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收集的.Net文章(十八)----浅谈"三层结构"原理与用意(1)

2007-09-03 19:41 465 查看
浅谈“三层结构”原理与用意

2005年02月28日,AfritXia撰写

2006年12月28日,AfritXia第一次修改



在刚刚步入“多层结构”Web应用程序开发的时候,我阅读过几篇关于“asp.net三层结构开发”的文章。但其多半都是对PetShop3.0和Duwamish7的局部剖析或者是学习笔记。对“三层结构”通体分析的学术文章几乎没有。

2005年2月11日,Bincess BBS彬月论坛开始试运行。不久之后,我写了一篇题目为《浅谈“三层结构”原理与用意》的文章。旧版文章以彬月论坛程序中的部分代码举例,通过全局视角阐述了什么是“三层结构”的开发模式?为什么要这样做?怎样做?……而在这篇文章的新作中,配合这篇文章我写了7个程序实例(TraceLWord1~TraceLWord7留言板)以帮助读者理解“三层结构”应用程序。这些程序示例可以在随带的CodePackage目录中找到——

  对于那些有丰富经验的Web应用程序开发人员,他们认为文章写的通俗易懂,很值得一读。可是对于asp.net初学者,特别是没有任何开发经验的人,文章阅读起来就感到非常困难,不知文章所云。甚至有些读者对“三层结构”的认识更模糊了……

  关于“多层结构”开发模式,存在这样一种争议:一部分学者认为“多层结构”与“面向对象的程序设计思想”有着非常紧密的联系。而另外一部分学者却认为二者之间并无直接联系。写作这篇文章并不是要终结这种争议,其行文目的是希望读者能够明白:在使用asp.net进行Web应用程序开发时,实现“多层结构”开发模式的方法、原理及用意。要顺利的阅读这篇文章,希望读者能对“面向对象的程序设计思想”有一定深度的认识,最好能懂一些“设计模式”的知识。如果你并不了解前面这些,那么这篇文章可能并不适合你现在阅读。不过,无论这篇文章面对的读者是谁,我都会尽量将文章写好。我希望这篇文章能成为学习“三层结构”设计思想的经典文章!

“三层结构”是什么?

  “三层结构”一词中的“三层”是指:“表现层”、“中间业务层”、“数据访问层”。其中:

n 表 现 层:位于最外层(最上层),离用户最近。用于显示数据和接收用户输入的数据,为用户提供一种交互式操作的界面。

n 中间业务层:负责处理用户输入的信息,或者是将这些信息发送给数据访问层进行保存,或者是调用数据访问层中的函数再次读出这些数据。中间业务层也可以包括一些对“商业逻辑”描述代码在里面。

数据访问层:仅实现对数据的保存和读取操作。数据访问,可以访问数据库系统、二进制文件、文本文档或是XML文档


对依赖方向的研究将是本文的重点,数值返回方向基本上是没有变化的。

为什么需要“三层结构”?——通常的设计方式

  在一个大型的Web应用程序中,如果不分以层次,那么在将来的升级维护中会遇到很大的麻烦。但在这篇文章里我只想以一个简单的留言板程序为示例,说明通常设计方式的不足——

功能说明:

ListLWord.aspx(后台程序文件 ListLWord.aspx.cs)列表显示数据库中的每条留言。

PostLWord.aspx(后台程序文件 PostLWord.aspx.cs)发送留言到数据库。

更完整的示例代码,可以到CodePackage/TraceLWord1目录中找到。数据库中,仅含有一张数据表,其结构如下:

字段名称

数据类型

默认值

备注说明

[LWordID]

INT

NOT NULL IDENTITY(1, 1)

留言记录编号

[TextContent]

NText

N’’

留言内容

[PostTime]

DateTime

GetDate()

留言发送时间,默认值为当前时间

ListLWord.aspx 页面文件(列表显示留言)

#001 <%@ Page language="c#" Codebehind="ListLWord.aspx.cs" AutoEventWireup="false"

Inherits="TraceLWord1.ListLWord" %>

#002 <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.0 Transitional//EN">

#003

#004 <html>

#005 <head>

#006 <title>ListLWord</title>

#007 <meta name="GENERATOR" Content="Microsoft Visual Studio .NET 7.1">

#008 <meta name="CODE_LANGUAGE" Content="C#">

#009 <meta name=vs_defaultClientScript content="JavaScript">

#010 <meta name=vs_targetSchema content="http://schemas.microsoft.com/intellisense/ie5">

