项目架构之传统三层架构和领域模型三层架构

项目架构之传统三层架构和领域模型三层架构

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一、工程结构

本系列文章所示范的项目基于传统三层架构进行分层,基于工作职责和Maven结构进行模块划分。本文将对传统三层架构和对应的领域模型架构、以及每个模块的职责进行简单的说明。下图即示范项目的模块结构:

二、架构之传统三层架构

传统三层架构是一种软件架构,是一种典型的、基于贫血模型的、面向过程的JavaWeb分层方式。该架构分为以下三个层次:

数据访问层(DAL – Data Access Layer)即对包括数据库在内的数据源进行操作的部分。

业务逻辑层(BLL – Business Logic Layer)即对业务数据进行逻辑处理的部分。

表现层(UI – User Interface)即与用户交互的部分。

分层的目的是为了解耦和明确责任。开发人员可以只关心自己所负责的那一层,因为他只需要知道上一层提供了哪些接口,从而利用这些接口进行编程。而上一层的开发人员在不改变接口的情况下,可以任意地替换具体的实现,从而实现松耦合。

相比更传统的架构,三层架构有着明显的优势,但也有不可忽视的缺点。初期的JavaWeb在JSP内同时进行数据库读写、业务逻辑处理和页面渲染,简单而暴力。而今的架构,在JSP之上增加了一个处理业务逻辑的中间层和一个封装了数据库操作的数据访问层,毫无疑问造成了代码量的大幅度上升和效率的下降。

本项目中,Mybatis承担数据访问的责任;SpringMVC包揽了页面渲染和请求调度;Spring的IoC和AOP组成了整个项目的支架;Spring的事务控制为业务逻辑层的一致性提供了强有力的保障。

不同的语言、不同的框架对三层架构有不同的演绎,但殊途同归,业务数据的流向是一致的。下面以一个点菜的例子来示范这一点:

三、架构之领域模型架构

领域模型的概念源于2004年出版的经典著作《Domain-Driven Design –Tackling Complexity in the Heart of Software》(《领域驱动设计:软件核心复杂性应对之道》,简称DDD)。所谓领域,即软件所关注的主题区域:

每个软件程序的目的都是为了执行某项活动,或是满足用户的某种需求。用户会把软件程序应用于某个主题区域,这个区域就是软件的领域。一些领域涉及物质世界,例如机票预订程序的领域中包括飞机乘客在内。有些领域则是无形的,例如会计程序的金融领域。

——摘自《领域驱动设计》第一章

该著作提出,设计软件分为两个步骤:

由领域专家、开发人员、设计人员就某一领域进行交流,从中发现领域概念,并根据需要,划定边界,将边界内的概念抽象为领域模型。

由领域模型驱动软件设计,用代码来实现该模型。

基于此,DDDSample官网提出了另一种三层架构:

如图,该架构分为界面(Interfaces)、应用(Application)和领域(Domain)三层,以及一个基础设施(Infrastructure),是一种基于充血模型的、面向对象的分层方式。其各层职责如下:

1. 界面层(Interface)

负责所有与外部系统的交互,包括WebService、RMI或REST等。包括外观(Facade)、装配(Assembler)和数据传输对象(DTO)三类组件:

★ DTO组件

因为领域对象不适合暴露给用户,因此需要在返回给用户之前,重新封装为DTO,只暴露我们希望暴露的内容。同时,DTO还有减少请求的次数、简化传输对象、避免代码重复等作用。

★ Assembler组件

正如其字面上的含义,Assembler是一个装配工人,负责DTO与领域对象的转换。

★ Facade组件

Facade是外观模式的践行者,作用与传统三层架构的Controller类似,负责将一个或多个service方法组合起来,然后封装为一个接口提供为外部系统。换句话说,他负责将外部请求委派给一个或多个service进行处理。他本身不处理任何业务逻辑。

2. 应用层(Application)

应用层的主要组件就是Service,其粒度与传统三层架构的service一致。差别在于,传统三层架构的service层负责业务逻辑的处理,而领域模式三层架构的service只负责将业务委派给领域对象进行处理。

3. 领域层(Domain)

这一层是整个软件的核心,几乎包括了所有的业务逻辑。他包括了Entity(实体)、Value Object(值对象)、Domain Event(领域事件)和Repository(仓储)等领域组件。下面以时下很火的共享自行车为例来简单解释这几个组件:

