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为什么复杂的架构一定要做分层设计？一、什么是分层设计？1.1 分层设计的定义1.2 三层架构
二、分层架构的典型案例2.1 OSI 网络模型2.2 Linux 文件系统
三、分层架构的优势3.1 简化设计与开发3.2 提高复用性3.3 支持高并发的扩展
四、如何设计分层架构？4.1 明确层次边界示例问题
4.2 更细致的分层
五、分层架构的不足5.1 增加复杂度5.2 性能损耗
为什么复杂的架构一定要做分层设计？
软件架构中的分层设计，是一种经典的设计模式。通过将系统划分为多个独立职责的层次，分层设计能够更好地实现模块化、简化开发、提升复用性和可维护性。本文将从基本概念、分层架构的好处、实践要点及其不足展开讨论，帮助你全面理解分层设计的重要性。
一、什么是分层设计？
1.1 分层设计的定义
分层设计是将系统拆分为多个层级，各层负责不同的职责。最经典的例子莫过于 MVC（Model-View-Controller）架构：
Model：负责业务逻辑和数据存储。View：用于展示数据和接收用户交互。Controller：连接用户请求与业务逻辑。
图1：MVC架构示意图
1.2 三层架构
另一种常见的分层方式是“三层架构”：
表现层：展示数据并与用户交互。逻辑层：负责业务逻辑的处理。数据访问层：与数据库交互。
图2：三层架构示意图
二、分层架构的典型案例
2.1 OSI 网络模型
OSI 模型将网络通信分为七层，从底层的 物理层 到顶层的 应用层，每层实现特定功能，层与层之间通过接口交互。
图3：OSI 网络模型
2.2 Linux 文件系统
Linux 文件系统分层结构清晰：最上层的 VFS（虚拟文件系统） 提供统一接口，对下层 Ext3/Ext4 文件系统 和 通用块设备层 屏蔽细节，简化了扩展和维护。
图4：Linux 文件系统分层示意图
三、分层架构的优势
3.1 简化设计与开发
通过分层，开发者可以专注于某一层的实现，无需关心其他层的细节。例如，在网络程序开发中，应用层的开发者只需专注于业务逻辑，而无需了解底层的传输协议。
3.2 提高复用性
通用的逻辑可以抽取为独立模块，在不同系统间复用。例如，将支付服务独立为一个模块后，多个系统可以共享使用。
3.3 支持高并发的扩展
分层架构让横向扩展更加灵活。例如，当逻辑层成为性能瓶颈时，可以单独扩展逻辑层，而无需对整个系统进行扩容。
四、如何设计分层架构？
4.1 明确层次边界
分层的关键在于理清每一层的职责边界。业务简单时，边界清晰；但随着需求复杂化，边界容易变模糊。
示例问题
假设有一个用户系统，原始逻辑如下：
表现层：调用逻辑层的 GetUser 方法。逻辑层：处理用户数据，调用 数据访问层 与数据库交互。
当新增需求要求用户不存在时自动创建用户，而 HTML5 页面不需要这一逻辑，表现层的职责开始变得混乱。
图5：复杂业务导致边界模糊
4.2 更细致的分层
为了解决边界模糊的问题，可以参考 阿里巴巴 Java 开发手册 中的分层设计，将传统三层架构细化为以下六层：
终端显示层：处理页面渲染。开放接口层：提供 API，并进行安全与流量控制。Web 层：处理请求路由和简单逻辑。Service 层：编排业务逻辑。Manager 层：封装通用业务逻辑和中间件调用。DAO 层：负责数据存储和访问。
图6：阿里分层架构示意图
五、分层架构的不足
5.1 增加复杂度
分层增加了系统的代码量和开发成本。例如，一个简单的需求可能需要在多层实现，调试和维护也变得更加困难。
5.2 性能损耗
如果层与层之间通过网络交互，会产生“多一跳”性能损耗。但这种性能损失在现代硬件和优化手段的支持下通常可以接受。