面向?qū)ο蟮脑O(shè)計模式是經(jīng)驗的總結(jié)，MVC思想是原先用于構(gòu)建用戶界面的。這篇文章主要論述了如何在新的Web應(yīng)用領(lǐng)域中使用設(shè)計模式和MVC架構(gòu)。文章首先介紹了設(shè)計模式的概念和特點，以及MVC架構(gòu)的設(shè)計思想，并分析了MVC架構(gòu)中包含的幾種主要的模式。然后根據(jù)Web應(yīng)用系統(tǒng)的特點，就如何應(yīng)用模式和MVC架構(gòu)提出了一些設(shè)計思路。
1. 引言
1.1 設(shè)計模式
面向?qū)ο蠹夹g(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用大大提高了軟件的重用性和軟件的質(zhì)量。面向?qū)ο蟮木幊桃脖纫酝母鞣N編程模式要簡單和高效，但是面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法要比以往的設(shè)計方法要復(fù)雜和有技巧得多，一個良好的設(shè)計應(yīng)該既具有對問題的針對性，也充分考慮到對將來問題和需求有足夠的通用性。在過去的十幾年中，人們在對面向?qū)ο蠹夹g(shù)的研究探索和實際應(yīng)用中針對某些問題創(chuàng)造了一些良好的解決方案,即所謂的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計模式。面向?qū)ο蠹夹g(shù)的目的之一就是提高軟件的重用性，而對設(shè)計模式、設(shè)計方案的重用則從更深的層次上體現(xiàn)了重用的意義和本質(zhì)。
人們對設(shè)計模式有很多定義，其中被引用的最多是Christopher Alexander的設(shè)計模式的定義：每一個設(shè)計模式是一個三方的規(guī)則，它表達了一個上下文環(huán)境（Context）,一個問題和一個解決方案。設(shè)計模式一般有如下幾個基本要素：模式名稱，問題，目的，解決方案，效果，樣例代碼和相關(guān)設(shè)計模式。
設(shè)計模式的分類有好幾種，可以根據(jù)其目的分為創(chuàng)建型(Creational)，結(jié)構(gòu)型(Structural)和行為型(Behavioral)三種。創(chuàng)建型模式主要是用來創(chuàng)建對象，結(jié)構(gòu)型模式主要是處理類或?qū)ο蟮慕M合，行為型模式則主要用來描述對類或?qū)ο笤鯓咏换ズ驮鯓臃峙渎氊?zé)。也可以根據(jù)范圍將設(shè)計模式分為類模式和對象模式，類模式處理類和子類之間的關(guān)系，這些關(guān)系通過繼承建立，在編譯時刻就被確定下來，是屬于靜態(tài)的。對象模式是處理對象間的關(guān)系，這些關(guān)系在運行時刻變化，更具動態(tài)性。
模式的特點：是通過經(jīng)驗獲取的，以某種結(jié)構(gòu)化的格式書寫下來，避免了遇到相同的問題重頭設(shè)計，存在于不同的抽象層，在不斷完善的，是可重用的人工產(chǎn)物，使設(shè)計和最好的練習(xí)交互，以被組合起來解決更大的問題。
1.2 MVC架構(gòu)
MVC最初是在Smalltalk-80中被用來構(gòu)建用戶界面的。M代表模型Model, V代表視圖 View， C代表 控制器Controller。
MVC的目的是增加代碼的重用率，減少數(shù)據(jù)表達，數(shù)據(jù)描述和應(yīng)用操作的耦合度。 同時也使得軟件可維護性，可修復(fù)性，可擴展性，靈活性以及封裝性大大提高。
單用戶的應(yīng)用通常是以事件驅(qū)動的用戶界面為組織結(jié)構(gòu)的。開發(fā)人員用一個界面工具畫了一個用戶接口界面，然后編寫代碼根據(jù)用戶輸入去執(zhí)行相應(yīng)的動作，許多交互式的開發(fā)環(huán)境鼓勵這么做，因為它強調(diào)先有界面然后再有功能。一些軟件設(shè)計模式策略是這樣的，然后經(jīng)常將固定后的代碼融入最后的系統(tǒng)當(dāng)中。導(dǎo)致的結(jié)果就是，程序組織圍繞用戶界面元素和用戶在那些界面元素上的動作，數(shù)據(jù)的存儲，應(yīng)用的功能以及用來顯示的代碼都雜亂無章的纏繞在一起。在單用戶的系統(tǒng)里代碼結(jié)構(gòu)是可以這樣的，因為系統(tǒng)需求不會頻繁變化。但是對一個大的系統(tǒng)如大型Web系統(tǒng)，或電子商務(wù)系統(tǒng)來說就不太適用了。
