《解剖PetShop》系列之二 PetShop數據訪問層之數據庫訪問設計

PetShop數據訪問層之數據庫訪問設計
在系列一中,我從整體上分析了PetShop的架構設計,並提及了分層的概念。從本部分開始,我將依次對各層進行代碼級的分析,以求獲得更加細緻而深入的理解。在PetShop 4.0中,由於引入了ASP.Net 2.0的一些新特色,所以數據層的內容也更加的廣泛和複雜,包括:數據庫訪問、Messaging、MemberShip、Profile四部分。在系列二中,我將介紹有關數據庫訪問的設計。

在PetShop中,系統需要處理的數據庫對象分爲兩類:一是數據實體,對應數據庫中相應的數據表。它們沒有行爲,僅用於表現對象的數據。這些實體類都被放到Model程序集中,例如數據表Order對應的實體類OrderInfo,其類圖如下: 

ps09.gif

這些對象並不具有持久化的功能,簡單地說,它們是作爲數據的載體,便於業務邏輯針對相應數據表進行讀/寫操作。雖然這些類的屬性分別映射了數據表的列,而每一個對象實例也恰恰對應於數據表的每一行,但這些實體類卻並不具備對應的數據庫訪問能力。

由於數據訪問層和業務邏輯層都將對這些數據實體進行操作,因此程序集Model會被這兩層的模塊所引用。

第二類數據庫對象則是數據的業務邏輯對象。這裏所指的業務邏輯,並非業務邏輯層意義上的領域(domain)業務邏輯(從這個意義上,我更傾向於將業務邏輯層稱爲“領域邏輯層”),一般意義上說,這些業務邏輯即爲基本的數據庫操作,包括Select,Insert,Update和Delete。由於這些業務邏輯對象,僅具有行爲而與數據無關,因此它們均被抽象爲一個單獨的接口模塊IDAL,例如數據表Order對應的接口IOrder: 

ps10.gif

將數據實體與相關的數據庫操作分離出來,符合面向對象的精神。首先,它體現了“職責分離”的原則。將數據實體與其行爲分開,使得兩者之間依賴減弱,當數據行爲發生改變時,並不影響Model模塊中的數據實體對象,避免了因一個類職責過多、過大,從而導致該類的引用者發生“災難性”的影響。其次,它體現了“抽象”的精神,或者說是“面向接口編程”的最佳體現。抽象的接口模塊IDAL,與具體的數據庫訪問實現完全隔離。這種與實現無關的設計,保證了系統的可擴展性,同時也保證了數據庫的可移植性。在PetShop中,可以支持SQL Server和Oracle,那麼它們具體的實現就分別放在兩個不同的模塊SQLServerDAL、OracleDAL中。

以Order爲例,在SQLServerDAL、OracleDAL兩個模塊中,有不同的實現,但它們同時又都實現了IOrder接口,如圖: 

ps11.gif

從數據庫的實現來看,PetShop體現出了沒有ORM框架的臃腫與醜陋。由於要對數據表進行Insert和Select操作,以SQL Server爲例,就使用了SqlCommand,SqlParameter,SqlDataReader等對象,以完成這些操作。尤其複雜的是Parameter的傳遞,在PetShop中,使用了大量的字符串常量來保存參數的名稱。此外,PetShop還專門爲SQL Server和Oracle提供了抽象的Helper類,包裝了一些常用的操作,如ExecuteNonQuery、ExecuteReader等方法。

在沒有ORM的情況下,使用Helper類是一個比較好的策略,利用它來完成數據庫基本操作的封裝,可以減少很多和數據庫操作有關的代碼,這體現了對象複用的原則。PetShop將這些Helper類統一放到DBUtility模塊中,不同數據庫的Helper類暴露的方法基本相同,只除了一些特殊的要求,例如Oracle中處理bool類型的方式就和SQL Server不同,從而專門提供了OraBit和OraBool方法。此外,Helper類中的方法均爲static方法,以利於調用。OracleHelper的類圖如下: 

ps12.gif

對於數據訪問層來說,最頭疼的是SQL語句的處理。在早期的CS結構中,由於未採用三層式架構設計,數據訪問層和業務邏輯層是緊密糅合在一起的,因此,SQL語句遍佈與系統的每一個角落。這給程序的維護帶來極大的困難。此外,由於Oracle使用的是PL-SQL,而SQL Server和Sybase等使用的是T-SQL,兩者雖然都遵循了標準SQL的語法,但在很多細節上仍有區別,如果將SQL語句大量的使用到程序中,無疑爲可能的數據庫移植也帶來了困難。

