實作 Enterprise MVC 巨觀結構的 POC-觀念篇

*** 本文同步發表於 FB 社團-軟體設計鮮思維 ***

關於 POC (Proof of Concepts)的說明,可參考:「淺論架構的 POC (Proof of Concepts)」。

關於系統結構設計 (system structure design),個人把它分為兩個構面來看:巨觀與微觀 (Macro/Micro View)

巨觀結構設計是基於現實系統的分散議題-展示層 (如 Web UI)、永續儲存機制 (如 關聯資料庫),所提出核心業務邏輯應不相依於特定實體元件與實作連結技術的解決方案。這裡推出最實用具應變與可重構的實體分層框架-Enterprise MVC (Model-View-Control)模式 (並非是廠商針對 Web 端提出的 Web MVC 技術),讓系統主結構 (業務邏輯/資料存取)有效隔離展示層與永續儲存機制的直接耦合 (coupling)。

微觀結構設計則是傳統物件導向所談及從領域概念模型 (domain conceptual model),導出到軟體物件與資料模型 (class/data model)。這裡使用的分析設計技能包括了運用 Peter Coad 的「交易模式 (Transaction Pattern)」與 GoF 四人幫的「設計模式 (Design Patterns)」。有別於古典OO 一開始就要求較完整的設計 (太過理想化),現今系統開發則更為務實-運用重構 (re-factoring)的技巧,持續逐漸地重整系統,效果即是簡潔易維護的程式碼 (clean code)。而伴隨著重構的一項必要機制與紀律就必然要求一開始就要撰寫單元測試程式碼 (unit test code)。

上述兩個構面是互補的。軟體主結構一開始就不會實作於特定的UI/資料庫端,以最純淨的 POCO/POJO (plain-old CLR/Java Object)物件來實作,如此才有機會得以實施後續的重構,而重構則取決於某一功能的複雜度與價值來評估,進而創造出系統整體的再利用價值。

本文著重於巨觀結構分層界定與實踐,藉以驗證巨觀結構 POC 的可行性。觀念說明利用 UML 設計圖表現巨觀分層結構;實作則各以 C#.NET 與 Java/Spring 實現一個極小的案例來貫穿整個系統的分層結構元素。

C#.NET 採以 ASP.NET Web MVC 與 E-F (Entity Framework)實作;Java/Spring 則採以 Spring Web MVC 與 傳統 JDBC (也可改 Hibernate Framework)實作。兩者會再佐以 UML 循序圖 (sequence diagram),來輔助解讀案例執行時物件之間的互動合作關係。

巨觀分層結構基本責任界定

把主要分層結構當成元件 (component)看待,以界定各元件主要的責任 (responsibility)。

Enterprise MVC 主要元件責任界定

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論述軟體三大基礎觀念-封裝、一般/特殊化 (繼承)、介面/多型

這是看到 PTT Soft_Job 版區一位網友的貼文:[請益] 我這樣解釋OOP對嗎?。原來我已在「FB-軟體設計鮮思維社群」針對此貼文已寫一篇文論述,在此邊我也把回文作個備存,然後再加上一些些心得分享。

剛入門所謂 OO → 連帶等同所謂「物件導向」觀念實作與設計觀念時,幾乎各類 OOP 入門書籍均會談論到此三大術語:封裝 (encapsulation)、繼承 (inheritence)、介面 (interface)/多型 (polymorphism)。看似簡單的術語,卻可能連多數鑽研多年實作的程式開發人員,還不容易真正體會這些觀念的意涵與作用。

即使入這軟體開發行業多年,仍會發現到,軟體大師們的著作,從最早期的 GoF 四人幫「設計模式 (Design Pattern)」,至近幾年「重構 (refactoring)」、「Clean Code」等著作,幾乎都是含繞在上述三大觀念的解釋與實踐。所以也就是說,這三大觀念可以說是要窮究一輩子的研究、思考與實踐力行的,它沒有絕對的標準答案,但也不見得好像很虛妄抓不到。每一段時期的經歷與學習,就可能會對其有著不同的想法與心得體會。

以現在個人入行軟體開發這行業約莫10來年,主要專職於軟體顧問輔導與教學,就以現階段綜合學習、觀察、反思與經驗等,來對這三大術語發表純文字的論述。可能又等 5~10 年後,當又有不同的體認時,再來對比現在的論述,作心得的補充或修正了。 :)


花了三個多小時撰寫這篇 PO 在 PTT soft_job 版,關於 OOP 的三個主要觀念:封裝, 繼承, 介面/多型。

這裡特別提醒下,程序語言用書很喜歡用「繼承」這字眼來解釋 OOP,其實那很容易誤導,常會用 父母生子 這種觀念看待。適切的用語用 "擴展 (extend)" 較適合。UML 稱之為 一般化/特殊化更是合理。

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[個案研討] FTP Server 是否可為企業系統的外部系統?

