如何设计架构

如何设计架构？

Part 1 层

层（layer）这个概念在计算机领域是非常了不得的一个概念。计算机本身就体现了一种层的概念：系统调用层、设备驱动层、操作系统层、CPU指令集。每个层都负责自己的职责。网络同样也是层的概念，最著名的TCP/IP的七层协议。

层到了软件领域也一样好用。为什么呢？我们看看使用层技术有什么好处：

● 你使用层，但是不需要去了解层的实现细节。

● 可以使用另一种技术来改变基础的层，而不会影响上面的层的应用。

● 可以减少不同层之间的依赖。

● 容易制定出层标准。

● 底下的层可以用来建立顶上的层的多项服务。

当然，层也有弱点：

● 层不可能封装所有的功能，一旦有功能变动，势必要波及所有的层。

● 效率降低。

当然，层最难的一个问题还是各个层都有些什么，以及要承担何种责任。

典型的三层结构

三层结构估计大家都很熟悉了。就是表示（presentation）层, 领域（domain）层, 以及基础架构（infrastructure）层。

表示层逻辑主要处理用户和软件的交互。现在最流行的莫过于视窗图形界面（wimp）和基于html的界面了。表示层的主要职责就是为用户提供信息，以及把用户的指令翻译。传送给业务层和基础架构层。

基础架构层逻辑包括处理和其他系统的通信，代表系统执行任务。例如数据库系统交互，和其他应用系统的交互等。大多数的信息系统，这个层的最大的逻辑就是存储持久数据。

还有一个就是领域层逻辑，有时也被叫做业务逻辑。它包括输入和存储数据的计算。验证表示层来的数据，根据表示层的指令指派一个基础架构层逻辑。

领域逻辑中，人们总是搞不清楚什么事领域逻辑，什么是其它逻辑。例如，一个销售系统中有这样一个逻辑：如果本月销售量比上个月增长10％，就要用红色标记。要实现这个功能，你可能会把逻辑放在表示层中，比较两个月的数字，如果超出10％，就标记为红色。

这样做，你就把领域逻辑放到了表示层中了。要分离这两个层，你应该现在领域层中提供一个方法，用来比较销售数字的增长。这个方法比较两个月的数字，并返回boolean类型。表示层则简单的调用该方法，如果返回true，则标记为红色。

例子

层技术不存在说永恒的技巧。如何使用都要看具体的情况才能够决定，下面我就列出了三个例子：

例子1：一个电子商务系统。要求能够同时处理大量用户的请求，用户的范围遍及全球，而且数字还在不断增长。但是领域逻辑很简单，无非是订单的处理，以及和库存系统的连接部分。这就要求我们1、表示层要友好，能够适应最广泛的用户，因此采用html技术；2、支持分布式的处理，以胜任同时几千的访问；3、考虑未来的升级。

例子2：一个租借系统。系统的用户少的多，但是领域逻辑很复杂。这就要求我们制作一个领域逻辑非常复杂的系统，另外，还要给他们的用户提供一个方便的输入界面。这样，wimp是一个不错的选择。

例子3：简单的系统。非常简单，用户少、逻辑少。但是也不是没有问题，简单意味着要快速交付，并且还要充分考虑日后的升级。因为需求在不断的增加之中。

何时分层

这样的三个例子，就要求我们不能够一概而论的解决问题，而是应该针对问题的具体情况制定具体的解决方法。这三个例子比较典型。

第二个例子中，可能需要严格的分成三个层次，而且可能还要加上另外的中介（mediating）层。例3则不需要，如果你要做的仅是查看数据，那仅需要几个server页面来放置所有的逻辑就可以了。

我一般会把表示层和领域层/基础架构层分开。除非领域层/基础架构层非常的简单，而我又可以使用工具来轻易的绑定这些层。这种两层架构的最好的例子就是在VB、PB的环境中，很容易就可以构建出一个基于SQL数据库的windows界面的系统。这样的表示层和基础架构层非常的一致，但是一旦验证和计算变得复杂起来，这种方式就存在先天缺陷了。

很多时候，领域层和基础架构层看起来非常类似，这时候，其实是可以把它们放在一起的。可是，当领域层的业务逻辑和基础架构层的组织方式开始不同的时候，你就需要分开二者。

更多的层模式

三层的架构是最为通用的，尤其是对IS系统。其它的架构也有，但是并不适用于任何情况。

第一种是Brown model [Brown et al]。它有五个层：表示层（Presentation），控制/中介层（Controller/Mediator），领域层（Domain）, 数据映射层（Data Mapping）, 和数据源层（Data Source）。

它其实就是在三层架构种增加了两个中间层。控制/中介层位于表示层和领域层之间，数据映射层位于领域层和基础架构层之间。

表示层和领域层的中介层，我们通常称之为表示-领域中介层，是一个常用的分层方法，通常针对一些非可视的控件。例如为特定的表示层组织信息格式，在不同的窗口间导航，处理交易边界，提供Server的facade接口（具体实现原理见设计模式）。最大的危险就是，一些领域逻辑被放到这个层里，影响到其它的表示层。

