三层体系结构与数据库编程.doc

三层体系结构和数据库编程（修订版） 在ACCP课程体系中，《WinForm高级应用程序开发》教材的前三章ADO.NET讲述的是C#操作SQL Server 2000数据库，如果能细心，加耐心地学习并总结，自诩“精通数据库编程”也不为过；然而对于大型的数据库应用系统，或是拥有众多客户端的应用系统，我们需要另外一种“精通”，这就是几乎每个程序员都听说过的“三层体系结构”。本文将阐述三层体系结构和数据库编程间的应用，共分三个部分： 第一部分：理论篇 第二部分：实战篇 第三部分：小结 第一部分：理论篇 定义: 所谓三层体系结构，是在客户端与数据库之间加入了一个“中间层”，也叫组件层。这里所说的三层体系，不是指物理上的三层，不是简单地放置三台机器就是三层体系结构；三层是指逻辑上的三层，即使这三个层放置到一台机器上。 三层体系的应用程序将业务规则、合法性校验等工作放到了中间层进行处理。通常情况下，客户端（界面层或表示层，以下都用表示层）不直接与数据库进行交互，而是通过中间层建立连接，再经由中间层与数据库进行交互。 从上面的定义中可以分离出三个概念：即表示层，业务逻辑层，数据访问层，这三层的功能和之间的关系并形成三层体系构架。 表示层：即界面层，表现方式有WinForm界面或Web界面，尽管表示层并不见得比其它层更重要，但是它几乎得到了全部的荣耀——因为它是唯一的用户可以看到的层。这个层负责与用户进行交互工作。 数据访问层：专门负责与数据库进行交互，对数据库表记录的增删改查操作都由该层完成，数据访问层不负责对数据的判断和处理。 业务逻辑层：业务逻辑相当与一个桥梁的作用，把界面层和数据访问层衔接起来，该层从数据访问层获取数据，并根据表示层的需要来对数据进行处理。业务逻辑层也可以获得表示层提供的数据，并根据数据访问层的需要对其进行处理。 三层之间的调用关系如图： 优势比较----传统的C/S模式 在传统的数据库应用体系中，客户端与数据库完全分开，在客户端上运行了大部分服务，如数据访问规则、业务规则、合法性校验等等。每一个客户端都存在数据引擎，并且每个客户端与数据库服务器建立独立的数据库连接（DB Connection）。 基于该种体系的数据库应用系统的优势：开发周期较短，能够适应大部分中小型数据库应用系统的要求。 但是，随着数据库应用的日渐发展、数据容量的不断增加、客户端数量的不断增加，该种体系结构显示出了诸多缺陷，主要体现在以下几个方面： 1、可扩充性：对于数据库服务器端，每当建立一个数据连接，就会占用大量的系统资源，当数据连接达到一定数量（如20个）时，数据库服务器的响应速度与处理速度将大打折扣。 2、可维护性：基于传统C/S的数据库应用系统，业务规则通常置于客户端应用程序中。如果业务规则一旦发生变化（随便举个例子，如身份证号码有可能升为19位）时，我们就必须修改客户端应用程序，并且将每个客户端进行相应的升级工作。 3、可重用性：采用传统C/S的设计模式时，数据库访问、业务规则等都固化在客户端应用程序中。如果客户另外提出了B/S的应用需求，则需要在WEB服务器中重新进行数据库访问、业务规则、合法性校验等编码（例如将数据库访问写入ASP代码），而所做的工作与客户端应用程序中的功能完全重复，从而加大了工作量，又使得程序开发者心里感到极不舒服。 可扩充性，可维护性是检验软件质量的重要标志，代码可重用性是面向对象编程的最基本优势，三层体系构架恰恰弥补了传统的C/S模式的不足，针对上述的问题，总结出三层体系构架的优点： 1、由于数据访问是通过中间层进行的，因此客户端不再与数据库直接建立数据连接。也就是说，建立在数据库服务器上的连接数量将大大减少。例如一个500个客户端的应用系统，500个客户端分别与中间层服务器建立DCOM连接，而DCOM通讯所占用的系统资源极为有限，并且是动态建立与释放连接，因此客户端数量将不再受到限制。同时，中间层与数据库服务器之间的数据连接通过“连接池”进行连接数量的控制，动态分配与释放数据连接，因此数据连接的数量将远远小于客户端数量。 2、可维护性得以提高。因为业务规则、合法性校验存在于中间层，因此当业务规则发生改变时，只需更改中间层服务器上的某个组件（如某个DLL文件），而客户端应用程序不需做任何处理，有些时候，甚至不必修改中间层组件，只需要修改数据库中的某个存储过程就可以了。 3、良好的可重用性。同样，如果需要开发B/S应用，则不必要重新进行数据访问、业务规则等的开发，可以直接在WEB服务器端调用现有的中间层（如可以采用基于IIS的WebClass开发，或直接编写ASP代码）。 第二部分：实战篇 功能定义: 登入功能是C/S系统中最常见的模块，针对《教务系统》提出如下业务要求： A