在后端开发中,三层架构是一种经典且广泛应用的分层设计模式,其核心思想是将业务逻辑、数据访问和用户界面分离,以提升系统的可维护性、可扩展性和复用性。以下是三层架构的详细设计及分层说明:
一、三层架构的分层设计
- 表现层(Presentation Layer)
- 职责:负责与用户或外部系统交互,接收请求并返回响应。
- 技术实现 :
- Web 应用:通过 HTTP 协议与前端交互,处理前端发送的请求(如 RESTful API、JSON/XML 数据格式)。
- 工具:Spring MVC(Java)、Django(Python)、Express.js(Node.js)等框架。
- 关键点 :
- 输入验证:对用户输入进行合法性校验(如格式、范围、权限)。
- 异常处理:捕获业务逻辑层或数据访问层的异常,并返回友好的错误信息。
- 数据转换:将业务逻辑层返回的数据对象转换为前端可识别的格式(如 DTO → JSON)。
- 业务逻辑层(Business Logic Layer, BLL)
- 职责:处理核心业务逻辑,协调数据访问层与表现层。
- 技术实现 :
- 服务类(Service):封装业务规则(如订单计算、用户权限校验)。
- 事务管理:确保数据一致性(如数据库事务、分布式事务)。
- 关键点 :
- 业务规则:实现与业务强相关的逻辑(如订单金额计算、库存扣减)。
- 异常处理 :定义业务异常(如
BusinessException
),避免直接暴露底层错误。 - 数据组装:整合多个数据访问层的结果,返回给表现层。
- 数据访问层(Data Access Layer, DAL)
- 职责:负责与数据库或其他数据源交互,实现数据的增删改查(CRUD)。
- 技术实现 :
- ORM 框架:MyBatis(Java)、Hibernate(Java)、SQLAlchemy(Python)。
- 数据库连接池:管理数据库连接(如 HikariCP、DBCP)。
- 关键点 :
- SQL 优化:避免 N+1 查询,使用批量操作或索引优化。
- 数据转换:将数据库表结构映射为业务对象(如 POJO、Entity)。
- 缓存集成:与 Redis 等缓存系统交互,减少数据库压力。
二、三层架构的核心优势
- 职责分离 :
- 每层职责单一,降低代码耦合度。例如,表现层无需关心数据库操作细节。
- 可维护性 :
- 修改某一层(如更换数据库)时,其他层无需调整,只需保持接口不变。
- 可扩展性 :
- 支持横向扩展(如添加缓存层)或纵向扩展(如微服务拆分)。
- 复用性 :
- 业务逻辑层可被多个表现层复用(如 Web 和移动端共享同一套业务逻辑)。
三、三层架构的实践建议
- 分层调用规则 :
- 表现层 → 业务逻辑层 → 数据访问层,严禁跨层调用(如表现层直接调用数据访问层)。
- 依赖注入 :
- 使用 Spring、Dagger 等框架管理依赖,避免硬编码。
- 接口抽象 :
- 各层通过接口定义契约,降低耦合(如
UserService
接口)。
- 各层通过接口定义契约,降低耦合(如
- 日志与监控 :
- 在关键层(如业务逻辑层)添加日志,记录请求参数、处理耗时和异常。
四、三层架构的常见变体
- 领域驱动设计(DDD) :
- 在业务逻辑层引入领域模型(如聚合根、值对象),适用于复杂业务场景。
- CQRS(命令查询职责分离) :
- 将写操作(Command)和读操作(Query)分离,优化性能。
- 六边形架构(端口与适配器) :
- 将表现层和数据访问层视为外部适配器,核心业务逻辑完全独立。