1 引言
傳統軟件應用系統一般采用3層應用框架，業務邏輯層代碼中混雜各種數據庫" title="數據庫">數據庫調用語句，嚴重影響系統的可擴展性、可復用性和可維護性。
設計可復用的面向對象軟件有很多難點。如找到相關對象；以適當的粒度將其歸類；定義類的接口和繼承層次，建立對象之間的基本關系；要對現在的問題有針對性，同時對將來的問題和需求也有足夠的通用性；避免重復設計或盡可能少做重復設計等。
采用設計模式" title="設計模式">設計模式可有效解決這些難點，從而簡單方便地復用成功的設計和體系結構。通過采用設計模式，能大大提高系統的可擴展性、可重用性和可維護性，并能降低系統開發難度，提高開發效率。設計模式已成為當前乃至今后軟件工程研究領域的一大熱點，并被認為是繼OOP技術之后的又一重大突破。
首先簡要介紹設計模式，然后分析傳統3層架構開發模型的優缺點，充分考慮系統的可擴展性，可復用性，可維護性，從軟件設計模式角度提出改進方法，并給出研究實例。
2 設計模式
每一個模式描述一個在不斷重復發生的問題，以及該問題解決方案的核心。這樣就能多次使用該方案而不必重復勞動。設計模式是面向對象軟件設計過程中記錄的知識和經驗，用一系列類結構和對象來具體描述其含義。設計模式通過復用面向對象設計的解決方案，從而更加簡單方便地復用成功的設計和體系結構，將已證實的技術表述成設計模式也會使新系統開發者更加容易理解其設計思路。設計模式可幫助設計者做出有利于系統復用選擇，避免損害系統復用性，通過提供一個顯式類和對象作用關系及它們之間潛在聯系說明規范，設計模式甚至能夠提高已有系統的文檔管理和系統維護的有效性。設計模式確定所包含的類和實例及其角色、協作方式、職責分配。通過刻畫部件靜態和動態結構及其之間的合作關系，設計模式成功應用于解決商業數據處理、電子通信、圖形用戶界面、數據庫、分布式通信軟件等軟件構造中。
3 傳統的3層架構開發模型
目前，在Internet／Intranet環境中，企業級的應用軟件系統大多采用3層應用框架：表示層、業務邏輯層和數據層(圖1)。在這種層次結構的軟件框架中。每層為其上一層提供服務(服務提供者)，并作為其下一層的客戶(服務消費者)，內部的層只對相鄰的層可見，從而構成一個具有可移植性、可擴充性的兼容平臺。
但也存在顯著的缺點：在開發多個應用軟件系統的過程中，不同的應用軟件系統之間耦合度不是很好；層與層之間代碼混亂；訪問數據庫的方式不同，如JDBC， Hibernate或JDO，因此，在各種數據庫之間移植就需修改很多地方，業務邏輯層也需跟著修改，不能采用一致的編程模型，系統的可復用性、可維護性不是很理想。
4 改進的4層架構開發模型
基于上述分析，為提高軟件的開發效率，這里從設計模式角度出發，提出把業務邏輯層進一步分出一層，單獨形成一個數據接口層。數據接口層屏蔽各種底層數據庫之間的差異，負責與底層數據庫之間的連接。形成4層軟件體系結構框架，從上到下依次是：表示層、業務邏輯層、數據接口層、數據層，如圖2所示。表示層是應用軟件進行人機交互的接口；業務邏輯層負責處理用戶的業務請求；數據接口層負責與底層數據庫之間的交互；數據層則負責存儲數據。
4．1 DAO" title="DAO">DAO設計模式
數據接口層采用數據訪問對象DAO(Data Access Ob-iect)模式。該模式實際是Adapter模式和Bridge模式的混合體，DAO對象提供數據庫訪問的基本操作，如增加、刪除、修改、查詢等。 DAO層以面向對象的方式封裝數據庫操作。DAO組件完全專注于數據訪問實現，業務層代碼無須關心底層數據庫訪問的實現，從而降低了層之間的耦合。
DAO設計模式的優點：
