穆仕華　陳月英

（1.貴州省科技信息中心，貴州貴陽　550002；2.貴州省信息技術創(chuàng)新服務中心，貴州貴陽　550002）

基于三層架構的映射方法研究

穆仕華1陳月英2

（1.貴州省科技信息中心，貴州貴陽550002；2.貴州省信息技術創(chuàng)新服務中心，貴州貴陽550002）

傳統(tǒng)的三層架具有層次清晰、任務明確的特點，但軟件的設計和編碼也涉及到三個層次，不同層次涉及到不同的開發(fā)語言、工具和方法，使得軟件的設計、編碼、測試和維護困難，軟件開發(fā)效率和質量難以保障。本文通過對三層架構映射模型的建立，采用規(guī)則引擎、組件引擎、代碼生成技術和組件解析技術實現(xiàn)了一層到三層的映射，在保留三層架構優(yōu)點的基礎上，簡化了軟件設計和開發(fā)的難度，提高了軟件開發(fā)的效率和質量。

三層架構映射方法組件引擎規(guī)則引擎代碼生成

三層架構是指在客戶端瀏覽器與后臺數(shù)據(jù)庫間加入了一個可稱為組件層的中間層。組件層分為業(yè)務邏輯層BLL、數(shù)據(jù)訪問層DAL、數(shù)據(jù)對象模型層Model［1］。三層架構的優(yōu)點是層次清晰，提高了系統(tǒng)設計的靈活性、可擴展性和可維護性。但是，從三層架構的各層來看，具有涉及的開發(fā)語言多、開發(fā)工具多的特點：（1）表示層的設計復雜。在表示層，需要對用戶界面進行設計，界面是實現(xiàn)人機友好交互的接口，界面的友好性對用戶體驗有直接影響［2］。WEB表示層的設計涉及頁面布局、圖片處理、人機會話等技術，這些技術需要多種工具和語言來完成，如Photoshop、html、div、js等，不同內核的瀏覽器在表示層存在較大的兼容性問題，導致同樣的界面在不同瀏覽器中的表現(xiàn)形式不一致，甚至部分功能失效。（2）業(yè)務邏輯層的實現(xiàn)復雜。在業(yè)務邏輯層，通過對業(yè)務邏輯的封裝，對表示層進行隱藏實現(xiàn)，表示層通過調用業(yè)務邏輯層的接口來實現(xiàn)各種操作。業(yè)務邏輯層是表示層和數(shù)據(jù)訪問層的紐帶，需要處理各種復雜的算法實現(xiàn)問題。實現(xiàn)業(yè)務邏輯層的語言有VB、C#、JAVA等，不同語言的開發(fā)環(huán)境、語法格式、基礎類庫等差異較大，開發(fā)過程中需要進行大量的編碼工作。（3）數(shù)據(jù)訪問層的差異較大。在數(shù)據(jù)訪問層，需要解決不同數(shù)據(jù)庫的存取問題，不同類型的數(shù)據(jù)庫在連接方法、數(shù)據(jù)類型、SQL查詢語句、存儲過程、用戶自定義函數(shù)的語法格式方面存在差異，這些差異需要技術人員在開始過程中查閱相關的幫助文檔才能解決，消耗了大量的時間和精力。

1　三層架構技術比較

1.1MVC

MVC在開發(fā)復雜的大型網(wǎng)站時，能將不同的功能作切割，提高程序代碼的可讀性，以及組件的可重用性。MVC縱向切割了開發(fā)過程中的代碼，從服務器到瀏覽器層層分離。層次之間耦合度很低。但MVC無法封裝，所以無法被重用［3］。

1.2MVP

MVP演變自MVC，通過表示器將視圖與模型巧妙地分開。在該模式中，視圖通常由表示器初始化，它呈現(xiàn)用戶界面（UI）并接受用戶所發(fā)出命令，但不對用戶的輸入作任何邏輯處理，而僅僅是將用戶輸入轉發(fā)給表示器［4］。

1.3WPF

WPF涵蓋了桌面應用程序開發(fā)、網(wǎng)絡應用程序開發(fā)和移動應用程序開發(fā)，是微軟開發(fā)技術未來十年的主要方向。WPF基于DirectX底層接口，帶來優(yōu)秀的圖形向量渲染引擎，因此相對于上一代GDI/ GDI+編程模型有了質的飛躍，可以輕松實現(xiàn)2D/3D絢麗效果，比如半透明、圖形翻轉、平移、縮放等［5］。

