为什么复杂的架构一定要做分层设计？

为什么复杂的架构一定要做分层设计？

软件架构中的分层设计，是一种经典的设计模式。通过将系统分别为多个独立职责的层次，分层设计能够更好地实现模块化、简化开发、提拔复用性和可维护性。本文将从基本概念、分层架构的好处、实践要点及其不足展开讨论，资助你全面理解分层设计的重要性。

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一、什么是分层设计？

1.1 分层设计的定义

分层设计是将系统拆分为多个层级，各层负责不同的职责。最经典的例子莫过于 MVC（Model-View-Controller）架构：

• Model：负责业务逻辑和数据存储。
  
• View：用于展示数据和接收用户交互。
  
• Controller：毗连用户请求与业务逻辑。
  

图1：MVC架构示意图

1.2 三层架构

另一种常见的分层方式是“三层架构”：

• 体现层：展示数据并与用户交互。
  
• 逻辑层：负责业务逻辑的处理。
  
• 数据访问层：与数据库交互。
  

图2：三层架构示意图

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二、分层架构的典范案例

2.1 OSI 网络模型

OSI 模型将网络通讯分为七层，从底层的 物理层 到顶层的 应用层，每层实现特定功能，层与层之间通过接口交互。
图3：OSI 网络模型

2.2 Linux 文件系统

Linux 文件系统分层结构清晰：最上层的 VFS（捏造文件系统） 提供同一接口，对下层 Ext3/Ext4 文件系统 和 通用块装备层 屏蔽细节，简化了扩展和维护。
图4：Linux 文件系统分层示意图

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三、分层架构的优势

3.1 简化设计与开发

通过分层，开发者可以专注于某一层的实现，无需关心其他层的细节。比方，在网络程序开发中，应用层的开发者只需专注于业务逻辑，而无需相识底层的传输协议。
3.2 提高复用性

通用的逻辑可以抽取为独立模块，在不同系统间复用。比方，将付出服务独立为一个模块后，多个系统可以共享利用。
3.3 支持高并发的扩展

分层架构让横向扩展更加灵活。比方，当逻辑层成为性能瓶颈时，可以单独扩展逻辑层，而无需对整个系统举行扩容。

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四、如何设计分层架构？

4.1 明白层次界限

分层的关键在于理清每一层的职责界限。业务简单时，界限清晰；但随着需求复杂化，界限容易变暗昧。
示例问题

假设有一个用户系统，原始逻辑如下：

• 体现层：调用逻辑层的 GetUser 方法。
  
• 逻辑层：处理用户数据，调用 数据访问层 与数据库交互。
  

当新增需求要求用户不存在时自动创建用户，而 HTML5 页面不须要这一逻辑，体现层的职责开始变得杂乱。
图5：复杂业务导致界限暗昧

4.2 更细致的分层

为了办理界限暗昧的问题，可以参考 阿里巴巴 Java 开发手册 中的分层设计，将传统三层架构细化为以下六层：

• 终端显示层：处理页面渲染。
  
• 开放接口层：提供 API，并举行安全与流量控制。
  
• Web 层：处理请求路由和简单逻辑。
  
• Service 层：编排业务逻辑。
  
• Manager 层：封装通用业务逻辑和中间件调用。
  
• DAO 层：负责数据存储和访问。
  

图6：阿里分层架构示意图

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五、分层架构的不足

5.1 增加复杂度

分层增加了系统的代码量和开发本钱。比方，一个简单的需求可能须要在多层实现，调试和维护也变得更加困难。
5.2 性能损耗

如果层与层之间通过网络交互，会产生“多一跳”性能损耗。但这种性能损失在现代硬件和优化手段的支持下通常可以接受。

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