最好的方法是採用存儲過程。這種方法使得程序更加整潔,此外,由於存儲過程可以以數據庫腳本的形式存在,也便於移植和修改。但這種方式仍然有缺陷。一是存儲過程的測試相對困難。雖然有相應的調試工具,但比起對代碼的調試而言,仍然比較複雜且不方便。二是對系統的更新帶來障礙。如果數據庫訪問是由程序完成,在.Net平臺下,我們僅需要在修改程序後,將重新編譯的程序集xcopy到部署的服務器上即可。如果使用了存儲過程,出於安全的考慮,必須有專門的DBA重新運行存儲過程的腳本,部署的方式受到了限制。

我曾經在一個項目中,利用一個專門的表來存放SQL語句。如要使用相關的SQL語句,就利用關鍵字搜索獲得對應語句。這種做法近似於存儲過程的調用,但卻避免了部署上的問題。然而這種方式卻在性能上無法得到保證。它僅適合於SQL語句較少的場景。不過,利用良好的設計,我們可以爲各種業務提供不同的表來存放SQL語句。同樣的道理,這些SQL語句也可以存放到XML文件中,更有利於系統的擴展或修改。不過前提是,我們需要爲它提供專門的SQL語句管理工具。

SQL語句的使用無法避免,如何更好的應用SQL語句也無定論,但有一個原則值得我們遵守,就是“應該儘量讓SQL語句盡存在於數據訪問層的具體實現中”。

當然,如果應用ORM,那麼一切就變得不同了。因爲ORM框架已經爲數據訪問提供了基本的Select,Insert,Update和Delete操作了。例如在NHibernate中,我們可以直接調用ISession對象的Save方法,來Insert(或者說是Create)一個數據實體對象:
public void Insert(OrderInfo order)
{
    ISession s = Sessions.GetSession();
    ITransaction trans = null;
    try
    {
    trans = s.BeginTransaction();
      s.Save( order);
      trans.Commit();
    }
    finally
    {
      s.Close();
    }
}

沒有SQL語句,也沒有那些煩人的Parameters,甚至不需要專門去考慮事務。此外,這樣的設計,也是與數據庫無關的,NHibernate可以通過Dialect(方言)的機制支持不同的數據庫。唯一要做的是,我們需要爲OrderInfo定義hbm文件。

當然,ORM框架並非是萬能的,面對紛繁複雜的業務邏輯,它並不能完全消滅SQL語句,以及替代複雜的數據庫訪問邏輯,但它卻很好的體現了“80/20(或90/10)法則”(也被稱爲“帕累托法則”),也就是說:花比較少(10%-20%)的力氣就可以解決大部分(80%-90%)的問題,而要解決剩下的少部分問題則需要多得多的努力。至少,那些在數據訪問層中佔據了絕大部分的CRUD操作,通過利用ORM框架,我們就僅需要付出極少數時間和精力來解決它們了。這無疑縮短了整個項目開發的週期。

還是回到對PetShop的討論上來。現在我們已經有了數據實體,數據對象的抽象接口和實現,可以說有關數據庫訪問的主體就已經完成了。留待我們的還有兩個問題需要解決:
1、數據對象創建的管理
2、利於數據庫的移植

在PetShop中,要創建的數據對象包括Order,Product,Category,Inventory,Item。在前面的設計中,這些對象已經被抽象爲對應的接口,而其實現則根據數據庫的不同而有所不同。也就是說,創建的對象有多種類別,而每種類別又有不同的實現,這是典型的抽象工廠模式的應用場景。而上面所述的兩個問題,也都可以通過抽象工廠模式來解決。標準的抽象工廠模式類圖如下: 

ps13.gif

例如,創建SQL Server的Order對象如下:
PetShopFactory factory = new SQLServerFactory();
IOrder = factory.CreateOrder();