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月初在內湖某大電視購物/網購平台總部的資訊單位授課。喔,先誇讚下,約有50來位的學員,上課過程大都蠻踴於提問且活潑,可說上得挺順暢愉快。

其中在談及使用案例模型 (use case model)的需求架構分析時,關於外部系統的定義,個人特別強調會是透過介面 (interface)的整合,如透過 web service or message service 等),而不會是透過資料庫的整合方式。

然後其中有位學員就問了,如果連結外部系統是透過 FTP,也就是開發中的系統這邊為 FTP Client,然後以批次定時處理的方式,傳送到外部單位的 FTP Server,對方也是採用批次自動處理的作法,把接收下來的檔案作解析處理。

這樣 FTP Server 是否是開發中系統的外部參與者 (actor)?我倒是沒想到現在會有這樣的作法,最初的直覺當然不會是。

不過課程休息時,再仔細想想,回歸到所謂外部系統整合的定義,是否有透過介面來連結? 事實上,FTP 的 Client/Server 是有的 (當然就是透過 FTP 協定),且兩邊系統之間並未透過手動操作,而確實是系統對外部系統之間有達成自動化的整合 (雖然是透過批次處理的方式)。

為何會有這麼「low」的作法?其實這與實作技術沒有太大關係,而是因為當要與外部單位的系統作整合時,外部單位總會有「安全性」的考量,不一定願意釋放出可讓系統直接呼叫的介面。

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案例研討-關於客戶單位維修作業流程的系統分析

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這是月初的授課—「系統需求分析與整理」,其中一位上課學員拿他們的實際案例提供參考的。

先來瞧瞧這張看似很複雜的作業流程圖,主要是要描述當客戶單位提出報修需求時,維修單位的報價與維修的相關作業活動。

圖、原稿—客戶維修報價作業流程

圖、原稿—客戶維修報價作業流程

這是一張典型 SA 所繪製的業務流程 (business process)圖,是否使用 UML 語法來表示,那並不重要。最主要的問題是,大多單位往往都認為這類業務流程的表達,必須要描述得很「精確」,才可以轉移到實作的階段。所以為了要能取得「精確」的結果,就需要不斷地開會與確認 (還含時常爭執各據的論點),秏上個把個月才能有產出,然後再轉移到實作階段。

但是無論再如何精細,我發現到有一個相當有趣的現象,在這類環境下的 Programmer,往往都還是覺得不夠精細。

越是想表達得精確,Programmer 越會嫌不夠精確!

這就是典型的瀑布式 (waterfall)系統分析。這類所謂「精確」的業務流程圖,耗費太多在需求分析的時間,且由於描述了太多細節,反而讓實作寫碼不容易抓到適切的焦點,因而導致 Programmer 不知道如何寫出較具「彈性」可包容變動細節的程式碼,當然相對日久也就會把不精確的細節當成是一種無法 Coding 的藉口。

所以,上述如此好像「鉅細靡遺」的設計圖,主要的問題在哪裡? 其實簡單的說,它早已違背了軟體設計至高無上的原則—封裝 (encapsulation)。

  • 把資料細節呈現出來 (資料導向的思維)。
  • 設計圖內描述了企業邏輯 (business logic)。
  • 過早把資訊系統角色帶入。

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簡單聊聊軟體設計的 SRP (Single Responsibility Principle) 原則

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SRP, Single Responsibility Principle (單一責任原則)

這是上星期課堂中,當我解釋 Multi-tier MVC 分層結構時,聽到學員告訴我的。

哈,這是我第二次遇到學員有告訴我這個術語,看來都蠻熟悉 Martin 在 "Agile Software Development, Principles, Patterns, and Practices" 一書內所提到的幾個軟體設計原則。

不過當我問他們工作上是否至少有把 UI 與 Logic/Data Acess 層分離? 沒有!還是全都攪在一起,沒有人講究上述分層的 "基本責任分派"。

沒有「知行合一」,確實實踐並從實務中體會與調整作法,那麼,學會 "背" 這些術語是沒啥用處的!

其實也只有一個字需要真正了解:責任 (responsibility)。

o Web UI (view & ui controller) / Standalone UI:Presentation (只負責傳送與回傳已運算資訊)。

o Domain Controller:負責控制流程 (control flow)。

o DAO (data access object)/ Adapter:負責連結資料庫/外部系統。

o Entity (或稱 business) Object:負責處理邏輯運算。

確實理解 "responsibility" 這個術語可不是用背的,而是身體力行,從過程當中去體會該術語的「真諦」。

從原點出發,一個詞彙可通一堆觀念。如當確實做好單一類別的責任分派時,所得到的效果就是「高內聚力 (high cohesion)」—責任明確。

開源免費下載-完整設計模式 (design patterns) 程式碼(C#.NET)/UML Model 檔

關於爾後我們 HSDc. 軟體設計顧問所開設的課程,除了教材內容尚無開放以外,其它包括完整可執行的程式碼、UML Model 檔,均以開源方式 (open source)免費供下載。

所有開源文件的釋出 (release),均可以透過加入 FB社團-軟體設計鮮思維 獲取最新的訊息。而所有的程式碼/UML Model,我們則是一律統一放置於 GitHub,當然在 README 文件上我們會附上基本的操作說明。

以後這些開源文件,尤其是案例程式碼,我們均會不定期持續版本更新。讀者可以透過 Git 工具隨時作同步更新。

目前提供了兩份開源文件:

另外補充關於上述設計模式 (Design Patterns)案例的說明。

在 C#.NET 程式碼部分 (Java/Spring 版本後續會另行公布),包含了完整 23 個設計模式範例;而關於 UML Model,則還增加了以周遭生活案例的塑模 (modeling),讓每一個設計模式的目的更容易理解。

關於 C#.NET 程式碼的結構部分,主要分為兩個專案 (project):一為 Web MVC by ASP.NET;另一為 Control by POCO (plain-old CLR objects)。

關於本案例的設計模式物件分層結構,可以參考下圖:

圖、圖、設計模式的物件分層結構

圖、設計模式的物件分層結構

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軟體思維顧問

專職軟體輔導與教育訓練的獨立顧問。輔導企業資訊單位如何有效組織系統開發與維護;輔導開發人員達成有效的專業分工。傳授如何把軟體作軟 (Keeping Software Soft)的技能,得以提昇系統的彈性/延展,並進而創造系統的再利用價值。

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