(1)DAO模式抽象出數據訪問方式，業務邏輯層訪問數據源時完全感覺不到數據源的存在。軟件工廠中有一條很重要的法則：一個對象對其他對象的了解越少越好，了解越少就意味著依賴越少，可復用性越高。
(2)DAO將數據訪問集中在獨立的一層，因為所有的數據訪問都由DAO代理，這層獨立的DAO將數據訪問的實現和系統的其余部分剝離，將數據訪問集中，使得系統更具可維護性。
(3)DAO降低了業務邏輯層的復雜度。DAO管理復雜的數據訪問，從而簡化了業務邏輯層。所有與數據訪問的實現有關的代碼(例如SOL語言等)都不寫在業務邏輯層里，業務邏輯層可集中處理業務邏輯，提高了代碼的可讀性和生產率。
(4)DAO有助于提升系統的可移植性。DAO模式通過將數據訪問劃分為抽象層和實現層，分離數據使用和數據訪問的實現細節。這意味著業務層與數據訪問的底層細節無關，也就是說，可以在保持上層機構不變的情況下，通過切換底層實現來修改數據訪問的具體機制，提高了系統的可復用性。
(5)DAO組件依賴于數據庫系統，提供數據庫訪問接口，只要數據庫沒有重構，DAO層通常無須改寫。DAO層透明地分離數據庫與業務邏輯層，業務邏輯層專注于業務邏輯的實現，而無須關心持久層訪問的實現。
(6)DAO模式的進一步改良。由于DAO層已實現所有的數據訪問，業務邏輯層只需調用DAO接口，因此業務邏輯層要使用Facade模式包裝DAO。為實現跨數據庫平臺移植，支持不同數據訪問機制之間的可配置切換，需在DAO層引入Factorv模式、Proxy模式和Strategy模式，則可方便地在不同數據存儲方式間切換。然而，采用DAO模式，系統在請求數據端和數據服務端之間增加一層，增加了系統的復雜度；新增加的一層需要額外的設計與實現，增加了工作量；還需引入工廠甚至抽象工廠，增加了設計的復雜度。總的來說，DAO將數據持久層與業務邏輯層分離，提高了軟件的可擴展性，可維護性和可復用性。
4．2 DAO實現
DAO對象也是。Java對象，只是它們提供數據庫訪問的能力。數據庫的訪問可歸納為創建(Create)、查詢(Read)、更新(Update)、刪除(Delete)4種基本操作，即常說的CRUD操作。DAO模式通常與工廠模式一起使用，建議面向接口編程，為每個DAO實現類編寫接口，DAO調用者使用接口，而不是具體的實現類。當然，DAO對象需要值對象來傳值，值對象就是普通的JavaBean。以下是一個DAO的示例。圖3為數據訪問對象設計模式的參與對象和它們之間的調用關系。圖4為該示例的詳細類圖。
該DAO示例包含文件：DAO接口類、DAO接口實現類、DaoFactory類、PersonBean類、DBConn類、Test類。接口里定義 DAO對象必須提供方法，PersonBean是一個普通的JavaBean，DAO對象的實現類為接口的全部方法提供實現。程序中還用到工具類 DBConn，該工具類主要用于獲得數據庫連接，通過連接獲得Statement對象，并提供釋放Statement對象、關閉連接的方法。
程序將DBConn對象設計成單態模式。至此，完整的DAO實例編寫完成。程序主要提供3個組件：傳值的JavaBean類，DAO對象的接口，DAO對象的實現類，實現類包括所用的工具類。DAO模式通常與工廠模式相結合，DAO工廠負責產生DAO實例。兩者結合可更好地實現業務組件與持久層組件的解耦。業務組件只需獲取DAO工廠實例，然后由DAO工廠實例負責產生DAO組件。業務組件則面向DAO接口編程，無須關心DAO的具體實現。
5 結束語
分析傳統3層軟件體系結構的優缺點，從軟件模式角度出發，對其進行改進，提出4層開發模型，提高了系統的可擴展性、可復用性、可維護性，并給出一個具體應用實例實現DAO設計模式。