#011 </head>

#012 <body MS_POSITIONING="GridLayout">

#013

#014 <form id="__aspNetForm" method="post" runat="server">

#015

#016 <a href="PostLWord.aspx">发送新留言</a>

#017

#018 <asp:DataList ID="m_lwordListCtrl" Runat="Server">

#019 <ItemTemplate>

#020 <div>

#021 <%# DataBinder.Eval(Container.DataItem, "PostTime") %>

#022 <%# DataBinder.Eval(Container.DataItem, "TextContent") %>

#023 </div>

#024 </ItemTemplate>

#025 </asp:DataList>

#026

#027 </form>

#028

#029 </body>

#030 </html>

以最普通的设计方式制作留言板,效率很高。

这些代码可以在Visual Studio.NET 2003开发环境的设计视图中快速建立。

ListLWord.aspx 后台程序文件 ListLWord.aspx.cs

#001 using System;

#002 using System.Collections;

#003 using System.ComponentModel;

#004 using System.Data;

#005 using System.Data.OleDb; // 需要操作 Access 数据库

#006 using System.Drawing;

#007 using System.Web;

#008 using System.Web.SessionState;

#009 using System.Web.UI;

#010 using System.Web.UI.WebControls;

#011 using System.Web.UI.HtmlControls;

#012

#013 namespace TraceLWord1

#014 {

#015 /// <summary>

#016 /// ListLWord 列表留言板信息

#017 /// </summary>

#018 public class ListLWord : System.Web.UI.Page

#019 {

#020 // 留言列表控件

#021 protected System.Web.UI.WebControls.DataList m_lwordListCtrl;

#022

#023 /// <summary>

#024 /// ListLWord.aspx 页面加载函数

#025 /// </summary>

#026 private void Page_Load(object sender, System.EventArgs e)

#027 {

#028 LWord_DataBind();

#029 }

#030

#031 #region Web 窗体设计器生成的代码

#032 override protected void OnInit(EventArgs e)

#033 {

#034 InitializeComponent();

#035 base.OnInit(e);

#036 }

#037

#038 private void InitializeComponent()

#039 {

#040 this.Load+=new System.EventHandler(this.Page_Load);

#041 }

#042 #endregion

#043

#044 /// <summary>

#045 /// 绑定留言信息列表

#046 /// </summary>

#047 private void LWord_DataBind()

#048 {

#049 string mdbConn=@"PROVIDER=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;

DATA Source=C:\DbFs\TraceLWordDb.mdb";

#050 string cmdText=@"SELECT * FROM [LWord] ORDER BY [LWordID] DESC";

#051

#052 OleDbConnection dbConn=new OleDbConnection(mdbConn);

#053 OleDbDataAdapter dbAdp=new OleDbDataAdapter(cmdText, dbConn);

#054

#055 DataSet ds=new DataSet();

#056 dbAdp.Fill(ds, @"LWordTable");

#057

#058 m_lwordListCtrl.DataSource=ds.Tables[@"LWordTable"].DefaultView;

#059 m_lwordListCtrl.DataBind();

#060 }

#061 }

#062 }

PostLWord.aspx页面文件(发送留言到数据库)

#001 <%@ Page language="c#" Codebehind="PostLWord.aspx.cs" AutoEventWireup="false"

Inherits="TraceLWord1.PostLWord" %>

#002 <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.0 Transitional//EN">

#003

#004 <html>

#005 <head>

#006 <title>PostLWord</title>

#007 <meta name="GENERATOR" Content="Microsoft Visual Studio .NET 7.1">

#008 <meta name="CODE_LANGUAGE" Content="C#">

#009 <meta name=vs_defaultClientScript content="JavaScript">

#010 <meta name=vs_targetSchema content="http://schemas.microsoft.com/intellisense/ie5">

#011 </head>

#012 <body MS_POSITIONING="GridLayout">

#013

#014 <form id="__aspNetForm" method="post" runat="server">

#015

#016 <textarea id="m_txtContent" runat="Server" rows=8 cols=48></textarea>

#017 <input type="Button" id="m_btnPost" runat="Server" value="发送留言" />

#018

#019 </form>

#020

#021 </body>

#022 </html>

PostLWord.aspx后台程序文件PostLWord.aspx.cs

#001 using System;

#002 using System.Collections;

#003 using System.ComponentModel;

#004 using System.Data;

#005 using System.Data.OleDb; // 需要操作 Access 数据库

#006 using System.Drawing;

#007 using System.Web;

#008 using System.Web.SessionState;

#009 using System.Web.UI;

#010 using System.Web.UI.WebControls;

#011 using System.Web.UI.HtmlControls;

#012

#013 namespace TraceLWord1

#014 {

#015 /// <summary>

#016 /// PostLWord 发送留言到数据库

#017 /// </summary>

#018 public class PostLWord : System.Web.UI.Page

#019 {

#020 // 留言内容编辑框

#021 protected System.Web.UI.HtmlControls.HtmlTextArea m_txtContent;

#022 // 提交按钮

#023 protected System.Web.UI.HtmlControls.HtmlInputButton m_btnPost;

