java软件开发的架构设计

软件架构作为一个概念，体现在技术和业务两个方面。

从技术角度来说：软件架构随着技术的革新不断地更新其内容，软件架构建立于当前技术和一些基本原则的基础之上。

先说一些基本原则：

分层原则：分层是为了降低软件深度复杂性而使用的关键思想，就像社会有了阶级一样，软件有了层次结构。

模块化原则：模块化是化解软件广度复杂的必然手段，模块化的目的就是让软件分工。

接口实现分离原则随着软件模块化的不断深入改进，面向接口编程而不是面向实现编程可以让复杂度日趋增高的软件降低模块之间的耦合度，从而让各模块更轻松改进。从这个原则出发，软件也从微观进行了细致的规范化。

还有两个比较小但很重要的原则：

细节隐藏原则很显然把复杂问题简化，把难看的细节隐去，能让软件结构更清晰。其实这个原则使用很普遍，java/c++语言中的封装原则以及设计模式中的Facade(外观)模式就很能体现这个原则的精神。

依赖倒置原则随着软件结构的进一步发展,层与层之间、模块与模块之间的依赖逐渐加深，而层、模块的动态可插拔要求不端增大。依赖倒置原则可看视为接口实现分离原则的深化，根据此原则的精神，软件进入了工具时代。这个原则有点类似于知名的好莱坞法则：Don't call us, we'll call you。

以上这些原则奠定了我们的软件架构的价值指标。但软件架构毕竟是建立在当前技术之上的。而每一代技术都有架构模式。过去的不再说了，让我们就来看一下当前流行的技术，以及当前我们能采用的架构。

因为面向对象是当前最流行开发技术，且设计模式的大量使用使面向对象的走向成熟，而数据库是当前最有效的存储结构、web界面是当前最流行的用户接口，所以当前最典型的三层次架构就架构在以上几项技术的基础之上，用数据库作存储层、用面向对象来实现业务层、用web来作为用户接口层。我们从三层次架构谈起：

因为面向对象技术和数据库技术不适配，所以在标准三层次架构的基础上，我们增加了数据持久层，来管理O-R双向映射，但目前一直没有最理想的实现技术。cmp和entity bean技术因为其实现复杂，功能前景有限，已接近被淘汰的边缘。JDO及hibernate作为o-r映射的后期之秀，尤其是hibernate，功能相当完备。推荐作为持久层的首选

在业务层，因为当前业务日趋负载，且变动频繁，所以我们必须有足够敏捷的技术来保证我们的适应变化的能力，在标准j2ee系统中session bean负责业务处理，且有不错的性能表现，但采用ejb系统对业务架构模式改变太大，且其复杂而昂贵，业务代码移植性差。而spring 作为一个bean配置的轻量级架构，漂亮的IOC模式实现，对业务架构影响小，所以推荐作为中间层业务框架。

在用户结构层,虽然servlet/jsp/jstl/javaBean 能够实现MVC架构，但终究过于粗糙。struts对MVC架构的实现就比较完美，Taperstry也极好地实现MVC架构，且采用基于事件的方式，非常诱人，惜其不够成熟，我们仍旧推荐struts作为用户接口层基础架构。

因为业务层是三层次架构中最有决定意义的，所以让我们回到业务层细致地分析一下，在复杂的业务我们常常需要以下基础服务的一种或几种：事务一致 性服务acid(tool:jta/jts)、并发加锁服务concurrent&&lock、池化管理服务cache、访问控制服务(tool:jaas)、流程控制服务workflow、动态实现服务IOC，串行化消息服务(tool:jms)、负载平衡服务blance等。如果我们不采用重量级应用服务器(如weblogic,websphere,jboss等)及重量级组件(EJB)，我们必须自己实现其中一些服务。虽然我们大 多情况下，不需要所有这些服务，但实现起来却非易事。幸运的是我们有大量的开源实现代码，但采用开源代码却常常是件不轻松的事。

随着xml作为结构化信息传输和存储地位日渐重要,一些xml文档 *** 作工具(DOM,Digester,SAX等)的使用愈发重要，而随着 xml schema的java binding工具(jaxb,xmlbean等)工具的成熟，采用xml schema来设计xml文档格式，然后采用java binding来生成java bean 会成为主要编程模式,而这又进一步使数据中心向xml转移，使在中小数据量上,愈发倾向于以xquery为查询语言的xml数据库。现还有一个趋势， microsoft,ibm等纷纷大量开发中间软件如(microsoft office之infopath)，可以直接从xml schema 生成录入页面等非常实用的功能。还有web service 的广泛应用，都将对软件的架构有非常重大的影响。至于面向服务架构(SOA)前景如何，三层次架构什么时候走入历史，现还很难定论。

aop的发展也会对软件架构有很深的影响，但在面向对象架构里，无论aspectJ还是jboss-aop抑是aspectWerks、 nanning都有其自身的严重问题：维护性很差，所以说它将很难走远。也许作为一个很好的思想，它将在web service里大展身手。

rdf,owl作为w3c语义模型的标志性的语言，也很难想象能在当前业务架构发挥太大影响。但如果真如它所声称那样，广泛地改变着信息的结构。那么对软件架构也会有深远影响。

