1 引言
傳統(tǒng)軟件應用系統(tǒng)一般采用3層應用框架，業(yè)務邏輯層代碼中混雜各種數(shù)據(jù)庫" title="數(shù)據(jù)庫">數(shù)據(jù)庫調用語句，嚴重影響系統(tǒng)的可擴展性、可復用性和可維護性。
設計可復用的面向對象軟件有很多難點。如找到相關對象；以適當?shù)牧６葘⑵錃w類；定義類的接口和繼承層次，建立對象之間的基本關系；要對現(xiàn)在的問題有針對性，同時對將來的問題和需求也有足夠的通用性；避免重復設計或盡可能少做重復設計等。
采用設計模式" title="設計模式">設計模式可有效解決這些難點，從而簡單方便地復用成功的設計和體系結構。通過采用設計模式，能大大提高系統(tǒng)的可擴展性、可重用性和可維護性，并能降低系統(tǒng)開發(fā)難度，提高開發(fā)效率。設計模式已成為當前乃至今后軟件工程研究領域的一大熱點，并被認為是繼OOP技術之后的又一重大突破。
首先簡要介紹設計模式，然后分析傳統(tǒng)3層架構開發(fā)模型的優(yōu)缺點，充分考慮系統(tǒng)的可擴展性，可復用性，可維護性，從軟件設計模式角度提出改進方法，并給出研究實例。
2 設計模式
每一個模式描述一個在不斷重復發(fā)生的問題，以及該問題解決方案的核心。這樣就能多次使用該方案而不必重復勞動。設計模式是面向對象軟件設計過程中記錄的知識和經(jīng)驗，用一系列類結構和對象來具體描述其含義。設計模式通過復用面向對象設計的解決方案，從而更加簡單方便地復用成功的設計和體系結構，將已證實的技術表述成設計模式也會使新系統(tǒng)開發(fā)者更加容易理解其設計思路。設計模式可幫助設計者做出有利于系統(tǒng)復用選擇，避免損害系統(tǒng)復用性，通過提供一個顯式類和對象作用關系及它們之間潛在聯(lián)系說明規(guī)范，設計模式甚至能夠提高已有系統(tǒng)的文檔管理和系統(tǒng)維護的有效性。設計模式確定所包含的類和實例及其角色、協(xié)作方式、職責分配。通過刻畫部件靜態(tài)和動態(tài)結構及其之間的合作關系，設計模式成功應用于解決商業(yè)數(shù)據(jù)處理、電子通信、圖形用戶界面、數(shù)據(jù)庫、分布式通信軟件等軟件構造中。
3 傳統(tǒng)的3層架構開發(fā)模型
目前，在Internet／Intranet環(huán)境中，企業(yè)級的應用軟件系統(tǒng)大多采用3層應用框架：表示層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)層(圖1)。在這種層次結構的軟件框架中。每層為其上一層提供服務(服務提供者)，并作為其下一層的客戶(服務消費者)，內部的層只對相鄰的層可見，從而構成一個具有可移植性、可擴充性的兼容平臺。
但也存在顯著的缺點：在開發(fā)多個應用軟件系統(tǒng)的過程中，不同的應用軟件系統(tǒng)之間耦合度不是很好；層與層之間代碼混亂；訪問數(shù)據(jù)庫的方式不同，如JDBC， Hibernate或JDO，因此，在各種數(shù)據(jù)庫之間移植就需修改很多地方，業(yè)務邏輯層也需跟著修改，不能采用一致的編程模型，系統(tǒng)的可復用性、可維護性不是很理想。
4 改進的4層架構開發(fā)模型
基于上述分析，為提高軟件的開發(fā)效率，這里從設計模式角度出發(fā)，提出把業(yè)務邏輯層進一步分出一層，單獨形成一個數(shù)據(jù)接口層。數(shù)據(jù)接口層屏蔽各種底層數(shù)據(jù)庫之間的差異，負責與底層數(shù)據(jù)庫之間的連接。形成4層軟件體系結構框架，從上到下依次是：表示層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)接口層、數(shù)據(jù)層，如圖2所示。表示層是應用軟件進行人機交互的接口；業(yè)務邏輯層負責處理用戶的業(yè)務請求；數(shù)據(jù)接口層負責與底層數(shù)據(jù)庫之間的交互；數(shù)據(jù)層則負責存儲數(shù)據(jù)。
4．1 DAO" title="DAO">DAO設計模式
數(shù)據(jù)接口層采用數(shù)據(jù)訪問對象DAO(Data Access Ob-iect)模式。該模式實際是Adapter模式和Bridge模式的混合體，DAO對象提供數(shù)據(jù)庫訪問的基本操作，如增加、刪除、修改、查詢等。 DAO層以面向對象的方式封裝數(shù)據(jù)庫操作。DAO組件完全專注于數(shù)據(jù)訪問實現(xiàn)，業(yè)務層代碼無須關心底層數(shù)據(jù)庫訪問的實現(xiàn)，從而降低了層之間的耦合。
DAO設計模式的優(yōu)點：