通過把數(shù)據(jù)模式從各種可以被存取和控制的數(shù)據(jù)中分離出來可以改善分布式系統(tǒng)的設(shè)計。MVC設(shè)計模式由三部分組成。模型是應(yīng)用對象，沒有用戶界面。視圖表示它在屏幕上的顯示，代表流向用戶的數(shù)據(jù)。控制器定義用戶界面對用戶輸入的響應(yīng)方式，負(fù)責(zé)把用戶的動作轉(zhuǎn)成針對Model的操作。Model 通過更新View的數(shù)據(jù)來反映數(shù)據(jù)的變化。
三者關(guān)系如圖：
對MVC關(guān)系圖的理解
圖2 MVC的分工與協(xié)作
2. MVC中的設(shè)計模式一個以MVC為架構(gòu)的系統(tǒng)包含了很多的設(shè)計模式，但是與MVC最為密切相關(guān)的是下面三種模式：Observer, Composite和Strategy。
2.1 Observer模式MVC通過使用定購/通知的方式分離了Model和View。View要保證自己顯示能正確地反映出Model的內(nèi)容和狀態(tài)。一旦Model的內(nèi)容發(fā)生變化，必須有一個機制來使得Model能夠通知相關(guān)的View，使得相關(guān)的View可以在適當(dāng)?shù)臅r機刷新數(shù)據(jù)。這個設(shè)計還可以解決更一般的問題，將對象分離，使得一個對象的改變能夠影響到另一些對象，而這個對象并不知道那些被影響的對象的細(xì)節(jié)。這就是被描述為Observer的設(shè)計模式。
模式類型：Observer模式是對象型模式，同時它也是行為型模式。
模式目的：定義對象間的一對多的依賴關(guān)系，當(dāng)一個對象的值或狀態(tài)發(fā)生改變時，所有與它有依賴關(guān)系的對象都得到通知并自動更新。某一數(shù)據(jù)可能有多種顯示方式，并且可能同時以不同的方式顯示（如圖2）。當(dāng)通過某一種方式改變了數(shù)據(jù)，那么其他的顯示都應(yīng)該能立即知道數(shù)據(jù)的改變和做相應(yīng)的調(diào)整。
模式結(jié)構(gòu)：
圖 3. Observer模式的結(jié)構(gòu)圖
效果：
1. 抽象耦合。目標(biāo)對象只知道它有一些觀察者，每個觀察者都符合抽象的Observer類的簡單接口，并不知道它們具體屬于哪個類。這樣使得目標(biāo)和觀察者之間的耦合最小且抽象。
2. 支持廣播通信。目標(biāo)發(fā)送通知不用指定觀察者，如何處理通知由觀察者決定。
3. 可能的意外更新。要處理好更新邏輯，避免錯誤更新。
2.2 Composite模式
MVC的一個重要特征就是View可以嵌套。嵌套的組合視圖可用于任何視圖可用的地方，而且可以管理嵌套視圖。這種思想反映出將組合的視圖與其組件平等對待的設(shè)計。這種設(shè)計思想在面向?qū)ο箢I(lǐng)域內(nèi)被描述成為Composite的設(shè)計模式。
模式類型：Composite模式是對象型模式，同時它也是結(jié)構(gòu)型模式。
模式目的：將對象組合成樹形結(jié)構(gòu)以表示"部分-整體"層次結(jié)構(gòu)。Composite使組合對象的使用和單個對象的使用具有一致性。
模式結(jié)構(gòu)：
圖4. Composite模式的結(jié)構(gòu)圖
效果：
1. 定義了包含簡單對象和組合對象的類層次結(jié)構(gòu)。簡單對象可以被組合到復(fù)雜對象中，而組合的對象可以再被組合。這樣客戶端代碼中用到簡單對象的地方都可以使用組合對象。
2. 簡化客戶端代碼。客戶端不用知道某對象是簡單對象還是組合對象，可以以一致的方式使用這些對象。
3. 更容易增加新類型的組件。新的組件可以方便地加入已有組合對象中不用改變客戶端代碼。
2.3 Strategy模式
MVC的另一重要特征是可以在不改變View的情況下改變View對用戶輸入的響應(yīng)方式。這對一個經(jīng)常需要變更響應(yīng)邏輯的系統(tǒng)來說是非常重要的。MVC把響應(yīng)邏輯封裝在Controller中。有一個Controller的類層次結(jié)構(gòu)，可以方便地對原有Controller做適當(dāng)改變，創(chuàng)建新的Controller。View使用Controller子類的實例來實現(xiàn)一個特定的響應(yīng)策略。要實現(xiàn)不同的響應(yīng)策略，只要用不同種類的Controller實例替換即可。還可以在運行時刻通過改變View的Controller來改變View對用戶輸入的響應(yīng)策略。這種View-Controller的關(guān)系是被描述為Strategy的設(shè)計模式的一個例子。
模式類型：Strategy模式是對象型模式，同時它也是行為型模式。
模式目的：定義一系列的算法，并且把它們封裝起來，使它們可以互相替換，使得算法可以獨立于使用它的客戶端而變化。
模式結(jié)構(gòu)：
圖5. Strategy模式的結(jié)構(gòu)圖