我常常发现把行为分配给表示层是有好处的。这可以简化问题。但表示层模型会比较复杂，所以，把这些行为放到非可视化的对象中，并提取出一个表示-领域中介层还是值得的。

Brown ISA

表示层 表示层

控制/中介层 表示-领域中介层

领域层 领域层

数据映射层 数据库交互模式中的Database Mapper

数据源层 基础架构层

领域层和基础架构层之间的中介层属于本书中提到的Database Mapper模式，是三种领域层到数据连接的办法之一。和表示-领域中介层一眼，有时候有用，但不是所有时候都有用。

还有一个好的分层架构是J2EE的架构，这方面的讨论可以见『J2EE核心模式』一书。他的分层是客户层（Client），表示层（Presentation），业务层（Business ），整合层（Integration），资源层（Resource）。差别如下图：

J2EE核心 ISA

客户层 运行在客户机上的表示层

表示层 运行在服务器上的表示层

业务层 领域层

整合层 基础架构层

资源层 基础架构层通信的外部数据

微软的DNA架构定义了三个层：表示层（presentation），业务层（business），和数据存储层（data access），这和我的架构相似，但是在数据的传递方式上还有很大的不同。在微软的DNA中，各层的操作都基于数据存储层传出的SQL查询结果集。这样的话，实际上是增加了表示层和业务层同数据存储层之间的耦合度。

DNA的记录集在层之间的动作类似于Data Transfer Object。

Part 2 组织领域逻辑

要组织基于层的系统，首要的是如何组织领域逻辑。领域逻辑的组织有好几种模式。但其中最重要的莫过于两种方法：Transation Script和Domain Model。选定了其中的一种，其它的都容易决定。不过，这两者之间并没有一条明显的分界线。所以如何选取也是门大学问。一般来说，我们认为领域逻辑比较复杂的系统可以采用Domain Model。

Transation Script就是对表示层用户输入的处理程序。包括验证和计算，存储，调用其它系统的操作，把数据回传给表示层。用户的一个动作表示一个程序，这个程序可以是script，也可以是transation，也可以是几个子程序。在例子1中，检验，在购物车中增加一本书，显示递送状态，都可以是一个Transation Script。

Domain Model是要建立对应领域名词的模型，例如例1中的书、购物车等。检验、计算等处理都放到领域模型中。

Transation Script属于结构性思维，Domain Model属于OO思维。Domain Model比较难使用，一旦习惯，你能够组织更复杂的逻辑，你的思想会更OO。到时候，即使是小的系统，你也会自然的使用Domain Model了。

但如何抉择呢？如果逻辑复杂，那肯定用Domain Model：如果只需要存取数据库，那Transation

Script会好一些。但是需求是在不断进化的，你很难保证以后的需求还会如此简单。如果你的团队不善于使用Domain Model，那你需要权衡一下投入产出比。另外，即使是Transation Script，也可以做到把逻辑和基础架构分开，你可以使用Gateway。

对例2，毫无疑问要使用Domain Model。对例1就需要权衡了。而对于例3，你很难说它将来会不会像例2那样，你现在可以使用Transation Script，但未来你可能要使用Domain Model。所以说，架构的决策是至关紧要的。

除了这两种模式，还有其它中庸的模式。Use Case Controller就是处于两者之间。只有和单个的用例相关的业务逻辑才放到对象中。所以大致上他们还是在使用Transation Script，而Domain

Model只是Database Gateway的一组集合而已。我不太用这种模式。

Table Module是另一个中庸模式。很多的GUI环境依托于SQL查询的返回结果。你可以建立内存中的对象，来把GUI和数据库分开来。为每个表写一个模块，因此每一行都需要关键字变量来识别每一个实例。

Table Module适用于很多的组件构建于一个通用关系型数据库之上，而且领域逻辑不太复杂的情况。Microsoft COM 环境，以及它的带的.NET环境都适合使用这种模式。而对于Java，就不太适用了。

领域逻辑的一个问题是领域对象非常的臃肿。因为对象的行为太多了，类也就太大了。它必须是一个超集。这就要考虑哪些行为是通用的，哪些不是，可以由其它的类来处理，可能是Use Case

Controller，也可能是表示层。

还有一个问题，复制。他会导致复杂和不一致。这比臃肿的危害更大。所以，宁可臃肿，也不要复制。等到臃肿为害时再处理它吧。

选择一个地方运行领域逻辑

我们的精力集中在逻辑层上。领域逻辑要么运行在Client上，要么运行在Server上。

比较简单的做法是全部集中在Server上。这样你需要使用html的前端以及web server。这样做的好处是升级和维护都非常的简单，你也不用考虑桌面平台和Server的同步问题，也不用考虑桌面平台的其它软件的兼容问题。

运行在Client适合于要求快速反应和没有联网的情况。在Server端的逻辑，用户的一个再小的请求，也需要信息从Client到Server绕一圈。反应的速度必然慢。再说，网络的覆盖程度也不是说达到了100％。

