒度的BIZ方法的接口修改呢？表现层在实现良好的系统中往往会考虑模板化的数据显示（诸如XSLT等技术），这些表现技术也能很好的剥离业务逻辑、数据含义与表现层的耦合性，所以也不会出现级联修改问题

个人觉得minehe有一些道理，但是：
对于（1）师兄说的应该是对于总的系统运行工作量来说，这个性能下降是必然的。
对于（2），估计要做到一个层的改动完全不管其他层次的话，这样是不是太完美了？如果可以做到的话，可能一个项目直接组合几个需要的组件就over了，做的就是实现不同的接口了。不过，完美主义还是值得期待的。^_^

并没有使用ORM，从而导致了代码量的增加，可以看作是整个设计实现中的一大败笔。
我不同意作者的这个说法,ormapping不用代码相对来说是增加了,但是不能说是败笔
虽说ormapping能使代码的编写量减少但是同时带来的是性能上的下降,对象与数据表的映射全部交于系统自动处理是很恐怖的一件事.

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