#024

#025 /// <summary>

#026 /// PostLWord.aspx 页面加载函数

#027 /// </summary>

#028 private void Page_Load(object sender, System.EventArgs e)

#029 {

#030 }

#031

#032 #region Web 窗体设计器生成的代码

#033 override protected void OnInit(EventArgs e)

#034 {

#035 InitializeComponent();

#036 base.OnInit(e);

#037 }

#038

#039 private void InitializeComponent()

#040 {

#041 this.Load+=new System.EventHandler(this.Page_Load);

#042 this.m_btnPost.ServerClick+=new EventHandler(Post_ServerClick);

#043 }

#044 #endregion

#046 /// <summary>

#047 /// 发送留言信息到数据库

#048 /// </summary>

#049 private void Post_ServerClick(object sender, EventArgs e)

#050 {

#051 // 获取留言内容

#052 string textContent=this.m_txtContent.Value;

#053

#054 // 留言内容不能为空

#055 if(textContent=="")

#056 throw new Exception("留言内容为空");

#057

#058 string mdbConn=@"PROVIDER=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0; DATA Source=C:\DbFs\TraceLWordDb.mdb";

#059 string cmdText="INSERT INTO [LWord]([TextContent]) VALUES(@TextContent)";

#060

#061 OleDbConnection dbConn=new OleDbConnection(mdbConn);

#062 OleDbCommand dbCmd=new OleDbCommand(cmdText, dbConn);

#063

#064 // 设置留言内容

#065 dbCmd.Parameters.Add(new OleDbParameter("@TextContent",

OleDbType.LongVarWChar));

#066 dbCmd.Parameters["@TextContent"].Value=textContent;

#067

#068 try

#069 {

#070 dbConn.Open();

#071 dbCmd.ExecuteNonQuery();

#072 }

#073 catch

#074 {

#075 throw;

#076 }

#077 finally

#078 {

#079 dbConn.Close();

#080 }

#081

#082 // 跳转到留言显示页面

#083 Response.Redirect("ListLWord.aspx", true);

#084 }

#085 }

#086 }

仅仅通过两个页面,就完成了一个基于Access数据库的留言功能。

程序并不算复杂,非常简单清楚。但是随后你会意识到其存在着不灵活性!

为什么需要“三层结构”?——数据库升迁、应用程序变化所带来的问题

留言板正式投入使用!但没过多久,我准备把这个留言板程序的数据库升迁到Microsoft SQL Server 2000服务器上去!除了要把数据导入到SQL Server 2000中,还得修改相应的.aspx.cs程序文件。也就是说需要把调用OleDbConnection的地方修改成SqlConnection,还要把调用OleDbAdapter的地方,修改成SqlAdapter。虽然这并不是一件很困难的事情,因为整个站点非常小,仅仅只有两个程序文件,所以修改起来并不费劲。但是,如果对于一个大型的商业网站,访问数据库的页面有很多很多,如果以此方法一个页面一个页面地进行修改,那么费时又费力!只是修改了一下数据库,却可能要修改上千张网页。一动百动,这也许就是程序的一种不灵活性……

再假如,我想给留言板加一个限制:

n 每天上午09时之后到11时之前可以留言,下午则是13时之后到17时之前可以留言

n 如果当天留言个数小于 40,则可以继续留言

那么就需要把相应的代码,添加到PostLWord.aspx.cs程序文件中。但是过了一段时间,我又希望去除这个限制,那么还要修改PostLWord.aspx.cs文件。但是,对于一个大型的商业网站,类似于这样的限制,或者称为“商业规则”,复杂又繁琐。而且这些规则很容易随着商家的意志为转移。如果这些规则限制被分散到各个页面中,那么规则一旦变化,就要修改很多的页面!只是修改了一下规则限制,却又可能要修改上千张网页。一动百动,这也许又是程序的一种不灵活性……

  最后,留言板使用过一段时间之后,出于某种目的,我希望把它修改成可以在本地运行的Windows程序,而放弃原来的Web型式。那么对于这个留言板,可以说是“灭顶之灾”。所有代码都要重新写……当然这个例子比较极端,在现实中,这样的情况还是很少会发生的——

为什么需要“三层结构”?——初探,就从数据库的升迁开始

一个站点中,访问数据库的程序代码散落在各个页面中,就像夜空中的星星一样繁多。这样一动百动的维护,难度可想而知。最难以忍受的是,对这种维护工作的投入,是没有任何价值的……

有一个比较好的解决办法,那就是将访问数据库的代码全部都放在一个程序文件里。这样,数据库平台一旦发生变化,那么只需要集中修改这一个文件就可以了。我想有点开发经验的人,都会想到这一步的。这种“以不变应万变”的做法其实是简单的“门面模式”的应用。如果把一个网站比喻成一家大饭店,那么“门面模式”中的“门面”,就像是饭店的服务生,而一个网站的浏览者,就像是一个来宾。来宾只需要发送命令给服务生,然后服务生就会按照命令办事。至于服务生经历了多少辛苦才把事情办成?那个并不是来宾感兴趣的事情,来宾们只要求服务生尽快把自己交待事情办完。我们就把ListLWord.aspx.cs程序就看成是一个来宾发出的命令,而把新加入的LWordTask.cs程序看成是一个饭店服务生,那么来宾发出的命令就是:

“给我读出留言板数据库中的数据,填充到DataSet数据集中并显示出来!”