系统必然是复杂的，如何清晰准备的描述一个系统，是架构工作的困难之处。有两个架构观点，虽然各有侧重，但是殊途同归，都是软件架构的基本方法。天通苑java课程认为需要注意的是，这两个架构观点对视图的定义和理解略有不同，视点应该就是视图。

“4+1”视图模型

面对复杂和不确定的业务需求，为了避免盲人摸象的局面，使用视图和视点的方法是比较有效的。PhilippeKruchten在他的文章《ArchitecturalBlueprints—The“4+1”ViewModelofSoftwareArchitecture》详细介绍“4+1”视图模型。在这个模型中，视图是指从不同的利益相关者的角度来描述系统，利益相关者可以是最终用户，开发者，也可以是项目经理。由此，4个视图就分别是逻辑视图，开发视图，进程视图和物理视图。另外“+1”的视图是选择一些用例和场景来描述架构。

开发视图：开发视图是从程序员，以及软件管理的角度来描述系统。这个视图也被称为实现视图，往往使用UML组件图来描述系统构成。

逻辑视图：逻辑视图主要描述系统为最终用户提供的功能。一般对应于UML工具的类图，状态图等。

物理视图：物理视图是从一个系统工程师的角度来描述系统。这个视图关切软件组件在物理层拓扑结构以及组件之间的物理连接，通常也被称为部署视图。UML工具中称为部署图。

进程视图：进程视图处理系统的动态方面，比如系统的进程之间如何通信以及运行时的行为，比如并发，分布式，集成，性能，扩展性等。UML工具用活动图来表示。

场景视图：场景视图使用一些用例或者场景来描述进程和对象之间的交互，并且用来验证架构设计，也是架构原型的测试起点。

java三大框架是：

1、Struts

为了解决这些问题，出现了Struts框架，它是一个完美的MVC实现，它有一个中央控制类（一个Servlet），针对不同的业务，我们需要一个Action类负责页面跳转和后台逻辑运算，一个或几个JSP页面负责数据的输入和输出显示，还有一个Form类负责传递Action和JSP中间的数据。JSP中可以使用Struts框架提供的一组标签，就像使用HTML标签一样简单，但是可以完成非常复杂的逻辑。从此JSP页面中不需要出现一行包围的Java代码了。

可是所有的运算逻辑都放在Struts的Action里将使得Action类复用度低和逻辑混乱，所以通常人们会把整个Web应用程序分为三层，Struts负责显示层，它调用业务层完成运算逻辑，业务层再调用持久层完成数据库的读写。

使用JDBC连接来读写数据库，我们最常见的就是打开数据库连接、使用复杂的SQL语句进行读写、关闭连接，获得的数据又需要转换或封装后往外传，这是一个非常烦琐的过程。

2、Hibernate

这时出现了Hibernate框架，它需要你创建一系列的持久化类，每个类的属性都可以简单的看做和一张数据库表的属性一一对应，当然也可以实现关系数据库的各种表件关联的对应。当我们需要相关 *** 作是，不用再关注数据库表。我们不用再去一行行的查询数据库，只需要持久化类就可以完成增删改查的功能。使我们的软件开发真正面向对象，而不是面向混乱的代码。我的感受是，使用Hibernate比JDBC方式减少了80％的编程量。

现在我们有三个层了，可是每层之间的调用是怎样的呢？比如显示层的Struts需要调用一个业务类，就需要new一个业务类出来，然后使用；业务层需要调用持久层的类，也需要new一个持久层类出来用。通过这种new的方式互相调用就是软件开发中最糟糕设计的体现。简单的说，就是调用者依赖被调用者，它们之间形成了强耦合，如果我想在其他地方复用某个类，则这个类依赖的其他类也需要包含。程序就变得很混乱，每个类互相依赖互相调用，复用度极低。如果一个类做了修改，则依赖它的很多类都会受到牵连。 为此，出现Spring框架。

3、Spring

Spring的作用就是完全解耦类之间的依赖关系，一个类如果要依赖什么，那就是一个接口。至于如何实现这个接口，这都不重要了。只要拿到一个实现了这个接口的类，就可以轻松的通过xml配置文件把实现类注射到调用接口的那个类里。所有类之间的这种依赖关系就完全通过配置文件的方式替代了。所以Spring框架最核心的就是所谓的依赖注射和控制反转。

现在的结构是，Struts负责显示层，Hibernate负责持久层，Spring负责中间的业务层，这个结构是目前国内最流行的Java Web应用程序架构了。另外，由于Spring使用的依赖注射以及AOP（面向方面编程），所以它的这种内部模式非常优秀，以至于Spring自己也实现了一个使用依赖注射的MVC框架，叫做Spring MVC，同时为了很好的处理事物，Spring集成了Hibernate，使事物管理从Hibernate的持久层提升到了业务层，使用更加方便和强大。

Struts框架是2000年就开始起步了，技术相当成熟，目前全球Java开发中Struts框架是显示层技术中当之无愧的王者。它拥有大量的用户群和很好的开发团队。这也是国内大部分Java软件公司对新进员工的基本要求。

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