面向接口的業(yè)務(wù)模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

周 瓊，徐 斌

（大連海事大學(xué) 管理科學(xué)與工程系，遼寧 大連116026）

0 引 言

結(jié)構(gòu)化方法基本要點(diǎn)是：自頂向下，逐步求精，模塊化設(shè)計(jì)。自頂向下的核心本質(zhì)是 “分解”，它將相對(duì)復(fù)雜的大問題分解為簡(jiǎn)單的小問題，對(duì)每一個(gè)小問題進(jìn)行精確、定量的描述。

結(jié)構(gòu)化分析法將任何信息處理過程看作是將要輸入數(shù)據(jù)變換成所要求的輸出信息的裝置，因此數(shù)據(jù)流分析是需求分析的出發(fā)點(diǎn)。結(jié)構(gòu)化分析使用數(shù)據(jù)流圖、加工說明和數(shù)據(jù)字典等來構(gòu)造系統(tǒng)的需求分析模型［1］。面向?qū)ο蠓椒▌t是用自然貼切的思維考慮問題，以對(duì)象為中心，運(yùn)用類、繼承、聚合、關(guān)聯(lián)、消息和封裝等概念來構(gòu)造軟件系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)化分析設(shè)計(jì)主要是針對(duì)系統(tǒng)需求明確的軟件開發(fā)，一旦中間需求改變了，則需要重新對(duì)其進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)；而面向?qū)ο髣t不同，當(dāng)需求發(fā)生變化時(shí)，只須修改相應(yīng)的部分和連接接口［2］。

計(jì)算機(jī)軟硬件發(fā)展迅速不斷地更新?lián)Q代，各種復(fù)雜的軟件系統(tǒng)相繼被開發(fā)，軟件系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，復(fù)雜性相應(yīng)增加，這就相應(yīng)產(chǎn)生了對(duì)業(yè)務(wù)模型進(jìn)行合理抽取的需求以及面向接口來編程的需求，本文研究接口為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，通過選擇合理的設(shè)計(jì)模式來對(duì)業(yè)務(wù)模型進(jìn)行抽取，利用該思想可以順利實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)式分析向面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的演化和過渡，打破兩者不可兼容的傳統(tǒng)思維。比如，各大系統(tǒng)的計(jì)費(fèi)問題，由于各種系統(tǒng)計(jì)費(fèi)規(guī)則的多樣性和繁復(fù)性，目前也沒有能夠具體參考的計(jì)費(fèi)模板，各種計(jì)費(fèi)的實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)陋而且維護(hù)起來極其復(fù)雜，相互之間也不可復(fù)用，漏洞百出，面向接口來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)則克服了傳統(tǒng)開發(fā)存在的諸多弊端。以接口為導(dǎo)向結(jié)合設(shè)計(jì)模式的思想使得系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展、可復(fù)用以及易維護(hù)的特性。如何應(yīng)用設(shè)計(jì)模式的思想面向接口來對(duì)業(yè)務(wù)模型進(jìn)行抽象和提取是本文的研究重點(diǎn)。這也對(duì)以后的各種類型信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)具有十分重要的理論與實(shí)踐意義。

1 傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)式分析方法

本文采用MVC 模式的思想，MVC 模式由模型 （model）、視圖 （view）及控制器 （controller）3 個(gè)部分組成，模型指的是業(yè)務(wù)模型，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的處理，視圖指的是用戶界面，主要負(fù)責(zé)前臺(tái)界面的顯示內(nèi)容，控制器則是主要負(fù)責(zé)界面與數(shù)據(jù)的交互［3，4］。使用MVC 的目的是將數(shù)據(jù)層和表現(xiàn)層的實(shí)現(xiàn)代碼分離開來，從而可以使同一個(gè)程序有不同的表現(xiàn)形式，進(jìn)而提高程序的可讀性和代碼的復(fù)用性，控制器存在的目的是確保模型和視圖的同步，一旦模型改變，視圖應(yīng)該同步更新，使用MVC 模式可以降低程序開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，從而構(gòu)造良好的松耦合的構(gòu)件［5－7］。

以某省漁業(yè)船舶檢驗(yàn)系統(tǒng)的計(jì)費(fèi)問題為例來進(jìn)行說明，該項(xiàng)目目前包含22種計(jì)費(fèi)小項(xiàng) （將來很可能會(huì)擴(kuò)充），總體計(jì)費(fèi)思想是：各項(xiàng)費(fèi)用＝基數(shù)×系數(shù)；總費(fèi)用＝各項(xiàng)費(fèi)用之和。一般最常見的對(duì)業(yè)務(wù)問題的處理過程如圖1所示。即傳統(tǒng)的MVC模式的思想，操作頁面窗體是程序的界面，業(yè)務(wù)流程控制負(fù)責(zé)所有的處理流程，實(shí)例類庫模型則負(fù)責(zé)一些存庫查庫的操作。