而服务生接到命令后,就会依照执行。而PostLWord.aspx.cs程序,让服务生做的是:

“把我的留言内容写入到数据库中!”

而服务生接到命令后,就会依照执行。这就是TraceLWord2!可以在CodePackage/TraceLWord2目录中找到——

把所有的有关数据访问的代码都放到LWordTask.cs文件里,LWordTask.cs程序文件如下:

#001 using System;

#002 using System.Data;

#003 using System.Data.OleDb; // 需要操作 Access 数据库

#004 using System.Web;

#005

#006 namespace TraceLWord2

#007 {

#008 /// <summary>

#009 /// LWordTask 数据库任务类

#010 /// </summary>

#011 public class LWordTask

#012 {

#013 // 数据库连接字符串

#014 private const string DB_CONN=@"PROVIDER=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;

DATA Source=C:\DbFs\TraceLWordDb.mdb";

#015

#016 /// <summary>

#017 /// 读取数据库表 LWord,并填充 DataSet 数据集

#018 /// </summary>

#019 /// <param name="ds">填充目标数据集</param>

#020 /// <param name="tableName">表名称</param>

#021 /// <returns>记录行数</returns>

#022 public int ListLWord(DataSet ds, string tableName)

#023 {

#024 string cmdText="SELECT * FROM [LWord] ORDER BY [LWordID] DESC";

#025

#026 OleDbConnection dbConn=new OleDbConnection(DB_CONN);

#027 OleDbDataAdapter dbAdp=new OleDbDataAdapter(cmdText, dbConn);

#028

#029 int count=dbAdp.Fill(ds, tableName);

#030

#031 return count;

#032 }

#033

#034 /// <summary>

#035 /// 发送留言信息到数据库

#036 /// </summary>

#037 /// <param name="textContent">留言内容</param>

#038 public void PostLWord(string textContent)

#039 {

#040 // 留言内容不能为空

#041 if(textContent==null || textContent=="")

#042 throw new Exception("留言内容为空");

#043

#044 string cmdText="INSERT INTO [LWord]([TextContent]) VALUES(@TextContent)";

#045

#046 OleDbConnection dbConn=new OleDbConnection(DB_CONN);

#047 OleDbCommand dbCmd=new OleDbCommand(cmdText, dbConn);

#048

#049 // 设置留言内容

#050 dbCmd.Parameters.Add(new OleDbParameter("@TextContent", OleDbType.LongVarWChar));

#051 dbCmd.Parameters["@TextContent"].Value=textContent;

#052

#053 try

#054 {

#055 dbConn.Open();

#056 dbCmd.ExecuteNonQuery();

#057 }

#058 catch

#059 {

#060 throw;

#061 }

#062 finally

#063 {

#064 dbConn.Close();

#065 }

#066 }

#067 }

#068 }

如果将数据库从Access 2000修改为SQL Server 2000,那么只需要修改LWordTask.cs这一个文件。如果LWordTask.cs文件太大,也可以把它切割成几个文件或“类”。如果被切割成的“类”还是很多,也可以把这些访问数据库的类放到一个新建的“项目”里。当然,原来的ListLWord.aspx.cs文件应该作以修改,LWord_DataBind函数被修改成:

...

#046 private void LWord_DataBind()

#047 {

#048 DataSet ds=new DataSet();

#049 (new LWordTask()).ListLWord(ds, @"LWordTable");

#050

#051 m_lwordListCtrl.DataSource=ds.Tables[@"LWordTable"].DefaultView;

#052 m_lwordListCtrl.DataBind();

#053 }

...

原来的PostLWord.aspx.cs文件也应作以修改,Post_ServerClick函数被修改成:

...

#048 private void Post_ServerClick(object sender, EventArgs e)

#049 {

#050 // 获取留言内容

#051 string textContent=this.m_txtContent.Value;

#052

#053 (new LWordTask()).PostLWord(textContent);

#054

#055 // 跳转到留言显示页面

#056 Response.Redirect("ListLWord.aspx", true);

#057 }

...

y由于这篇文章太长,所以我分四篇幅转贴(待续。。。)
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