設(shè)計模式介紹及其應(yīng)用實例DAO設(shè)計模式實現(xiàn)與分析

傳統(tǒng)軟件應(yīng)用系統(tǒng)一般采用3層應(yīng)用框架，業(yè)務(wù)邏輯層代碼中混雜各種數(shù)據(jù)庫調(diào)用語句，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、可復(fù)用性和可維護(hù)性。

設(shè)計可復(fù)用的面向?qū)ο筌浖泻芏嚯y點。如找到相關(guān)對象；以適當(dāng)?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(guān)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(fù)設(shè)計或盡可能少做重復(fù)設(shè)計等。

采用設(shè)計模式可有效解決這些難點，從而簡單方便地復(fù)用成功的設(shè)計和體系結(jié)構(gòu)。通過采用設(shè)計模式，能大大提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、可重用性和可維護(hù)性，并能降低系統(tǒng)開發(fā)難度，提高開發(fā)效率。設(shè)計模式已成為當(dāng)前乃至今后軟件工程研究領(lǐng)域的一大熱點，并被認(rèn)為是繼OOP技術(shù)之后的又一重大突破。

首先簡要介紹設(shè)計模式，然后分析傳統(tǒng)3層架構(gòu)開發(fā)模型的優(yōu)缺點，充分考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，可復(fù)用性，可維護(hù)性，從軟件設(shè)計模式角度提出改進(jìn)方法，并給出研究實例。

2 設(shè)計模式

每一個模式描述一個在不斷重復(fù)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(fù)勞動。設(shè)計模式是面向?qū)ο筌浖O(shè)計過程中記錄的知識和經(jīng)驗，用一系列類結(jié)構(gòu)和對象來具體描述其含義。設(shè)計模式通過復(fù)用面向?qū)ο笤O(shè)計的解決方案，從而更加簡單方便地復(fù)用成功的設(shè)計和體系結(jié)構(gòu)，將已證實的技術(shù)表述成設(shè)計模式也會使新系統(tǒng)開發(fā)者更加容易理解其設(shè)計思路。設(shè)計模式可幫助設(shè)計者做出有利于系統(tǒng)復(fù)用選擇，避免損害系統(tǒng)復(fù)用性，通過提供一個顯式類和對象作用關(guān)系及它們之間潛在聯(lián)系說明規(guī)范，設(shè)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(hù)的有效性。設(shè)計模式確定所包含的類和實例及其角色、協(xié)作方式、職責(zé)分配。通過刻畫部件靜態(tài)和動態(tài)結(jié)構(gòu)及其之間的合作關(guān)系，設(shè)計模式成功應(yīng)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(gòu)造中。

3 傳統(tǒng)的3層架構(gòu)開發(fā)模型

目前，在Internet／Intranet環(huán)境中，企業(yè)級的應(yīng)用軟件系統(tǒng)大多采用3層應(yīng)用框架：表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)層（圖1）。在這種層次結(jié)構(gòu)的軟件框架中。每層為其上一層提供服務(wù)（服務(wù)提供者），并作為其下一層的客戶（服務(wù)消費者），內(nèi)部的層只對相鄰的層可見，從而構(gòu)成一個具有可移植性、可擴(kuò)充性的兼容平臺。

但也存在顯著的缺點：在開發(fā)多個應(yīng)用軟件系統(tǒng)的過程中，不同的應(yīng)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(wù)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(fù)用性、可維護(hù)性不是很理想。

4 改進(jìn)的4層架構(gòu)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(shè)計模式角度出發(fā)，提出把業(yè)務(wù)邏輯層進(jìn)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(fù)責(zé)與底層數(shù)據(jù)庫之間的連接。形成4層軟件體系結(jié)構(gòu)框架，從上到下依次是：表示層、業(yè)務(wù)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(yīng)用軟件進(jìn)行人機(jī)交互的接口；業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)處理用戶的業(yè)務(wù)請求；數(shù)據(jù)接口層負(fù)責(zé)與底層數(shù)據(jù)庫之間的交互；數(shù)據(jù)層則負(fù)責(zé)存儲數(shù)據(jù)。

4．1 DAO設(shè)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?qū)ο蟮姆绞椒庋b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(wù)層代碼無須關(guān)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(shè)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(wù)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(fù)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(hù)性。

（3）DAO降低了業(yè)務(wù)邏輯層的復(fù)雜度。DAO管理復(fù)雜的數(shù)據(jù)訪問，從而簡化了業(yè)務(wù)邏輯層。所有與數(shù)據(jù)訪問的實現(xiàn)有關(guān)的代碼（例如SOL語言等）都不寫在業(yè)務(wù)邏輯層里，業(yè)務(wù)邏輯層可集中處理業(yè)務(wù)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(xì)節(jié)。這意味著業(yè)務(wù)層與數(shù)據(jù)訪問的底層細(xì)節(jié)無關(guān)，也就是說，可以在保持上層機(jī)構(gòu)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(jī)制，提高了系統(tǒng)的可復(fù)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(gòu)，DAO層通常無須改寫。DAO層透明地分離數(shù)據(jù)庫與業(yè)務(wù)邏輯層，業(yè)務(wù)邏輯層專注于業(yè)務(wù)邏輯的實現(xiàn)，而無須關(guān)心持久層訪問的實現(xiàn)。

（6）DAO模式的進(jìn)一步改良。由于DAO層已實現(xiàn)所有的數(shù)據(jù)訪問，業(yè)務(wù)邏輯層只需調(diào)用DAO接口，因此業(yè)務(wù)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(jī)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(wù)端之間增加一層，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度；新增加的一層需要額外的設(shè)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(shè)計的復(fù)雜度。總的來說，DAO將數(shù)據(jù)持久層與業(yè)務(wù)邏輯層分離，提高了軟件的可擴(kuò)展性，可維護(hù)性和可復(fù)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(diào)用者使用接口，而不是具體的實現(xiàn)類。當(dāng)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(shè)計模式的參與對象和它們之間的調(diào)用關(guān)系。圖4為該示例的詳細(xì)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(guān)閉連接的方法。

程序?qū)BConn對象設(shè)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(jié)合，DAO工廠負(fù)責(zé)產(chǎn)生DAO實例。兩者結(jié)合可更好地實現(xiàn)業(yè)務(wù)組件與持久層組件的解耦。業(yè)務(wù)組件只需獲取DAO工廠實例，然后由DAO工廠實例負(fù)責(zé)產(chǎn)生DAO組件。業(yè)務(wù)組件則面向DAO接口編程，無須關(guān)心DAO的具體實現(xiàn)。

5 結(jié)束語

分析傳統(tǒng)3層軟件體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，從軟件模式角度出發(fā)，對其進(jìn)行改進(jìn)，提出4層開發(fā)模型，提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、可復(fù)用性、可維護(hù)性，并給出一個具體應(yīng)用實例實現(xiàn)DAO設(shè)計模式。