【Java设计模式】分层架构模式

一、概述

分层架构设计模式有助于将应用程序组织成不同抽象层次的子任务组，便于每个层的独立开发和维护。

二、详细解释及实际示例

1. 实际示例：
   • 想象一下建造一座现代高层建筑，这类似于在软件开发中使用分层架构设计模式。该模式允许每个软件层，如数据层、服务层和表示层，支持无缝交互，同时保持独立性，增强可维护性和可扩展性。就像一座建筑被分为基础、结构楼层、居住楼层和屋顶等层，每层都有特定的功能，并使用不同的材料和技术建造，软件应用程序也可以进行类似的结构设计。
   • 在这个类比中，基础代表数据层，负责管理数据库操作。结构楼层类似于服务层，包含业务逻辑和规则。居住楼层与表示层平行，处理用户界面和交互。最后，屋顶可以被视为API层，允许外部系统与应用程序进行通信。
   • 就像建筑中的每层都被建造为支持上下层一样，每个软件层在与相邻层保持一定独立性的同时，支持与它们的无缝交互。这种结构便于轻松维护和更新，例如在不影响基础结构（业务逻辑和数据层）的情况下翻新内部（表示层）。
2. 通俗解释：
   • 分层架构模式将软件组织成任务的分层组，每个组都封装在不同的层中，相互交互，便于维护、扩展和明确分离关注点。
3. 维基百科解释：
   • 在软件工程中，多层架构（通常称为n层架构）或多层架构是一种客户端 - 服务器架构，其中表示、应用程序处理和数据管理功能在物理上是分离的。

三、Java中分层架构的编程示例

在数据层，我们保存蛋糕的构建块。Cake由层和顶部装饰组成。

@Entity
public class Cake {
    @Id
    @GeneratedValue
    private Long id;
    @OneToOne(cascade = CascadeType.REMOVE)
    private CakeTopping topping;
    @OneToMany(cascade = CascadeType.REMOVE, fetch = FetchType.EAGER)
    private Set<CakeLayer> layers;

服务层提供CakeBakingService，便于访问蛋糕的不同方面。

public interface CakeBakingService {
    void bakeNewCake(CakeInfo cakeInfo) throws CakeBakingException;
    List<CakeInfo> getAllCakes();
    void saveNewTopping(CakeToppingInfo toppingInfo);
    List<CakeToppingInfo> getAvailableToppings();
    void saveNewLayer(CakeLayerInfo layerInfo);
    List<CakeLayerInfo> getAvailableLayers();

在顶部，我们有我们的View，负责渲染蛋糕。

public interface View {
    void render();
}
@Slf4j
public class CakeViewImpl implements View {
    private final CakeBakingService cakeBakingService;
    public CakeViewImpl(CakeBakingService cakeBakingService) {
        this.cakeBakingService = cakeBakingService;
    }
    public void render() {
        cakeBakingService.getAllCakes().forEach(cake -> LOGGER.info(cake.toString()));
    }
}

四、分层架构模式类图

五、何时在Java中使用分层架构模式

该模式适用于可以将应用程序划分为多个组的结构，每个组都有特定的角色或职责。在企业应用程序中很常见，它简化了依赖关系，增强了可维护性，并支持扩展和技术堆栈隔离。
当以下情况时使用分层架构：

1. 您希望将软件职责明确划分为程序的不同部分。
2. 您希望防止更改在整个应用程序中传播。
3. 您希望使您的应用程序更易于维护和测试。

六、分层架构模式在Java中的实际应用

1. Web应用程序，其中表示层、业务逻辑层和数据访问层明显分离。
2. 企业系统，其中核心功能与接口应用程序和数据库隔离。

七、分层架构模式的好处和权衡

好处

1. 通过分离关注点提高了可管理性。
2. 更容易更新或修改一层而不影响其他层。
3. 促进了功能的重用。

权衡

1. 由于层交互可能导致潜在的性能开销。
2. 层管理的复杂性。
3. 设计有效的层分布存在挑战。

八、源码下载

分层架构模式示例代码下载