浅谈分层技术在计算机软件开发中的应用

2021-11-23李洪涛

商品与质量 2021年28期

李洪涛

辽宁省信息中心辽宁沈阳 110002

1 计算机软件开发概述

分层技术在计算机软件开发中，是应用最广泛的一种设计方法，也是非常重要的一种结构。分层技术设计思想，是随着计算机软件开发技术方法不断发展而来。最早软件开发，采用面向过程开发方法。面向过程设计思想是分析实现设计目标步骤，然后使用函数方式把这些步骤实现，在使用时根据需要分别调用对应函数。这一阶段分层设计主要用于隔离硬件和软件逻辑边界。在面向过程开发方法不适合解决复杂应用逻辑时，面向对象开发方法成为主流技术。面向对象设计思想是把设计目标分解成各个逻辑对象，建立对象方法是参考现实中逻辑对象实现目标、解决问题过程中行为和状态变化。这一阶段，分层技术有了比较普遍应用。

2 分层技术特点和设计原则

2.1 分层技术特点

分层设计目是利用层次结构把软件系统内部信息交换问题分解到一系列容易控制层中，各层根据实际业务需要可以独立进行修改或扩充。使用分层技术设计系统，可以分散业务关注点、松散模块耦合度、便于实现内部和外部逻辑复用、更适合实现标准化，在业务发展过程中具有较好扩展性，并能根据使用情况灵活适应更复杂物理部署方式。虽然更多层次设计带来了一定程度上性能降低以及设计复杂度增加，但是在现今计算资源充足和架构设计成熟条件下，相对后期维护成本，这些损失基本可以忽略。

2.2 分层技术设计原则

分层设计从逻辑上将系统划分成许多层次集合，各层之间关系要遵循一定设计原则。①每个层被设计为完成相对独立功能，层内部可以继续划分为颗粒度更小模块，层内部设计应高内聚，每层系统应设计为能够迭代和延展，甚至于能够独立部署。②各层功能实现只能基于同层和下一层功能，并对上一层提供支撑和服务，在实现过程中基本不允许进行跨层级功能调用，并且下层不能够调用上一层，层间设计应低耦合。③各层的设计应将接口与实现分离，层间调用是通过接口进行。通过接口访问方式分离对层内部逻辑关注点，同时层的接口调用模式也更利于实现标准化。

3 分层技术应用

3.1 两层设计应用

分层技术有多种形式，两层设计是最基本形式，在网络结构简单和业务逻辑不复杂应用系统中，两层设计非常常见，在今天小型应用软件中也还经常使用。两层设计一般是采用客户服务器模式，与用户相关部分集中在客户端，例如界面、操作等。与数据和运算相关部分集中在服务器端。客户端和服务器端两层之间相互配合，甚至通信互访，在网络结构简单、业务不复杂情况下能够很好地满足用户使用和体验。

3.2 三层设计应用

三层架构是目前大型软件系统中最核心设计技术，四层、五层设计也是从三层设计基础上发展而来。通常来说，三层架构由上至下分别为表示层、业务逻辑层和数据层。表示层用于显示数据和接收用户操作信息，为用户提供一种交互式访问接口。表示层狭义上通常被认为是Web页面，从广义上讲也可以是桌面程序、手机App等任何人机接口方式。业务逻辑层包含系统中核心业务逻辑，通过对数据层业务逻辑处理实现表示层用户操作目标。业务逻辑层是三层设计架构中最核心、最关键部分。业务逻辑层处于数据层与表示层中间，在数据交换中起到承上启下作用。由于层之间弱耦合关系，以及层之间依赖关系是自上而下，上层设计改变对于其依赖底层来说没有影响。在层实现时候，如果遵循了面向接口设计思想，就可以实现是一个可抽取替换的设计架构。因此业务逻辑层设计对于实现一个可扩展架构尤为关键。数据层也称为数据访问层，主要负责访问和操作数据，实现数据增删改查。数据源可以是多种数据库，也可以是XML文件、二进制文件等。在数据层采用实体关系映射方式实现数据操作时候，也可以把数据层称为持久层。

3.3 四层设计应用

在领域驱动设计思想用于指导企业级应用开发之后，四层设计也得到了广泛关注。在领域驱动设计概念中，四层设计主要包括用户层、应用层、领域层和基础层，相对于经典三层架构设计，在表示层和业务逻辑层中间增加了应用层，通过应用层隔离用户层对业务逻辑直接调用，将三层架构表示层和业务逻辑层之间关联进行进一步抽象和解耦，在当前互联网应用和移动端应用场景下，能够更好地适应多终端、多模式、多网络互动访问。基础层与三层架构数据层概念基本类似。四层设计方法，在部署和访问都很复杂企业级应用系统开发中，能够对新技术实现和需求变更提供更好支持。