從三層結(jié)構(gòu)到抽象工廠模式的軟件設(shè)計(jì)

摘要：三層結(jié)構(gòu)作為一種更加普適的架構(gòu)設(shè)計(jì)理念，具有分散關(guān)注、松散耦合、邏輯復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)定義優(yōu)點(diǎn)。工廠方法模式是類的創(chuàng)建模式，其用意是定義一個創(chuàng)建產(chǎn)品對象的工廠接口，將實(shí)際創(chuàng)建工作推遲到子類中。工廠方法模式是簡單工廠模式的進(jìn)一步抽象和推廣。由于使用了多態(tài)性，工廠方法模式保持了簡單工廠模式的優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)庫連接中有廣泛的應(yīng)用。本文通過一個簡單的實(shí)例詳細(xì)介紹三層結(jié)構(gòu)到抽象工廠的軟件設(shè)計(jì)過程。

關(guān)鍵詞：三層結(jié)構(gòu) 抽象工廠 設(shè)計(jì)模式

首先先準(zhǔn)備好一層用戶登陸窗體的代碼，即不采用分層實(shí)現(xiàn)的代碼，在一層的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)兩層，再在兩層的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)三層，最后引入Model層。對于一層用戶登陸功能，如下圖所示：

在這個層的代碼中提取方法，具體操作是選中代碼，右鍵選擇重構(gòu)下的提取方法，這里注意不要選擇用戶名和用戶密碼，這里我們就提取到了有兩個參數(shù)的方法。我們不能發(fā)現(xiàn)選擇的代碼都是針對數(shù)據(jù)操作的，為了更好的重復(fù)使用這段代碼，我們一般把它放到哪里呢，引出數(shù)據(jù)訪問層DAL。這里在VS2005中演示代碼，填寫新的類庫，即數(shù)據(jù)訪問層類庫（DAL），將剛剛提取的方法從表示層剪切到DAL中。再在表示層添加對DAL層的引用，在按鈕的Click事件中調(diào)用這個方法，我們就實(shí)現(xiàn)了從一層到兩層的轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)了最簡單的兩層結(jié)構(gòu)。

在實(shí)際的開發(fā)中，具體項(xiàng)目的業(yè)務(wù)邏輯往往比較復(fù)雜，需要寫一些方法實(shí)現(xiàn)這些復(fù)雜的邏輯，為了重用這些代碼，我們把它放到表示層和數(shù)據(jù)訪問層中間，稱為業(yè)務(wù)邏輯層。下面在前面代碼的基礎(chǔ)上演示三層的實(shí)現(xiàn)，首先添加一個新的類庫即業(yè)務(wù)邏輯層BLL，然后在BLL層添加具體的方法，引用DAL層的方法，最后在表示層中首先刪除對數(shù)據(jù)訪問層的引用，再添加BLL層的引用，更改按鈕的Click的代碼為引用BLL層的方法。這樣三層結(jié)構(gòu)就實(shí)現(xiàn)了。

上面的代碼我們實(shí)現(xiàn)的判斷登陸的用戶名稱和密碼是否正確，是一個查詢功能，查詢傳遞兩個參數(shù)這么實(shí)現(xiàn)是可以的，但是我們往往需要對大批量的數(shù)據(jù)進(jìn)行添加和修改操作，如用戶信息的注冊，注冊的信息可能有十幾項(xiàng)，你如何在層與層直接傳遞數(shù)據(jù)呢，顯然使用帶十幾個參數(shù)的方法是比較麻煩的，在這里我們使用類的屬性來傳遞，每次傳遞一個對象，這里我們稱之為Model層。具體的實(shí)現(xiàn)方法添加新的類庫，建立實(shí)體類，再依次將需要傳遞的參數(shù)作為屬性添加到實(shí)體類中。最后添加引用，因?yàn)樽鳛閿?shù)據(jù)傳遞，所以每個層多要引入Model層。上述過程如圖二所示：

三層結(jié)構(gòu)可以讓開發(fā)人員可以只關(guān)注整個結(jié)構(gòu)中的其中某一層； 可以很容易的用新的實(shí)現(xiàn)來替換原有層次的實(shí)現(xiàn)；可以降低層與層之間的依賴；有利于標(biāo)準(zhǔn)化；利于各層邏輯的復(fù)用。

其次介紹接口和簡單工廠，為什么要使用接口呢，現(xiàn)在的軟件產(chǎn)品不可能指針對一個數(shù)據(jù)庫，如勞資管理系統(tǒng)，大公司使用SQL Server，小公司可能使用Access就夠用了，那么如何讓一套程序既可使用SQL Server又可使用Access作為數(shù)據(jù)庫呢，答案是我們在數(shù)據(jù)訪問層使用統(tǒng)一的接口，讓訪問SQL Server和Access的類都實(shí)現(xiàn)這個接口，然后通過接口調(diào)用具體的實(shí)現(xiàn)。具體的演示方法是在前面代碼的基礎(chǔ)上點(diǎn)擊DAL層的類，右鍵選擇重構(gòu)，選擇提取接口，這樣一個接口就出現(xiàn)了。如下圖所示：