圖1 傳統(tǒng)的對(duì)計(jì)費(fèi)業(yè)務(wù)的處理過程

由此想到利用判斷表來對(duì)計(jì)費(fèi)進(jìn)行簡(jiǎn)化，初始的判斷表如表1所示。由于數(shù)據(jù)量繁多，圖中只是截取了前后兩端來進(jìn)行展示。

表1 初始判斷

船舶構(gòu)造費(fèi)簡(jiǎn)化判斷見表2。

表2 船舶構(gòu)造費(fèi)簡(jiǎn)化判斷

輪機(jī)費(fèi)簡(jiǎn)化判斷見表3。

表3 輪機(jī)費(fèi)簡(jiǎn)化判斷

由判斷表可知，船舶構(gòu)造費(fèi)用只與總噸位和船舶系數(shù)以及冰區(qū)加強(qiáng)相關(guān)，輪機(jī)費(fèi)用只與功率、變速齒輪和推進(jìn)器數(shù)以及側(cè)推進(jìn)裝置相關(guān)，由此每一小項(xiàng)各自維護(hù)自己的計(jì)費(fèi)，所有的功能運(yùn)算類都寫在計(jì)費(fèi)業(yè)務(wù)里，如圖2所示。具體的計(jì)費(fèi)功能的實(shí)現(xiàn)方法是比如船舶構(gòu)造，基數(shù)和系數(shù)都寫在自己的類中，一個(gè)小項(xiàng)目一個(gè)計(jì)費(fèi)類，又比如其它項(xiàng)目如輪機(jī)這一小項(xiàng)的計(jì)費(fèi)，就是在整個(gè)計(jì)費(fèi)功能的流程控制中增加了一個(gè)輪機(jī)類來實(shí)現(xiàn)，但是這種方法維護(hù)起來特別麻煩，基數(shù)和系數(shù)的些許變動(dòng)都需要大量的去修改代碼，而且將基數(shù)和系數(shù)都寫在程序里的缺點(diǎn)就是其它系統(tǒng)也沒法復(fù)用，遇到別的系統(tǒng)的相關(guān)的計(jì)費(fèi)問題就必須重新寫代碼。

2 設(shè)計(jì)模式的選擇及其特點(diǎn)

圖2 利用判斷表分析后對(duì)船舶計(jì)費(fèi)的處理過程

設(shè)計(jì)模式描述了軟件設(shè)計(jì)過程中某一類常見問題的一般性解決方案，它可以使開發(fā)人員更加簡(jiǎn)單方便地復(fù)用成功的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)體系［8］。設(shè)計(jì)模式的概念和思想非常重要的，它并不只是一種具體 “技術(shù)”，它講述的是解決問題的思想，展示的是接口或抽象類在實(shí)際案例中的靈活應(yīng)用與智慧，使用設(shè)計(jì)模式能使代碼真正的工程化，讓代碼更容易被理解、保證代碼的可重用性和可靠性，使新系統(tǒng)開發(fā)者更容易理解其設(shè)計(jì)思路，保證系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)充性［9］。

對(duì)業(yè)務(wù)模型進(jìn)行抽取主要會(huì)用到以下一些常見的設(shè)計(jì)模式：

（1）工廠模式：工廠模式有助于代碼的設(shè)計(jì)，可以將代碼模塊化，是創(chuàng)建型模式中一類非常重要的模式，工廠模式提供創(chuàng)建對(duì)象的接口，負(fù)責(zé)將大量有共同接口的類實(shí)例化，主要有簡(jiǎn)單工廠模式，工廠方法模式，抽象工廠模式3種形態(tài)［10］。

（2）單例模式：保證一個(gè)類僅有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)訪問它的全局訪問點(diǎn)。單例可以節(jié)省不必要的內(nèi)存開銷，屏蔽對(duì)象創(chuàng)建的復(fù)雜性。

（3）適配器模式：適配器模式是一種非常廣泛的結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式，其主要意圖是將一種類的接口轉(zhuǎn)換成另一種客戶所希望的接口。適配器模式的目的是要改變已有的接口，使得原本因接口不兼容而無法一起工作的類可以在一起工作［11］。