★ Entity/Value Object

实体是一个在业务领域有着唯一标识的对象。实体有属性和状态,有业务行为,其业务行为会影响他的属性和状态。而值对象呢,用于描述没有唯一标识的对象。

举个栗子,当我们希望对每一辆共享自行车进行管理时,他应该被设计为实体,有唯一编号作为标识,有颜色、重量、价格、品牌等属性,有位置状态、使用状态,有租赁行为。当其被租赁时,其位置状态和使用状态可能发生改变。

同样是共享自行车,如果我们的系统只为了统计各地区各品牌自行车的使用情况,即我们只关心他是什么,而不关心他是谁,那么他应该被设计为值对象。

★ Domain Event

简单的说,实体触发事件,实体绑定事件。用户的租赁行为会触发租赁事件;而自行车绑定了租赁事件,当事件发生时,自行车的使用状态发生改变。

★ Repository

仓储类似于传统三层架构的DAO接口,但只是接口,不包括实现。

4. 基础设施(Infrastructure)

作为基础设施,Infrastructure负责给三层架构提供支持。所有与具体平台、框架相关的实现都会在这一层实现,以免影响三层架构职责的纯粹性、以及污染领域模型。对象持久化的具体实现也放在基础设施里。

四、传统三层架构 VS 领域模型架构

从领域模型架构各层的职责可以看出,他和传统三层架构最大的差别在于,领域模型架构的业务逻辑包含在领域模型里,而传统三层架构的业务逻辑在Service层。为了实现这一点,领域模型还引入了在Javascript和ActionScript中常见的事件机制;而传统三层架构中,领域模型的属性和行为严格分离,变成了POJO和Service。

个人认为,两种架构的出发点是相同的,一样是先挖掘领域概念,然后建模,再根据模型进行设计。差别在于,当业务逻辑的复杂程度在单个开发人员或单个团队的把控能力范围之内时,采用面向过程的传统三层架构可以很快地完成建模工作,并开始业务逻辑的设计;而当业务逻辑复杂到一定程度时,则有必要花更多的时间用在建模上,去抽取模型的行为,去设计和关联模型事件,以期在后续迭代中,开发人员只需面对一个个可以清晰地理解的领域对象,而不是一坨动辄上千行的某业务行为的逻辑代码。

综上考虑,大部分web系统可以采用传统三层架构。

五、模型的形态

不同的架构、不同的层、不同的应用场景中有着不一样的建模需求,因此表述相同概念的模型可能会有不同的“形态”,例如:

充血模型 – 领域模型架构中包含了领域逻辑和领域属性的领域模型。

失血模型 – 传统三层架构中只有get/set方法,没有业务逻辑的POJO对象。

贫血模型 – 类似充血模型,但是不包括持久化相关逻辑。

PO – Persistant Object,持久化对象,即DAO从JDBC取出来的对象。传统三层架构中,PO即POJO组件中的对象,存在于DAO和Service之间。

DO – Domain Object,领域对象。领域模型架构中,PO从数据库取出来后,有一个“重建”的概念,即根据数据还原实体,这个被还原的实体就是DO,存在于DAO和Service之间。

DTO – Data Transfer Object,数据传输对象。上面在领域模型架构的界面层提过。对传统三层架构来说,该对象存在于Service和Controller之间。PO到DTO的转换可以在service实现,也可以在controller实现。本教程在Service进行转换。

VO – View Object,视图对象。Controller在返回DTO给视图时,可能还需要包括状态信息—例如操作成功/失败的状态吗、提示文本等—这时就需要在DTO外面再包一层,即View Object。该对象存在于Controller和Web之间,由Controller进行装配。

六、MVC模式

跟架构密切相关的另一个词汇是MVC模型,即Model-View-Controller模式。MVC模式是一种设计软件的模式,不是一种架构。在传统三层架构中,MVC的理念被应用在表现层:View提交请求数据给Controller,Controller返回数据用于渲染View,两者之间以Model(VO – ViewModel)的形式进行通信。如下图:

七、模块说明

注:下文中提到的Parent(父模块)和Aggregator(聚合器)概念会在后续章节讲解。

1. study-parent:pom

他是一个Parent – 父模块(被其他模块配置为parent)

配置基本参数供其他模块继承

管理整个项目所需要的第三方依赖及其版本

他是一个Aggregator – 聚合器(配置modules并包含了其他模块)

