層模式——面向模式體系結構學習筆記

可以將系統劃分為子任務組，每個子任務組在一個特定的抽象層次上。

1． 例子

ISO7層模型。

2． 語境

一個需要分解的大系統

3． 問題

假設有一個系統，它明顯的混合了底層與高層的問題。

強制條件：

1） 一個地方的更改，被限制在某元件或某層內，不會擴散到整個系統。

2） 介面應該是穩定的，甚至可以用標準件來限定。

3） 系統的各個部分應該可以替換，元件可以被其他的實現方法來替換而不影響系統有的其他部分。則可能基於優秀的介面定義。

4） 以後可能有必要建立其他系統，這些系統具有和當前設計的系統具有同樣的底層問題。

5） 相似職責應該可以分組，以提高可理解性和可維護性。每個元件應該是內聚的（如何提高元件的內聚性？讓它只做自己的事情，不要越權。）

6） 沒有標準的元件粒度？為什麼？

7） 複雜元件需要進一步分解。是的，可以在元件內分解成子元件。如果還是太複雜，則可以考慮將它分成幾個層。

8） 跨元件邊界可能影響效能。

9） 在介面定義明確的情況下，系統可以由一個程式設計師組來建立。

4． 問題

將系統劃分為N層，從最低抽象層次開始，一直向上增加，直到第N層。

5． 問題

層模式的主要結構特徵是第J層的服務只被第J+1層使用——層之間沒有更進一步的依賴關係。每個獨立層都要防止較高層次直接訪問。

6． 動態特性

下面是各個場景：

1） 一個客戶端向層N傳送請求，但是層N無法完成服務，它需要呼叫N-1層的服務來完成這個服務。以此類推，N-1呼叫N-2，N-2呼叫N-3……直到呼叫的最底層完成服務，然後向上反饋服務呼叫結果。這個描述的自頂向下的通訊。一個這樣的請求可能對應多個底層的服務呼叫。

2） 描述自底向上的通訊——一般是收到一個底層訊號，比如驅動檢查到有一個收到一個訊息，然後逐層向上傳輸。第一個一般稱為請求，這個可以成為通知。同樣，幾個通知可能會合成一個更高階的通知。

3） 請求或通知只需經過整個系統的一個子集。比如，層n-1可以提供服務。或者，底層的通知第2層就可以處理。

4） 包括兩個相互通訊的協議堆疊。

7． 實現

1） 為把任務分組而定義抽象準則。抽象準則確定有多少抽象層。

使用者可見元素

特定應用模組

公共服務層

作業系統介面層

作業系統

硬體

2） 根據抽象準則定義抽象層數。每個抽象層對應模式中的一個層。如果抽象層過於複雜，則可能要進一步分解。層數的控制：過少則少數層過於複雜，過多會導致不必要的開支。

3） 給每個層命名並制定他們的任務。要給他找一個好的，簡短的名字。如果你的名字很長，或者很難起名字，則可能說明你對這一層的思考不到位，這一層還需要進一步分解或者調整。要提高層的內聚性。如果採用自頂向下，則最高層是整個系統的功能，而其它層都是他的助手。

4） 指定服務。最重要的原則是層間要彼此嚴格分離。沒有一個元件跨越多於一個層。括號中的話理解不深（把較多的服務層放在高層比底層好。這是由於開發人員不用學習之友大量細微差別的原語，他們甚至可以在並行開發期間更。擴充套件高層以適合更寬廣的應用面，而基礎層保持細長。這種現象也稱為“逆向重用金字塔”）。

5） 細化分層。重複執行步驟1~4。這樣才可以獲得一個更好的層次結構。

6） 為每個層指定一個介面。儘量使用黑盒方法來——即J-1層對層J是黑盒，它只對外提供介面，而外面不知道它的內部結構和實現（其實也就是面向介面程式設計而非面向實現程式設計）。設計一個平展（flat）介面以提供所有層J服務，並可能把這些介面封裝在一個外觀（facade）物件之中。？（什麼是平展介面？是否是沒有層次關係的介面?）

7） 構建獨立層。不但要設計合理的層間結構，層內部的結構也要合理。如果層過於負責，可以考慮將層分解為多個元件。如果還過於複雜，則要考慮生成一個新的層。元件的設計可以使用其他的模式優化。

8） 指定相鄰層間通訊。包括推模式，拉模式，以及回撥。

9） 分離鄰接層。這個沒有完全理解。往往高層關係相鄰的底層，底層不關心使用者的身份。這意味著只能單路連線：修改層J被改變了的服務的介面和語義保持穩定，層J中的改變可以忽略層J+1的存在和標識（我感覺這裡的翻譯有些問題。這裡的大意應該是，如果保持層J的介面不變（服務的介面和語義），這個時候，層J的更改可以忽略層J的存在。應該是這樣的分離。）。

對於自底向上的通訊，可以使用回撥函式且保留自頂向下的單路耦合。高層向底層註冊事件回撥函式（這個我使用過）。這個時候可以考慮使用反應器模式和命令模式。？？？不知道是翻譯的原有，文章的描述相當晦澀。明明一個很明確的東西，通常說的相當複雜。

10）           設計一種錯誤處理策略。對於層式體系結構來說，錯誤處理在處理時間和程式設計工作方面成本較大。錯誤處理一個原則：儘量底層處理。即便是要高層處理，也要轉化為更高層能夠理解的錯誤型別。另外，要減少錯誤型別，能合併的，儘量合併。

8． 以解決的例子

TCP/IP。

9． 變體

1） 鬆散分層系統。層間沒有嚴格的約束。這種方案喪失了可維護性，得到的是靈活性和效能。這個要慎用。通常見於基礎結構中。

2） 通過繼承分層。底層作為基類實現，高層作為底層的一個子類，所以他可以向基類請求服務。優點是高層可以根據需要修改底層的服務。缺點是整合關係把高層與底層緊緊捆綁在一起。層間的耦合性增加。

10．          已知應用

1） 虛擬機器，在作業系統和硬體上增加了一個間接層。

2） API，

3） 資訊系統，

11．          效果

優點：

1） 層的重用。如果一個獨立層體現了一個良好定義的抽象，並且有良好定義和文件化的介面，該層就可以在多個語境中重用。

2） 標準化支援。

3） 區域性依賴性。降低層發生更改對其他層的影響。

4） 可替換性。

不足：

1） 更改行為的重疊。一個改動可能要貫穿整個層次結構。

2） 降低效率。

3） 不必要的工作。

4） 難以認可層的正確粒度。層數過少不足以發揮這種模式的可重用性，可更改性，可移植性潛力。過多，則會引入不必要的複雜性和層間分離的冗餘。