要考慮到數據庫的可移植性,則factory必須作爲一個全局變量,並在主程序運行時被實例化。但這樣的設計雖然已經達到了“封裝變化”的目的,但在創建PetShopFactory對象時,仍不可避免的出現了具體的類SQLServerFactory,也即是說,程序在這個層面上產生了與SQLServerFactory的強依賴。一旦整個系統要求支持Oracle,那麼還需要修改這行代碼爲:
PetShopFactory factory = new OracleFactory();

修改代碼的這種行爲顯然是不可接受的。解決的辦法是“依賴注入”。“依賴注入”的功能通常是用專門的IoC容器提供的,在Java平臺下,這樣的容器包括Spring,PicoContainer等。而在.Net平臺下,最常見的則是Spring.Net。不過,在PetShop系統中,並不需要專門的容器來實現“依賴注入”,簡單的做法還是利用配置文件和反射功能來實現。也就是說,我們可以在web.config文件中,配置好具體的Factory對象的完整的類名。然而,當我們利用配置文件和反射功能時,具體工廠的創建就顯得有些“畫蛇添足”了,我們完全可以在配置文件中,直接指向具體的數據庫對象實現類,例如PetShop.SQLServerDAL.IOrder。那麼,抽象工廠模式中的相關工廠就可以簡化爲一個工廠類了,所以我將這種模式稱之爲“具有簡單工廠特質的抽象工廠模式”,其類圖如下: 

ps14.gif

DataAccess類完全取代了前面創建的工廠類體系,它是一個sealed類,其中創建各種數據對象的方法,均爲靜態方法。之所以能用這個類達到抽象工廠的目的,是因爲配置文件和反射的運用,如下的代碼片斷所示:
public sealed class DataAccess
{
 // Look up the DAL implementation we should be using
    private static readonly string path = ConfigurationManager.AppSettings[”WebDAL”];
    private static readonly string orderPath = ConfigurationManager.AppSettings[”OrdersDAL”];

 public static PetShop.IDAL.IOrder CreateOrder()
 {
         string className = orderPath + “.Order”;
         return (PetShop.IDAL.IOrder)Assembly.Load(orderPath).CreateInstance(className);
    }
}

在PetShop中,這種依賴配置文件和反射創建對象的方式極其常見,包括IBLLStategy、CacheDependencyFactory等等。這些實現邏輯散佈於整個PetShop系統中,在我看來,是可以在此基礎上進行重構的。也就是說,我們可以爲整個系統提供類似於“Service Locator”的實現:
public static class ServiceLocator
{
 private static readonly string dalPath = ConfigurationManager.AppSettings[”WebDAL”];
    private static readonly string orderPath = ConfigurationManager.AppSettings[”OrdersDAL”];
 //……
 private static readonly string orderStategyPath = ConfigurationManager.AppSettings[”OrderStrategyAssembly”];

 public static object LocateDALObject(string className)
 {
  string fullPath = dalPath + “.” + className;
  return Assembly.Load(dalPath).CreateInstance(fullPath);
 }
public static object LocateDALOrderObject(string className)
 {
  string fullPath = orderPath + “.” + className;
  return Assembly.Load(orderPath).CreateInstance(fullPath);
 }
public static object LocateOrderStrategyObject(string className)
 {
  string fullPath = orderStategyPath + “.” + className;
  return Assembly.Load(orderStategyPath).CreateInstance(fullPath);
 }
 //……
}

那麼和所謂“依賴注入”相關的代碼都可以利用ServiceLocator來完成。例如類DataAccess就可以簡化爲:
public sealed class DataAccess
{
 public static PetShop.IDAL.IOrder CreateOrder()
 {
         return (PetShop.IDAL.IOrder)ServiceLocator. LocateDALOrderObject(”Order”);
    }
}

通過ServiceLocator,將所有與配置文件相關的namespace值統一管理起來,這有利於各種動態創建對象的管理和未來的維護。  

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章