效果：
1. Strategy類層次為Context定義了可重用的相關(guān)算法或行為。
2. 替代繼承的方法。如果直接繼承Context，給以不同的行為，會將行為加到Context中，從而將算法的實現(xiàn)與Context混合起來，使Context難以理解，維護和擴展，而且不能動態(tài)地改變算法。將算法封裝在獨立的Strategy類，可以使得算法獨立于Context改變，容易切換擴展。
3. 可以提供相同行為的不同實現(xiàn)。
4. 客戶端必須了解Strategy之間有何不同。
5. Context和Strategy之間的通信開銷。
6. 增加了對象的數(shù)目。
3. MVC在 Web系統(tǒng)中的應(yīng)用
現(xiàn)在的一些基于Web的分布式系統(tǒng)如B2B電子商務(wù)系統(tǒng)，就適合采用MVC架構(gòu)。
通過分析，從高層次的角度可以將一個應(yīng)用的對象分為三類。一類就是負(fù)責(zé)顯示的對象，一類對象包含商業(yè)規(guī)則和數(shù)據(jù)，還有一類就是接收請求，控制商業(yè)對象去完成請求。這些應(yīng)用的顯示是經(jīng)常需要變換的，如網(wǎng)頁的風(fēng)格，色調(diào)，還有需要顯示的內(nèi)容，內(nèi)容的顯示方式等。而商業(yè)規(guī)則和數(shù)據(jù)是相對要穩(wěn)定的。因此，表示顯示的對象View經(jīng)常需要變化的，表示商業(yè)規(guī)則和數(shù)據(jù)的對象Model要相對穩(wěn)定，而表示控制的Controller則最穩(wěn)定。
通常當(dāng)系統(tǒng)發(fā)布后，View對象是由美工，HTML/JSP設(shè)計人員或者系統(tǒng)管理員來負(fù)責(zé)管理的。Controller對象由應(yīng)用開發(fā)人員開發(fā)實施，商業(yè)規(guī)則對象和商業(yè)數(shù)據(jù)對象則由開發(fā)人員，領(lǐng)域?qū)＜液蛿?shù)據(jù)庫管理員共同完成的。顯示邏輯在Web層或客戶端控制，可以是Servlet 或JSP，動態(tài)地生成Html。一般來說采用JSP要比采用Servlet要好。JSP更好地將代碼與Html部分分開，有利于頁面設(shè)計人員和代碼開發(fā)人員的分離，提高效率。同時JSP可以完成所有Servlet完成的功能，實際上JSP最終也轉(zhuǎn)換成一個Servlet。與控制有關(guān)的對象存在于系統(tǒng)的每一個層次，協(xié)調(diào)跨層動作。包含商業(yè)規(guī)則和數(shù)據(jù)的對象存在于EJB層（以EJB為中心的模式）或Web層（以Web為中心的模式）。
3.1 View在Web系統(tǒng)中的應(yīng)用
View代表系統(tǒng)的顯示，它完全存在于Web層。一般由JSP, Java Bean和Custom Tag組成。JSP可以動態(tài)生成網(wǎng)頁內(nèi)容，Custom Tag 更方便了使用Java Bean，而且它可以封裝顯示邏輯，更有利于于模塊化和重用。一些設(shè)計良好的Custom Tag可以在多個JSP甚至可以在不同的系統(tǒng)里重復(fù)使用。Java Bean用來控制JSP和Model對象。JSP通過Java Bean 來讀取Model對象中的數(shù)據(jù)，Model和Controller對象則負(fù)責(zé)對Java Bean的數(shù)據(jù)更新。一般來說，可以先要設(shè)計出所有可能出現(xiàn)的屏幕，即用戶使用系統(tǒng)時可以看到的所有內(nèi)容。然后根據(jù)這些內(nèi)容，找出公共部分，靜態(tài)部分和動態(tài)變化部分。可以考慮使用模板方法，把公用的內(nèi)容單獨生成JSP，需要變化的也各自生成Html或JSP, 由一個模板JSP, 把這些不同部分動態(tài)地引入（include方法）。還有一個要考慮的問題就是屏幕的選擇問題，當(dāng)處理完用戶請求，模板被自動調(diào)用來顯示，這個顯示一定要知道用戶關(guān)心的屏幕是有哪些部分組成。所以可以考慮把所有屏幕的定義放在一個集中的文件里，如一個java文件或文本文件。由于考慮到屏幕定義文件將來的變更可能性，最好使用文本文件如一個XML文件，這樣將來更改不用重新編譯。可以根據(jù)用戶輸入的URL和參數(shù)可以映射到某一個結(jié)果屏幕，當(dāng)然有可能還要根據(jù)動作的執(zhí)行結(jié)果選擇不同的結(jié)果屏幕內(nèi)容。所以需要一個請求與資源的匹配文件（XML），如果一個URL請求有幾種不同結(jié)果，則要在該文件中指明是否需要流控制（一種controller對象）以及不同流向的對應(yīng)屏幕。
