浅析程序设计中的三层架构

摘要：阐述什么事三层架构，通过日常生活中的实例对三层架构做出较全面的解析

关键词：三层架构；解耦

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）31-0061-02

三层架构在现在的中小型系统中有着普遍的应用。关于三层架构的问题有很多探讨。对这个老问题，本文从新的角度去观察、探析，使读者从不同的方向去了解、认识、应用这个架构。

1 三层架构是什么

层次结构在现实社会里随处可见。公司人员结构会分层，楼房是分层的，产品的生产过程是分层的，商品从生产到销售的各个环节是分层的，虽然分层的目的各有不同，但是都是为解决某一问题而产生的。所以，分层架构其实是为了解决某一问题而产生的一种解决方案。

那什么是三层体系结构呢，三层架构是在客户端与数据库之间加入了一个“中间层”，也叫业务逻辑层。这里所说的三层结构，不是指物理意义上的三层，不是简单地放置几台机器就是三层体系结构，也不仅仅Web应用才是三层体系结构，WinForm也同样可以拥有三层架构，三层是指逻辑上的三层，即使在同一台机器上也可能有三层架构。

三层体系的应用程序将数据访问、业务逻辑、合法性校验等工作放到了业务逻辑层进行处理。通常情况下，客户端不直接与数据库进行交互，而是通过业务逻辑层建立连接，再经由业务逻辑层与数据库进行交互。

1.1各层的作用

1）数据访问层：主要是对原始数据的操作层，如数据库数据、文本数据等，而不是指原始数据（如文件的具体内容），也就是说，是对数据库的操作，而不是数据，具体为业务逻辑层或表示层提供数据服务。

2）业务逻辑层：主要是针对具体的问题的操作，如合法性校验、权限控制等，也可以理解成对数据层的操作，对数据业务逻辑处理，从数据层拿来数据，然后经过转换加工，在输出给表现层，如果说数据层是积木，那逻辑层就是对这些积木的搭建。

3） 表现层：主要表示WEB方式，也有WINFORM方式，或者是App的方式，WEB方式可以表现成动态加载的页面，如果逻辑层相当强大和完善，表现层的表现形式应该是可以随意更换的，无论表现层如何定义和更改，只要业务逻辑没有改变，逻辑层都应该能完善地提供服务。

1.2什么样的系统可以说是合理的三层

三层结构的程序不是说把项目分成DAL、BLL、 UI三个模块就叫三层了，三层程序必须符合以下条件：

1）最关键的，表现层（UI层）只能作为一个外壳，不能包含任何业务逻辑的处理过程

2） 设计时应该从业务逻辑层（BLL）出发，. 在BLL层上应该实现所有业务逻辑。

3） 不管数据层是一些对数据库的简单操作也好，还是一个类也好，应该在一定的抽象程度上做到系统无关

4） 不管使用Model类还是别的远程对象技术，不管部署的时候是不是真的分别部署到不同的服务器上，最起码在设计的时候要做这样的考虑，更远的，还得考虑多台服务器通过负载均衡作集群

所以考虑一个项目是不是应该应用三层/多层设计时，先得考虑下是不是真的需要？ 实际上大部分程序就是不需要分层的，完全没必要作的这么复杂. 而多层结构是用于解决真正复杂的项目需求的。

1.3三层架构的优缺点

优点：开发人员只需要关注自己开发的层；可以很容易的用新的实现来替换原有层次的实现；可以降低层与层的依赖；有利于系统的标准化；利于各层逻辑的复用。结构更加的清晰明确；在后期维护的时候，可以极大地降低维护成本和维护时间。

缺点：降低了系统的性能，如果用一层结构，UI直接访问数据，去掉了中间环节，自然节约了运算时间，提高了系统性能。有时会导致级联的修改，这种修改尤其体现在自上而下的方向。如果在表示层中需要增加一个功能，就必须在相应的业务逻辑层和数据访问层增加对应的代码，以保证系统继续符合设计的原则。增加了开发成本。

2生活中的三层架构

我们应该都去图书馆借过书。借书的过程看似简单，其实就是三层结构的日常应用，如图1。

图1 三层机构与借书

数据库好比书库，所有的书都按照分类号和编号，存放在不同的书架上。

Dal层好比取书员，把书从书库中取出来，按照要求放在不同的窗口，交给不同的借书员，不关心书是借给哪个用户的。

Bll层好比借书员，将书借给用户，不用去关心书是从哪个书架来得。

Web层好比读者，只需要从Bll层也就是借书员那里借走自己所需要的书，不必关心书从哪个取书员那里来得，更不必关心书在书库哪个书架存放。

书好比 Model，无论是那层，各个环节传递的本质都是书，书贯穿了整个借书的全过程。

当然这个过程只是举个例子，比如Bll的借书员层，可能存在书损坏了，对书的修补，或者对书的简单包皮等细节工作。

以上通过日常生活中的借书，比较形象地介绍了三层架构。那为什么不直接从数据库取出内容直接操作不可以吗，为什么要这么麻烦的用三层架构呢。这样当然也是可以的，比如说很小的一个资料室，只有一个管理员，这个管理员直接面对读者，所有图书工作都由一个人完成当然是可以的，这就好比写一个小的程序，一层完全能解决，就没必要在分为多层处理。但是在大型图书馆，同时有很多读者借书，这样一个人是不可能完成所有事情，这个时候就需要分工，从而提高效率。当我们处理大型项目时候，分层就是有必要的，让各层各尽其职。所以分不分层需要根据实际情况而定，不能一概而论。

3 使用三层架构的目的：解耦。

我们使用三层架构的目的是解耦，同样拿上面的例子来讲：

读者（UI层）是不断变换的，我们不可能让每个读者直接去书库里面自己找书，在大量图书中，不懂编目的读者根本找不到自己需要的书。

借书员（Bll层），借书员请假了，只要一个懂得借书操作的人员就可以顶替他的岗位，这个人员并不需要了解书库书的排放。

取书员 （Dal层），取书员辞职了，这时候来一个新的取书员，我们只需要这个取书员了解书库就可以了，并不需要他对借还书软件进行熟悉。

这样任何一层发生了变化，都不会影响到另外一层，即解耦。

4 三层架构与两层的区别

两层架构：

（当任何一个地方发生变化时，都需要重新开发整个系统。“多层”放在一层，分工不明确耦合度高――难以适应需求变化，可维护性低、可扩展性低）

三层架构：

（发生在哪一层的变化，只需更改该层，不需要更改整个系统。层次清晰，分工明确，每层之间耦合度低――提高了效率，适应需求变化，可维护性高，可扩展性高）

综上上所述，三层架构具有结构清晰、耦合度低、可维护性高、可扩展性高、利于开发任务同步进行和容易适应需求变化的优势。但是降低了系统的性能。如果不采取分层结构，很多业务可以直接方位数据库来获取相应的数据，而现在必须通过中间层来完成；所以我们在程序设计和开发的过程中，不能为了应用三层结构而去设计程序，而是应该在需要用三层架构或者多层架构时候才用，用三层架构的目的是为了使复杂问题简单化，而不是简单问题复杂化。多层的设计应该是用来解决问题的，而不是制造麻烦的。

参考文献：

[1] 谈春燕.B/S三层架构下单服务器集群技术的应用[J].冶金自动化，2009（6）.

[2] 博客园[EB/OL].http：//.

[3] Microsoft API 和参考目录[EB/OL].http：///library.