对于各个层来说，又是怎么样的呢？

基础架构层：一般都是在Server啦，不过有时候也会把数据复制到合适的高性能桌面机，但这是就要考虑同步的问题了。

表示层在何处运行取决于用户界面的设计。一个Windows界面只能在Client运行。而一个Web界面就是在Server运行。也有特别的例子，在桌面机上运行web server的，例如X Server。但这种情况少的多。

在例1中，没有更多的选择了，只能选在Server端。因此你的每一个bit都会绕一个大圈子。为了提高效率，尽量使用一些纯html脚本。

人们选用Windows界面的原因主要就是需要执行一些非常复杂的任务，需要一个合适的应用程序，而web GUI则无法胜任。这就是例2的做法。不过，人们应该会渐渐适应web GUI，而web GUI的功能也会越来越强大。

剩下的是领域逻辑。你可以全部放在Server，也可以全部放在Client，或是两边都放。

如果是在Client端，你可以考虑全部逻辑都放在Client端，这样至少保证所有的逻辑都在一个地方。而把web server移至Client，是可以解决没有联网的问题，但对反应时间不会有多大的帮助。你还是可以把逻辑和表示层分离开来。当然，你需要额外的升级和维护的工作。

在Client和Server端都具有逻辑并不是一个好的处理办法。但是对于那些仅有一些领域逻辑的情况是适用的。有一个小窍门，把那些和系统的其它部分没有联系的逻辑封装起来。

领域逻辑的接口

你的Server上有一些领域逻辑，要和Client通信，你应该有什么样的接口呢？要么是一个http接口，要么是一个OO接口。

http接口适用于web browser，就是说你要选择一个html的表示层。最近的新技术就是web

service，通过基于http、特别是XML进行通信。XML有几个好处：通信量大，结构好，仅需一次的回路。这样远程调用的的开销就小了。同时，XML还是一个标准，支持平台异构。XML又是基于文本的，能够通过防火墙。

虽然XML有那么多的好处，不过一个OO的接口还是有它的价值的。hhtp的接口不明显，不

容易看清楚数据是如何处理的。而OO的接口的方法带有变量和名字，容易看出处理的过程。当然，它无法通过防火墙，但可以提供安全和事务之类的控制。

最好的还是取二者所长。OO接口在下，http接口在上。但这样做就会使得实现机制非常的复杂。

Part 3 组织web Server

很多使用html方式的人，并不能真正理解这种方式的优点。我们有各种各样好用的工具，但是却搞到让程序难以维护。

在web server上组织程序的方式大致可以分为两种：脚本和server page。

脚本方式就是一个程序，用函数和方法来处理http调用。例如CGI脚本和java servlet。它和普通的程序并没有什么两样。它从web页面上获得html string形态的数据，有时候还要做一些表达式匹配，这正是perl能够成为CGI脚本的常用语言的原因。而java servelet则是把这种分析留给程序员，但它允许程序员通过关键字接口来访问信息，这样就会少一些表达式的判断。这种格式的web server输出是另一种html string，称为response，可以通过流数据来操作。

糟糕的是流数据是非常麻烦的，因此就导致了server page的产生，例如PHP，ASP，JSP。

server page的方式适合回应（response）的处理比较简单的情况。例如“显示歌曲的明细”，但是你的决策取决于输入的时候，就会比较杂乱。例如“通俗和摇滚的显示格式不同”。

脚步擅长于处理用户交互，server page擅长于处理格式化回应信息。所以很自然的就会采用脚本处理请求的交互，使用server page处理回应的格式化。这其实就是著名的MVC（Model View

Controller）模式中的view/controller的处理。

web server端的MVC工作流程示意图

应用Model View Controller模式首要的一点就是模型要和web服务完全分离开来。使用Transaction Script或Domain Model模式来封装处理流程。

接下来，我们就把剩余的模式归入两类模式中：属于Controller的模式，以及属于View的模式。

View模式

View这边有三种模式：Transform View，Template View和Two Step View。Transform View和Template View的处理只有一步，将领域数据转换为html。Two Step View要经过两步的处理，第一步把领域数据转换为逻辑表示形式，第二步把逻辑表示转换为html。

两步处理的好处是可以将逻辑集中于一处，如果只有一步，变化发生时，你就需要修改每一个屏幕。但这需要你有一个很好的逻辑屏幕结构。如果一个web应用有很多的前端用户时，两步处理就特别的好用。例如航空订票系统。使用不同的第二步处理，就可以获得不同的逻辑屏幕。

使用单步方法有两个可选的模式：Template View，Transform View。Template View其时就是把代码嵌入到html页面中，就像现在的server page技术，如ASP，PHP，JSP。这种模式灵活，强大，但显得杂乱无章。如果你能够把逻辑程序逻辑在页面结构之外进行很好的组织，这种模式还是有它的优点的。

Transform View使用翻译方式。例如XSLT。如果你的领域数据是用XML处理的，那这种模式就特别的好用。

Controller模式

Controller有两种模式。一般我们会根据动作来决定一项控制。动作可能是一个按钮或链接。所这种模式就是Action Controller模式。

Front Controller更进一步，它把http请求的处理和处理逻辑分离开来。一般是只有一个web handle来处理所有的请求。你的所有的http请求的处理都由一个对象来负责。你改变动作结构的影响就会降到最小