分層技術在計算機軟件設計中的應用

潘永安

（江蘇電子信息職業學院計算機與通信學院，江蘇淮安，223003）

關鍵字：分層技術；軟件設計；B/s；MVC

0 引言

在軟件設計中分層技術是將一個軟件設計分為不同功能的層次，依據軟件的具體需求每層的功能設計都不相同，層與層之間是交互關系，界限明朗，功能細致，相互不干擾，將軟件設計成為高內聚、低耦合的特性。不同層數的分層技術對應不同的軟件需求，同樣的分層技術，具體模式使用不同技術搭配，則軟件設計也不同，分層技術在軟件設計中的應用越來越為廣泛。

1 分層技術思想的由來

計算機專業突飛猛進，涉及到越來遇到的領域，逐漸在各個領域占領一席之地，科技的發展解放了許多勞動力，很多量大、不好計算、保存的工作都由計算機來替代，進而導致計算機軟件的需求量逐年遞增，迫使軟件開發的速度越來越開，同時軟件技術開發的速度遠超于硬件的發展速度，在低配置的硬件上需要運動高配置的代碼，硬件和軟件不能匹配，發展不夠平衡[1-2]。軟件的快速發展、硬件和軟件發展速度不相同、代碼量指數倍的增加，編程人員思維的容納性在以上可以寫情況下就出現了分層思想。

2 什么是分層技術思想及其特點

2.1 分層技術的概念

分層思想是軟件工程方法中最常用的思想，通過將一個較大的設計進行分層，根據設計的大小和種類，分為不同的層次。分層技術在計算機軟件開發中有著極大的優勢。軟件設計者使用分層思想能夠使得軟件更加合理化，最大利用化。分層技術是用于描述軟件設計中不同層次之間的關系，將軟件各個層次之間進行連接、傳輸，在相同的硬件情況下，分層技術科加快計算機的運行速度，提高軟件的安全性。分層設計首先需要考慮的是邏輯的分層，也就是將整個任務在邏輯上進行分層，分解為一個個子任務，對子任務的分層則需要是水平分層。也就意味分層是由高到低，或由低到高。

分層技術是將整個系統進行水平分層，是因為在軟件設計中，開發人員下意識的認定了一個認知“機器為本，用戶至上”。也就是說在軟件設計中，機器是整系統運行的基礎，但是軟件設計的軟件是為用戶服務。當軟件分層時，往往層次越往上，也就會越抽象，也就意味著越面向用戶、面向業務。相反加購中層次越往下，則就更加通用，是面向機器設備。

分層設計也需要依據不同的變化原因確定每一層的邊界，確定邊界是為了防止邊界與邊界之間進行相互干擾，或者說是盡量將邊界之間的影響降到最低。在軟件分層設計中，每一層和每一層之間的關系應該是正交關系，正交關系并不意味著兩層、兩層之間沒有關系，而是說層與層之間的關系應該像兩條垂直的直線一樣，只有一個交點，其他地方永不相交。層與層之間的關系需要將兩條之間的垂直點作為依賴點，也就是兩層之間的協作點，無論對哪一層進行造作，除了協作點之外，都不會對另一層有任何影響。

2.2 分層技術的特點

分層技術有良好的擴展性，在軟件設計中，如果需要對某一功能模塊進行增刪改查，分層技術能夠在原有的設計中，只改動最小的范圍就可以完成新的需求，通過分成技術對復雜軟件進行合理分解，能夠使軟件更加合理化、更加系統性[3]。

分層技術使得軟件內部有良好的獨立性，由于軟件設計中已經將整體進行分層，當某一層出現問題是，可以及時修改，同時還不會影響其他層。當整體出現問題時，分層也會使得整體排查問題的速度加快，是不分層時，排查問題的數倍。

3 分層技術的應用

3.1 雙層分層技術的應用

雙層分層技術是將客服端（Browser）和服務器（Server）分為兩層，能夠在原有基礎上縮短開發時間，提高工作效率。其中客服端是指在用戶在web瀏覽器上，實現界面化的用戶交互，將表示層和業務邏輯層布置在客服端，主要功能用于提交客服要求，并將要求發送到服務器，申請服務器端的數據庫等服務。服務器則是底層服務器，也可以稱之為數據層，主要是用于實現邏輯業務，包括回饋客戶端請求，在數據庫查詢等操作。少部分需要在客服端實現，減輕了客戶端的壓力。但B/S架構不能同時容納大量用戶，出現數據交互過大的情況下，會出現數據延遲，通訊信號差的問題。假如系統發生變化，則需要同時修改客戶端和服務端，維修費用較大不方便。

3.2 三層分層技術的應用

三層架構是在雙層架構的基礎上設計，將其優化，能夠滿足大量客戶或大量數據交互的需求。三層分層技術分別為，表示層、業務邏輯層、數據層。這是將雙層中的業務邏輯模塊單獨為層。表示層為完成用戶用戶與應用程序之間的交互。業務邏輯層負責處理、實現業務，處于表示層和數據訪問層，數據訪問層，是系統的持久層，負責管理數據庫。

MVC（Model、View、Controller）是 非 常 典 型 的 三層分層技術，Model是業務邏輯層，View是表示層，Controller是用來調度其他兩層，將MVC模式具體化，如JSP+Servlet+JavaBean。其中JavaBean既可以作為數據模型來封裝業務數據，也可以作為業務邏輯模型來包含應用的業務，根據收到控制器傳來的請求，執行特定的業務邏輯處理，返回執行結果。JSP則作為視圖層，負責提供未用戶展現數據，提交用戶請求，Servlet則作為控制器，接受用戶的請求，將請求中的數據，轉化為業務模型中的數據模型，同時根據業務執行結果來選擇要返回的視圖。具體模式如下圖1所示。

圖1 JSP+Servlet+JavaBean模式

3.3 四、五層分層技術的應用

軟件設計的難度越來越高，用戶對軟件的性能，如反應速度，反饋信息的程度等要求也越來越高，信息化越發普及，而信息的發展則使得數據越來越多，相較之前更加復雜，計算環境與之前發生了翻天覆地的變化，數據的大量增加，數據之間邏輯的復雜程度翻倍，因此用用戶會提出不同的、個性化的、有針對性行的軟件需求，軟件分層技術的發展在用戶需求的推動下，衍生出了超過三層的分層技術[4]。

4 結束語

分層技術的快速發展，給軟件設計帶來許多便利，幫助編程人員節省資源，提高代碼復用率，減少軟件模塊設計中的冗余性，將不同的功能分到不同的軟件層，鞏固了軟件運行的安全性，提高軟件運行速度，已經有不少成熟的軟件將分層技術結合在軟件開發的過程中，在軟件測試可以加快速度，同時還能保證每層之間的獨立性，相互之間不影響，從雙層到三層分層技術，又衍生出更加具體化的四層、五層分層技術，分層技術不斷進步，軟件設計不斷完善。