（4）觀察者模式：又稱發(fā)布－訂閱模式。觀察者模式定義對(duì)象間的一種一對(duì)多的依賴關(guān)系，將觀察者和被觀察者對(duì)象分離開來，以便當(dāng)一個(gè)對(duì)象的狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，所有依賴它的對(duì)象都會(huì)得到通知并自動(dòng)更新自身狀態(tài)，通常被用來實(shí)現(xiàn)事件處理系統(tǒng)［12］。

3 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法

傳統(tǒng)的對(duì)業(yè)務(wù)的設(shè)計(jì)方法存在著不足之處，例如一旦業(yè)務(wù)需求變更，修改起來的工作量較大，并且復(fù)用性不強(qiáng)，最重要的是各種職能類并行存在，結(jié)構(gòu)很亂?；诖吮疚奶岢隽嘶诮涌诘臉I(yè)務(wù)模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，如圖3所示。就是將業(yè)務(wù)流程控制抽象成一個(gè)接口，然后基于此接口進(jìn)行擴(kuò)展，將業(yè)務(wù)流程進(jìn)行拆解，分為業(yè)務(wù)控制擴(kuò)展1，2，3等等，同時(shí)也將實(shí)體類庫模型進(jìn)行抽象，抽象為一個(gè)接口，查表存庫的操作則是基于此接口進(jìn)行，這種設(shè)計(jì)方案最大的優(yōu)點(diǎn)在于將業(yè)務(wù)流程的處理和訪問數(shù)據(jù)庫的操作提煉為一個(gè)接口，所有的擴(kuò)展都是在此基礎(chǔ)之上的，相對(duì)于操作界面來說后面所有的處理都是基于接口的，這樣操作者只需要控制好所需數(shù)據(jù)的流入流出即可，而無需知曉具體的實(shí)現(xiàn)方式。在設(shè)計(jì)過程中以接口為導(dǎo)向，對(duì)業(yè)務(wù)問題進(jìn)行分析，采用合理的設(shè)計(jì)模式或者是幾種經(jīng)典的設(shè)計(jì)模式的組合來提出一套完整的解決方案，以接口為基礎(chǔ)來研究系統(tǒng)或者是業(yè)務(wù)模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，從而實(shí)現(xiàn)一種用于解決在特定環(huán)境下重復(fù)出現(xiàn)的特定問題的解決方案，展示接口或抽象類在實(shí)際案例中的靈活應(yīng)用，同時(shí)具有良好的可移植性和可復(fù)用性，方便應(yīng)用到其它領(lǐng)域。

具體到某省漁業(yè)船舶檢驗(yàn)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，本文結(jié)合設(shè)計(jì)模式和面向接口編程的相關(guān)概念，為計(jì)費(fèi)這個(gè)小系統(tǒng)做一套混合設(shè)計(jì)模式，來減輕編寫代碼的工作量，如圖4 所示。將上述計(jì)費(fèi)功能控制部分抽象為一個(gè)接口，計(jì)費(fèi)功能的實(shí)現(xiàn)以及計(jì)費(fèi)規(guī)則是對(duì)這一接口的擴(kuò)展，同樣的關(guān)于數(shù)據(jù)庫的操作也抽象出來一個(gè)接口，具體的對(duì)各個(gè)庫表的操作則是實(shí)現(xiàn)了這一接口。這樣把整個(gè)計(jì)費(fèi)流程的控制和對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作抽象為了一個(gè)接口，業(yè)務(wù)需求變動(dòng)時(shí)只需基于接口進(jìn)行擴(kuò)展而無需變動(dòng)接口，站在操作頁面的角度就是說只需知曉所需數(shù)據(jù)的流入流出，這種基于接口的解決方案能被其它系統(tǒng)方便復(fù)用。

圖3 基于接口的業(yè)務(wù)模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

圖4 基于接口的對(duì)船舶計(jì)費(fèi)業(yè)務(wù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

其中如圖5所示是計(jì)費(fèi)功能實(shí)現(xiàn)部分的結(jié)構(gòu)，抽取一個(gè)父類FeeBase，父類中的GetFee（）專用來實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)費(fèi)用的計(jì)算，這樣有多少個(gè)計(jì)費(fèi)小項(xiàng)繼承父類擴(kuò)充就可以了，比如此時(shí)若再增加其它項(xiàng)目的計(jì)費(fèi)只需繼承FeeBase類并實(shí)現(xiàn)即可。

圖5 計(jì)費(fèi)功能實(shí)現(xiàn)部分的結(jié)構(gòu)