2　映射模型設計

通過對三層架構常見模式的優(yōu)缺點進行比較，提出三層架構的映射模型，如圖1所示。

2.1偽碼文檔

偽碼文檔是一個二維表結構，其行列結構可通過代碼生成器的算法轉化為HTML代碼。在偽碼文檔的單元格中，通過規(guī)則表達式描述各單元格中的組件類型、組件屬性以及組件的數(shù)據(jù)接口。按照組件引擎和規(guī)則引擎的約定，在偽碼文檔中還可描述數(shù)據(jù)庫的表結構、表間關系、業(yè)務流程及用戶權限。

2.2組件引擎

組件引擎是由表單、數(shù)據(jù)列表、報表、業(yè)務流程、圖文、視頻等具有通用性的組件組成的組件庫，其底層實現(xiàn)細節(jié)通過JAVA、C#等支持面向對象的WEB開發(fā)語言實現(xiàn)。組件引擎除包含常見的組件外，還可根據(jù)其提供的標準和統(tǒng)一接口進行組件擴展，組件的標準接口包括組件ID、組件類型、數(shù)據(jù)庫類型、可編程性數(shù)據(jù)接口、界面描述、外部文件引入路徑，在此基礎上，可擴展新加入組件的其他屬性。

2.3規(guī)則引擎

2.3.1表結構描述規(guī)則

（1）表結構描述規(guī)則。關系數(shù)據(jù)庫的表結構通過“TableName=｛字類名$字段類型$字段長度$驗證方式$字段說明｝”的方式進行描述，字段的驗證方式是指對字段對應的控件在接收用戶輸入的數(shù)據(jù)時進行的有效性驗證，常見的驗證方式包括身份證號、電話、郵編、電子郵箱、整數(shù)、小數(shù)、日期、時間等，用其對應的英文名作為偽碼描述。

（2）表間關系描述規(guī)則。表單關系包括1對1，1對多和多對多關系，通過規(guī)則表達式“｛表x->字段1orn=表y->字段1orn｝”進行描述。若同一表與多表之間存在關系，則可通過編寫多個表間關系表達式進行描述。

2.3.2組件描述規(guī)則

組件描述通過規(guī)則表達式“Component=組件ID$組件類型$屬性集合”進行描述，屬性集合以“｛屬性ID=屬性值｝，｛屬性ID=屬性值｝”的方式描述組件的多個屬性。

由于組件在實現(xiàn)業(yè)務功能時可能需要引入一些外部文件作為支撐，因此，對于文件的引入規(guī)則采用“＜FileType=文件類型Path=文件路徑”進行描述。文件類型JS、CSS、Image三種。

2.3.3參數(shù)描述規(guī)則

圖1　三層架構映射模型

圖2　代碼生成器的工作流程

在規(guī)則引擎中還需制定各種參數(shù)的傳遞和接收方法，WEB應用中的參數(shù)傳遞方式主要包括Post、Get，Session和Cookie三種，對于Post和Get，其偽碼表達式為“參數(shù)變量=request.參數(shù)名”，Session和Cookie則分別為“參數(shù)變量=Cookie.參數(shù)名”和“參數(shù)變量=Session.參數(shù)名”。

2.4代碼生成器

代碼生成器的作用是將偽碼文檔轉換成組件的XML配置文檔及相關的文件。代碼生成器的工作流程為導入偽碼文檔，對偽碼文檔的類型進行判斷，若偽碼文檔為表結構偽碼，則通過SQL代碼生成器生成特定關系數(shù)據(jù)庫的SQL建表腳本和用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)增加、刪除和修改的腳本。若偽碼文檔是組件結構，則根據(jù)組件的結構生成HTML、CSS、JS文件和組件的XML配置文檔。代碼生成器的工作流程如圖2所示。

2.5組件解析器

組件解析器的作用是將組件的XML文檔轉換成WEB應用程序。組件解析器的工作流程是對代碼生成器生成的XML文檔進行加載，并根據(jù)組件的參數(shù)描述從外部獲取session、post等方式傳遞的參數(shù)，與此同時，調用一個通用數(shù)據(jù)接口獲取關系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)并創(chuàng)建組件，組件創(chuàng)建完畢后，根據(jù)組件的HTML界面布局呈現(xiàn)組件。

3　映射模型實現(xiàn)

映射模型實現(xiàn)的關鍵是通過各種算法對偽碼文檔進行解析，以生成組件的XML配置文檔，而組件的XML配置文檔中包含了組件的屬性描述、界面描述、數(shù)據(jù)接口描述，XML配置文檔是組件解析器將其轉換為WEB應用的基礎，因此映射模型需要對代碼生成算法和組件解析算法進行實現(xiàn)。