(1)DAO模式抽象出數(shù)據(jù)訪問方式，業(yè)務邏輯層訪問數(shù)據(jù)源時完全感覺不到數(shù)據(jù)源的存在。軟件工廠中有一條很重要的法則：一個對象對其他對象的了解越少越好，了解越少就意味著依賴越少，可復用性越高。
(2)DAO將數(shù)據(jù)訪問集中在獨立的一層，因為所有的數(shù)據(jù)訪問都由DAO代理，這層獨立的DAO將數(shù)據(jù)訪問的實現(xiàn)和系統(tǒng)的其余部分剝離，將數(shù)據(jù)訪問集中，使得系統(tǒng)更具可維護性。
(3)DAO降低了業(yè)務邏輯層的復雜度。DAO管理復雜的數(shù)據(jù)訪問，從而簡化了業(yè)務邏輯層。所有與數(shù)據(jù)訪問的實現(xiàn)有關的代碼(例如SOL語言等)都不寫在業(yè)務邏輯層里，業(yè)務邏輯層可集中處理業(yè)務邏輯，提高了代碼的可讀性和生產(chǎn)率。
(4)DAO有助于提升系統(tǒng)的可移植性。DAO模式通過將數(shù)據(jù)訪問劃分為抽象層和實現(xiàn)層，分離數(shù)據(jù)使用和數(shù)據(jù)訪問的實現(xiàn)細節(jié)。這意味著業(yè)務層與數(shù)據(jù)訪問的底層細節(jié)無關，也就是說，可以在保持上層機構不變的情況下，通過切換底層實現(xiàn)來修改數(shù)據(jù)訪問的具體機制，提高了系統(tǒng)的可復用性。
(5)DAO組件依賴于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)庫訪問接口，只要數(shù)據(jù)庫沒有重構，DAO層通常無須改寫。DAO層透明地分離數(shù)據(jù)庫與業(yè)務邏輯層，業(yè)務邏輯層專注于業(yè)務邏輯的實現(xiàn)，而無須關心持久層訪問的實現(xiàn)。
(6)DAO模式的進一步改良。由于DAO層已實現(xiàn)所有的數(shù)據(jù)訪問，業(yè)務邏輯層只需調用DAO接口，因此業(yè)務邏輯層要使用Facade模式包裝DAO。為實現(xiàn)跨數(shù)據(jù)庫平臺移植，支持不同數(shù)據(jù)訪問機制之間的可配置切換，需在DAO層引入Factorv模式、Proxy模式和Strategy模式，則可方便地在不同數(shù)據(jù)存儲方式間切換。然而，采用DAO模式，系統(tǒng)在請求數(shù)據(jù)端和數(shù)據(jù)服務端之間增加一層，增加了系統(tǒng)的復雜度；新增加的一層需要額外的設計與實現(xiàn)，增加了工作量；還需引入工廠甚至抽象工廠，增加了設計的復雜度。總的來說，DAO將數(shù)據(jù)持久層與業(yè)務邏輯層分離，提高了軟件的可擴展性，可維護性和可復用性。
4．2 DAO實現(xiàn)
DAO對象也是。Java對象，只是它們提供數(shù)據(jù)庫訪問的能力。數(shù)據(jù)庫的訪問可歸納為創(chuàng)建(Create)、查詢(Read)、更新(Update)、刪除(Delete)4種基本操作，即常說的CRUD操作。DAO模式通常與工廠模式一起使用，建議面向接口編程，為每個DAO實現(xiàn)類編寫接口，DAO調用者使用接口，而不是具體的實現(xiàn)類。當然，DAO對象需要值對象來傳值，值對象就是普通的JavaBean。以下是一個DAO的示例。圖3為數(shù)據(jù)訪問對象設計模式的參與對象和它們之間的調用關系。圖4為該示例的詳細類圖。
該DAO示例包含文件：DAO接口類、DAO接口實現(xiàn)類、DaoFactory類、PersonBean類、DBConn類、Test類。接口里定義 DAO對象必須提供方法，PersonBean是一個普通的JavaBean，DAO對象的實現(xiàn)類為接口的全部方法提供實現(xiàn)。程序中還用到工具類 DBConn，該工具類主要用于獲得數(shù)據(jù)庫連接，通過連接獲得Statement對象，并提供釋放Statement對象、關閉連接的方法。
程序將DBConn對象設計成單態(tài)模式。至此，完整的DAO實例編寫完成。程序主要提供3個組件：傳值的JavaBean類，DAO對象的接口，DAO對象的實現(xiàn)類，實現(xiàn)類包括所用的工具類。DAO模式通常與工廠模式相結合，DAO工廠負責產(chǎn)生DAO實例。兩者結合可更好地實現(xiàn)業(yè)務組件與持久層組件的解耦。業(yè)務組件只需獲取DAO工廠實例，然后由DAO工廠實例負責產(chǎn)生DAO組件。業(yè)務組件則面向DAO接口編程，無須關心DAO的具體實現(xiàn)。
5 結束語
分析傳統(tǒng)3層軟件體系結構的優(yōu)缺點，從軟件模式角度出發(fā)，對其進行改進，提出4層開發(fā)模型，提高了系統(tǒng)的可擴展性、可復用性、可維護性，并給出一個具體應用實例實現(xiàn)DAO設計模式。