3.2 Model在Web系統(tǒng)中的應(yīng)用
Model對象代表了商業(yè)規(guī)則和商業(yè)數(shù)據(jù)，存在于EJB層和Web層。在J2EE的規(guī)范中，系統(tǒng)有些數(shù)據(jù)需要存儲于數(shù)據(jù)庫中，如用戶的賬號信息（account model），公司的數(shù)據(jù)(company model)等，也有一些不需要記錄在數(shù)據(jù)庫里的，如某用戶瀏覽的當(dāng)前產(chǎn)品目錄(catalog model)，他的購物內(nèi)容(shopping cart model)等。這些model數(shù)據(jù)存在于哪一層要根據(jù)它們的生命周期和范圍來決定。在Web層有HttpSession和ServletContext及Java Bean對象來存儲數(shù)據(jù)，在EJB層則有EJB來存儲數(shù)據(jù)和邏輯。Web層的Java Bean的model對象存儲了EJB層model對象的數(shù)據(jù)的拷貝。因為EJB層有很多不同的model對象，所以Web層可以通過一個ModelManager來控制EJB層的各model對象，在ModelManger中可以封裝使用后臺model對象的方法。
在EJB層把所有的數(shù)據(jù)和規(guī)則都模式化為EJB也是不恰當(dāng)?shù)摹Ｈ缈梢园汛嫒?shù)據(jù)庫的對象模式化為DAO對象。DAO中可以封裝與具體數(shù)據(jù)庫的交互細(xì)節(jié)，如可以讀寫不同的表，多個數(shù)據(jù)庫，甚至多種數(shù)據(jù)庫。如定單的model對象可以是一個OrderDAO, 它可能要同時處理Order表，OrderStatus表和OrderItemLines表。
還有可以考慮使用Value對象。一個Value 對象可以封裝遠程對象，因為每一個讀遠程對象的屬性都可能是一個遠程過程調(diào)用，都會耗費網(wǎng)絡(luò)資源。可以在EJB的遠程對象中使用Value對象. 在遠程對象中一次性得到Value對象來得到所有屬性的值。
3.3 Controller在Web系統(tǒng)中的應(yīng)用
Controller對象協(xié)調(diào)Model與View，把用戶請求翻譯成系統(tǒng)識別的事件。在Web層，一般有一個MainServlet(或Main.jsp)，接收所有請求，它可以調(diào)用屏幕流管理器（ScreenFlowManger）決定下一個屏幕。一般還有一個請求處理器RequestProcessor，包含所有請求都需要做的處理邏輯，如把請求翻譯成系統(tǒng)事件（RequestToEvent）。請求處理器通常還包含一個代理對象ClientControlWebImpl，它是EJB層的邏輯處理的在Web層的代理。在EJB層，有一個ClientController提供Web 層對EJB層的只讀訪問。還有一個StateMachine用來建立和刪除ejb，處理Web層送來的事件。
Controller還有一個重要的功能就是同步View和Model的數(shù)據(jù)。在ModelManger中包含一個ModelUpdateManger，它把系統(tǒng)事件轉(zhuǎn)換為一個Model的集合，即所有需要同步的Model，然后通知Listeners去做同步操作。
4. 結(jié)束語
近年來隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和新的商業(yè)模式的出現(xiàn)，必然會出現(xiàn)大量基于Web的應(yīng)用系統(tǒng)。對于如何設(shè)計這些系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，也逐漸有了一些統(tǒng)一的認(rèn)識，最主要的是的就是其體系結(jié)構(gòu)要合理，開放。需求永遠會比技術(shù)和設(shè)計思想發(fā)展快，要使將來系統(tǒng)的升級所付出的代價最小，研究軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)還是非常很用和有必要的。
參考文獻
[1] 設(shè)計模式，作者Erich Gamma 等，ISBN 7-111-07575-7, 機械工業(yè)出版社 2000.9
[2] Core J2EE Patterns, 作者Deepak Alurm 等, ISBN 0-13-064884-1, Sun Microsystems Inc, 2001年
[3] Designing Enterprise Applications with the J2EETM Platform, 作者Nicholas Kassem 等， Sun Microsystems, Inc. 2000年