3.1代碼生成算法

三層架構映射模型的關鍵是實現(xiàn)HTML、JS、XML和SQL的代碼生成，各種代碼的生成原理和方法差異較大。

3.1.1HTML生成算法

HTML生成算法根據(jù)偽碼文檔描述的二維表結構生成WEB應用程序的界面布局，其算法的關鍵步驟如下：

（1）遍歷二維表的所有行和列，開始遍歷前生成“＜table>”標簽；（2）讀取每一個單元格式的值，如果不為空，產(chǎn)生一個“＜td>＜td>”標識，如果為空，并入其左側的單元格；（3）如果某一單元格的下方存在空單元格，則將其合并；（4）所有單元格遍歷結束生成“＜/table>”標簽。

3.1.2JS生成算法

JS代碼用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的驗證、在前端實現(xiàn)計算等，其代碼生成算法的關鍵步驟如下：（1）根據(jù)組件的描述規(guī)則引入JS文件；2）如果組件涉及函數(shù)庫的調用，則將調用函數(shù)庫所需的相關參數(shù)轉換為接收到的實際參數(shù)；（3）對于表單組件，若發(fā)現(xiàn)算法運算或邏輯運算表達式，則采用二叉樹的遍歷算法遍歷整個表達式，以獲取表達式中的控件ID，同時調用JQuery函數(shù)庫中的組件選擇器獲取特定控件的值，并將整個表達式轉換為條件表達式，以實現(xiàn)對表單中相關數(shù)據(jù)的驗證。

3.1.3XML生成算法

XML生成算法將偽碼文檔的整體結構生成一個XML文檔，并將偽碼文檔中描述的組件作為XML文檔的子節(jié)點。XML生成算法的關鍵步驟如下：（1）遍歷二維表的所有行和列，開始遍歷前生成“＜Page>”根節(jié)點；（2）讀取每一個單元格式的值，如果找到Component標識，則獲取組件的類型，根據(jù)組件的結構為偽碼文檔的描述生成組件和XML描述文檔，同時作為“＜Page>”根節(jié)點的子節(jié)點；（3）遍歷完成后，生成”＜/Page>”結束標簽。

3.1.4SQL生成算法

SQL生成算法將偽碼文檔中描述數(shù)據(jù)庫表結構的偽碼生成為數(shù)據(jù)庫的建表腳本，同時根據(jù)偽碼文檔中描述的組件接口的需要，生成相應的數(shù)據(jù)處理腳本，其關鍵的代碼生成步驟如下：（1）遍歷二維表的所有行和列，若發(fā)現(xiàn)“TableName”標簽，則說明是一個數(shù)據(jù)為表結構相關的偽碼描述；（2）獲取每一個單元格的值，拆分偽碼表達式以獲取字段名、字段類型、長度和備注信息，存入數(shù)組；（3）遍歷結束后，判斷當前選用的關鍵數(shù)據(jù)庫類型，調用特定關系數(shù)據(jù)庫的建表方法生成數(shù)據(jù)庫表結構；（4）遍歷描述組件的偽碼文檔，根據(jù)組件的數(shù)據(jù)接口需求生成特定的數(shù)據(jù)處理腳本。

3.2組件解析算法

組件解析算法根據(jù)組件的XML文檔生成WEB應用程序，組件解析算法以組件的XML文檔為基礎，從XML文檔的根節(jié)點開始對整個XML文檔進行遍歷，當讀取到組件類型標簽時，首先創(chuàng)建一個組件實例，同時從XML文檔獲取組件的其他參數(shù)對組件實例的接口進行配置。單個組件創(chuàng)建完成后，根據(jù)XML文檔中提供的界面布局對各組件進行呈現(xiàn)。組件呈現(xiàn)時，如果需獲取相關參數(shù)、設置組件的初始值，則根據(jù)規(guī)則表達式對參數(shù)進行解析，通過通用的數(shù)據(jù)接口獲取組件的數(shù)據(jù)源，調用其數(shù)據(jù)接口代碼獲取數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)，并綁定到組件中。

4　結語

基于三層架構的映射技術在建立三層架構映射技術的基礎上，以組件引擎為基礎，通過自定義的規(guī)則表達式對組件進行描述，形成偽碼文檔，實現(xiàn)了界面層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層的設計通過一個文檔完成。在構建偽碼文檔的基礎上，通過代碼生成器將偽碼文檔轉化為組件的XML配置文檔，組件解析器將XML配置文檔轉換成WEB應用程序，從實現(xiàn)了通過XML代碼文檔向三層代碼的映射關系，簡化了軟件設計的過程，改變了WEB應用軟件代碼編寫的方式，從而提高了軟件的開發(fā)效率和質量。

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