我們這里為了更加的規(guī)范，建立一個接口層的類庫IDAL，將這個接口移到這個類庫IDAL中。接口建立以后，為了可以使用Access庫，我們添加新的數(shù)據(jù)層AccessDAL，再添加一個AccessUserDAL類并實(shí)現(xiàn)現(xiàn)剛剛創(chuàng)建的接口。為了方便你可以復(fù)制上面的代碼和SqlHelp到AccessDAL類庫中，然后將這個類庫下的“Sql”替換成“OleDb”。這里注意SqlHelp里的代碼也要替換成訪問Oledb的。最后修改BLL層的調(diào)用方式為接口調(diào)用，用接口隱示的聲明，用類顯示的實(shí)現(xiàn)調(diào)用，對于訪問SQLServer數(shù)據(jù)庫具體的代碼是：ISqlUserDAL dal = new Demo.DAL.SqlUserDAL();如果需要訪問Access庫，稍加改動就變成訪問Access庫，具體代碼是：ISqlUserDAL dal = new Demo.AccessDAL.AccessUserDAL();

接口就可以實(shí)現(xiàn)訪問不同的數(shù)據(jù)庫我們?yōu)槭裁床捎霉S模式呢，原因有兩個，第一是客戶提出新需求，自己不改變源碼就更換為其他數(shù)據(jù)庫；第二是從開發(fā)公司考慮，為了適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)庫，每次需要修改BLL層源代碼，再編譯程序，發(fā)布程序比較麻煩。那么具體實(shí)現(xiàn)步驟是創(chuàng)建新的工廠項(xiàng)目類，添加類SimpleFactory，然后在類中實(shí)現(xiàn)返回實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品接口的方法，通過Web.Config讀取配置數(shù)據(jù)，針對不同數(shù)據(jù)庫，返回不同實(shí)現(xiàn)接口的對象，最后修改BLL層的調(diào)用方式為簡單工廠調(diào)用，用接口隱示聲明，但是實(shí)現(xiàn)通過工廠創(chuàng)建，代碼如下:private static IUserInfo db = SimpleFactory.CreateDalUserInfoInstance();這樣我們就可以通過修改配置文件實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)庫的訪問，實(shí)現(xiàn)了簡單工廠的設(shè)計(jì)模式。

再其次引入抽象工廠的實(shí)現(xiàn)，有了簡單工廠，為什么還要使用抽象工廠呢，原因是一個大的軟件項(xiàng)目中包括很多的模塊，不同的模塊就要創(chuàng)建不同的接口，那么如何返回很多實(shí)現(xiàn)接口的對象呢，在簡單工廠模式中只能編寫多塊相似的代碼，通過判斷數(shù)據(jù)庫的類型返回具體的對象，這樣就造成大量的代碼冗余，這里采用優(yōu)化的方法，即抽象公共的部分，通過抽象類調(diào)用具體的實(shí)現(xiàn)類，可以產(chǎn)生一批有關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品，例如通過配置文件讀取是Access數(shù)據(jù)庫類型，那么得到是Access的工廠，工廠里的產(chǎn)品都是通過訪問Access數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)產(chǎn)生的產(chǎn)品。可以說對于簡單工廠模式一次只能創(chuàng)建一個對象，而對于抽象工廠模式實(shí)現(xiàn)一次創(chuàng)建一系列相互依賴對象的需求。

具體的演示實(shí)現(xiàn)步驟是首先通過修改前面的編寫的簡單工廠simpleFactory類為抽象工廠類，添加相應(yīng)的抽象方法，通過讀取對應(yīng)的配置文件，返回實(shí)現(xiàn)抽象類的工廠；然后創(chuàng)建一個具體工廠類SQLFactory繼承這個抽象工廠類，重寫抽象方法，只返回具體SQLServer庫的實(shí)現(xiàn)；最后創(chuàng)建新的Access具體工廠類，添加類AccessFactory，讓它也繼承抽象工廠類，重寫抽象方法。另外不要忘記修改BLL層的調(diào)用方式為抽象工廠調(diào)用，具體的代碼是先得到一個工廠，然后再得到相應(yīng)產(chǎn)品。具體的代碼是：

private static AbsDALFactory factory = AbsDALFactory.ChooseFactory();

private static IUserInfo db = factory.CreateDalUserInfoInstance();

這樣我們就將數(shù)據(jù)訪問層的內(nèi)容進(jìn)行了細(xì)化，首先引入接口，再使用簡單工廠，然后引入抽象工廠模式，具體的思路如下圖三所示：

抽象工廠的使用除了對多系列多類別的應(yīng)用外，還有一點(diǎn)很重要的原則，即它的一系列的產(chǎn)品總是在一起使用的，只有這樣才更能體現(xiàn)出抽象工廠的價(jià)值。

結(jié)語：從三層結(jié)構(gòu)到抽象工廠是一種典型的軟件設(shè)計(jì)思路，他們是一個優(yōu)秀的實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)，但它并不是一個通用的東西，只有滿足我們需求和變化的設(shè)計(jì)才是好設(shè)計(jì)，而那一刻，無論是設(shè)計(jì)原則，還是設(shè)計(jì)模式，都融入我們的心中，而變得空曠起來，一個真正優(yōu)秀的軟件設(shè)計(jì)人員，他們不會去套用每一個模式，他們在心中都會有自己的一套設(shè)計(jì)策略，這才謂之無刀勝有刀。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王德永，抽象工廠模式在多種數(shù)據(jù)庫訪問程序中的應(yīng)用，機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新.2009年第6期.

作者簡介：王善桃(1968-)，男，江蘇金湖人，東南大學(xué)工程碩士，江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，主要研究方向軟件開發(fā)。