關(guān)于計(jì)費(fèi)規(guī)則部分的結(jié)構(gòu)在漁船系統(tǒng)中主要指的是關(guān)于計(jì)費(fèi)基數(shù)部分的維護(hù)，如圖6所示是一個(gè)通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)CRCostData來表示計(jì)費(fèi)所用的基數(shù)的類型，使用最通用的object類型，根據(jù)具體項(xiàng)目的計(jì)費(fèi)需求可擴(kuò)展為最常見的int型和double型的收費(fèi)，有的系統(tǒng)可能需要一些加班費(fèi)這時(shí)也可擴(kuò)展為按時(shí)間的datetime型進(jìn)行收費(fèi)，漁業(yè)船舶檢驗(yàn)系統(tǒng)用到的是double型的收費(fèi)。如圖7所示是為基數(shù)的維護(hù)工作設(shè)計(jì)的模式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中包含一個(gè)通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)CRCostData，這項(xiàng)對(duì)基數(shù)數(shù)據(jù)的維護(hù)同樣用到了設(shè)計(jì)模式中最常見的工廠模式，這樣前端代碼只需返回一個(gè)父類類型而無需具體知曉調(diào)用的具體算法。

圖6 計(jì)費(fèi)規(guī)則部分的數(shù)據(jù)類型

圖7 計(jì)費(fèi)規(guī)則部分

其中，計(jì)費(fèi)規(guī)則部分的實(shí)現(xiàn)方法用到了設(shè)計(jì)模式中的工廠模式，工廠模式有助于代碼的設(shè)計(jì)，可以將代碼模塊化，提供創(chuàng)建對(duì)象的接口，工廠模式的應(yīng)用讓系統(tǒng)具有非常大的靈活性且方便擴(kuò)展。同樣的應(yīng)用于其它領(lǐng)域可以根據(jù)具體需要用單例模式、適配器模式或者觀察者模式等等，也可能是多種經(jīng)典的設(shè)計(jì)模式的組合。

這樣，前端代碼實(shí)現(xiàn)起來將會(huì)非常簡(jiǎn)單，以一小項(xiàng)如船舶構(gòu)造為例，如圖8 所示是前端使用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，item 指計(jì)費(fèi)項(xiàng)目名稱，baseValue指該項(xiàng)目的基數(shù)，factor指該項(xiàng)目的系數(shù)，fee則是單項(xiàng)的費(fèi)用，具體實(shí)現(xiàn)代碼為：

圖8 前端用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

此時(shí)若是增加另一小項(xiàng)如輪機(jī)的計(jì)費(fèi)，則代碼修改起來非常靈活，只需增加如下幾行即可。

4 結(jié)束語

這種用于計(jì)費(fèi)的設(shè)計(jì)模式的設(shè)計(jì)有非常重要的實(shí)踐意義，使用這種混合方式的設(shè)計(jì)模式進(jìn)行計(jì)費(fèi)的方式大大簡(jiǎn)化了信息系統(tǒng)的計(jì)費(fèi)實(shí)現(xiàn)，它將計(jì)費(fèi)規(guī)則進(jìn)行抽象，將計(jì)費(fèi)規(guī)則模塊化使得程序?qū)崿F(xiàn)起來?xiàng)l理清晰且便于維護(hù)，而且由于對(duì)基數(shù)和系數(shù)維護(hù)的分離以及對(duì)具體總費(fèi)用的抽取，可移植性、可復(fù)用性很高，可以方便應(yīng)用到其它系統(tǒng)不僅僅是漁船行業(yè)的計(jì)費(fèi)，而且由于其設(shè)計(jì)的合理性，代碼的修改量極少，重構(gòu)起來的工作量也不大。

同樣的，面對(duì)其它業(yè)務(wù)問題時(shí)也是如此，應(yīng)用設(shè)計(jì)模式的思想面向接口來對(duì)業(yè)務(wù)模型進(jìn)行抽象和提取，在設(shè)計(jì)過程中以接口為導(dǎo)向，對(duì)業(yè)務(wù)問題進(jìn)行分析，采用合理的設(shè)計(jì)模式或者是幾種經(jīng)典的設(shè)計(jì)模式的組合來提出一套完整的解決方案，從而實(shí)現(xiàn)一種用于解決在特定環(huán)境下重復(fù)出現(xiàn)的特定問題的解決方案。利用接口來對(duì)業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行分隔使整個(gè)業(yè)務(wù)邏輯依賴于嚴(yán)格定義的接口而非具體實(shí)現(xiàn)，可以順利實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)式分析向面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的演化和過渡，通過接口將結(jié)構(gòu)式思維和面向?qū)ο蠹夹g(shù)結(jié)合在一起，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，從而減少耦合，提高系統(tǒng)的靈活性。

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