配置build信息、配置maven插件,规范项目构建行为

根据不同的运行环境配置多套profile

该项职能可以下放到study-blog

即此处不配置modules节点,让common和plugin分别构建,blog相关包统一构建。

2. study-common:jar

放置工具类,例如Base64加密解密、MD5加密解密、读写Cookie等。来源包括:

1. 从成熟的java开源项目的common/util包获得工具类

2. 平时根据个性化需求进行收集工具类

3. 自己写工具类

4. 也可以使用Guava这样的成熟类库。

放置自定义基础类。例如自定义的BaseException及其子类UploadException、自定义的BaseInterceptor及其子类EventInterceptor、Controller基类、Model基类等。

放置与第三方依赖相关的个性封装或实现。例如Mybatis多数据源的实现、Excel通用导入导出的实现、对httpClient方法的个性封装、对shiro的个性封装等。

放置硬编码的参数。例如自定义常量,自定义枚举等等。可配置的参数放在study-web模块的xml或者properties文件中。

3. study-plugin:jar

这个模块主要是第三方服务的实现类。例如调用短信接口、实现微信登录等。

第三方服务相关的参数可以硬编码在代码内,也可以放在study-web模块的resources中,交由spring进行初始化。

4. study-blog:pom

blog相关模块的Parent – 父模块(被blog相关模块配置为parent)

统一管理子模块的依赖。

该项职能可以上升到study-parent。

即子模块的parent改为study-parent,直接继承study-parent的属性。

blog相关模块的Aggregator – 聚合器(配置modules并包含了其他模块)

聚合子模块,统一构建。

一个网站除了Blog可能还包括了OA、CMS等子系统,每个子系统都有各自的pojo、mapper、service和controller,容易混乱。

5. study-blog-pojo:jar

POJO即Plain Old Java Objects,简单的JavaBean,即对对象实体的封装,只有属性和get/set方法。POJO中的实体还可以称为PO(Persistant Object – 持久化对象)。我们把内存中的临时数据存储到存储设备上变成永久数据的过程叫做持久化。对于需要进行持久化操作的对象,我们称之为持久化对象。Hibernate中把持久化对象的生命周期分成三种:

临时状态 – 刚创建出来,还未持久化的状态。此时该对象不在session缓存中,数据库中也没有相应的记录。

持久化状态 – 已经被持久化,且在session缓存中的状态。对该状态下对象的修改会由Hibernate同步反映到数据库中。

游离状态 – 已经持久化但不在session缓存中的状态。对该状态下对象的修改不会反映到数据库中,除非手动调用相关方法使之回到持久化状态。

然而Mybatis并未对对象的生命周期进行管理,更不会有持久化状态。但我们根据是否已进行持久化操作,将对象状态粗分为临时状态和游离状态。

6. study-blog-mapper:jar

Mybatis将它的DAO对象(Data Access Object – 数据访问对象)称为Mapper – 映射器,每个映射器包含了一个Mapper接口类和一个XML映射配置文件。其中,XML映射配置文件包含了SQL代码和映射定义信息(也可以通过注解直接写在接口类中,但不推荐)。

Mybatis的映射器都放在这个模块里。该模块只负责数据的CRUD操作,不管业务逻辑。数据访问对象不限于数据库数据源。

7. study-blog-controller:jar

controller的作用常被概括为“取调转”:

取 – 取出页面发来的数据。

当变量较多时考虑打包成一个VO(View Object – 表现层对象,不是Value Object – 值对象,用于controller与view交互)。

调 – 调用service方法,完成具体的业务逻辑。

转 – 转发到下一个controller或页面。

8. study-blog-service:jar

service就是三层架构的业务逻辑层,也有biz(business的缩写)这种叫法。业务逻辑层是三层架构中最为厚重的一层,所有跟具体业务相关的环节都在这里完成。

另外,在soa架构中,业务逻辑层会细分为biz和service:

biz是对业务逻辑的更细粒度划分,但又有别于DAO对数据库的原子性操作,目的在于抽象出业务逻辑的公共部分,更好地实现代码复用。

service即对外暴露的接口。借用悠然大神的 例子,biz层的许多东西是不适合对外的,好比厨师炒菜,你看了炒菜的过程估计吃不下去。但是让service层包装一下,让漂亮的服务员端上来就好多了。

9. study-web:war

放置所有子系统相关的jsp和前端静态资源。

放置所有resources。mapper里边的xml不在此列。

如果把不同子系统的web模块分成不同的模块(例如study-blog-web和study-cms-web),打包时需要通过maven插件进行合并,较为复杂。

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