从模块到分层：软件架构的第一次系统性演进

本系列第二篇，介绍 1980~1990 年代软件架构的第一次系统性演进。随着软件规模扩大与图形界面兴起，单纯的模块化已难以支撑需求，软件架构迈入了以“分层”为核心的系统性设计阶段。本文将梳理从模块化设计到 MVC 架构的演进逻辑，并介绍其中关键概念的优势与应用。

模块化的缺陷 → 引出OOP的必要性 → 三层架构雏形的出现 → 因GUI复杂度 → 需要MVC分层

一、模块化设计的困境：代码规模引发的连锁反应

1.1 软件复杂度的爆炸式增长

• 从千行级代码（1980 年代）发展到十万行级的企业 ERP 系统
• 多人协作需求增加，模块边界模糊引发冲突（如 IBM 大型银行系统案例）
• UI 与数据库直接交互导致高耦合（早期 VB/Delphi 应用实例）

1.2 模块化失效的本质原因

• 单一维度切分：功能划分忽略“变化率”不同（UI 频繁变 vs 业务规则稳定）
• 缺乏抽象层次：如税率计算嵌入表单事件中，导致维护困难
• 技术限制：过程式语言无法封装状态，结构体 vs 类对比（C vs C++）

👉 模块化设计已无法应对规模化与协同开发的挑战，促使更清晰的分层架构诞生。

二、面向对象编程（OOP）：提升抽象能力以支撑复杂建模

2.1 背景

• 过程式编程难以应对复杂系统
• 面向对象语言（C++、Smalltalk）兴起

2.2 核心概念

• 封装、继承、多态
• “对象”成为系统建模的基本单元
• 倡导以“现实世界建模”为目标

2.3 优势与应用

• 更强的抽象能力 → 更自然地组织代码与模块
• 更高的可扩展性与可维护性
• 成为现代编程范式主流，C++、Java、C# 等语言大多基于 OOP

2.4 OOP 如何突破模块化局限

• 封装性：银行账户类封装余额逻辑，仅暴露存取接口
• 继承与多态：UI 控件继承结构（Button → Control → Component）
• 现实建模能力：如订单、商品、仓库对象之间的交互关系

2.5 OOP 带来的架构可能性

• 职责隔离：通过接口（如 IDataAccess）定义不同层的契约
• 松耦合设计：观察者模式在事件驱动架构中的应用（Smalltalk 案例）

三、图形界面革命：迫使架构分层的外部推力

3.1 图形用户界面（GUI）的兴起

• Windows、Mac OS 图形界面逐步取代命令行
• 开发语言与工具支持 GUI（如 VB、Delphi、MFC）

3.2 带来的新挑战

• UI 逻辑复杂化 → 更需要 MVC、三层等架构支撑
• 多事件驱动、状态管理问题凸显

3.3 GUI 对架构的颠覆性要求

• 事件驱动模型：区别于命令行顺序执行，GUI 采用消息循环机制
• 状态管理复杂：如文档编辑器中的撤销/重做逻辑难以维护
• 平台差异性：同一业务逻辑需适配多平台 UI（如 MFC 框架的痛点）

3.4 早期分层尝试：VB 的三层模型与 Delphi 的数据模块

• 数据绑定机制：如 Delphi 中 TDataSet 与 UI 控件的自动同步
• 可视化设计缺陷：过度依赖拖拽式开发，导致业务逻辑耦合在 Form 代码中（反例）

✅ GUI 的流行推动了 MVC 等架构模式的实践落地。

四、三层架构雏形的出现：逻辑分层的首次系统性实践

4.1 架构分层思想的引入

将应用划分为：表示层（UI）、业务逻辑层（BLL）、数据访问层（DAL）

4.2 每层职责

• 表示层：与用户交互，如按钮、输入框
• 业务逻辑层：处理核心业务规则
• 数据访问层：操作数据库或文件

4.3 优势与应用

• 分工明确，职责清晰 → 更适合多人协作
• 易于维护与测试
• 提高模块重用性

✅ 应用于企业级应用开发中，成为信息系统的主流架构模型雏形。

五、MVC 架构模式：图形界面时代的最佳实践

5.1 起源

• 最早由 Smalltalk-80 提出（1979）
  • Smalltalk-80：模型主动通知视图（观察者模式雏形）
• 随着 GUI 编程发展（如 Java Swing、VB），得到广泛应用
  • Java Swing：采用事件监听机制（ActionListener）实现控制器解耦

5.2 MVC 如何解耦 UI 与逻辑

• 模型层（Model）：负责数据管理与业务规则（如银行账户余额更新）
• 视图层（View）：负责展示数据（如同一账户在表格和图表中的呈现）
• 控制器层（Controller）：响应用户操作，协调 Model 与 View

📌 MVC 可看作三层架构中“表示层”的内部实现框架，使 UI 更加结构化，利于复用与测试。

5.3 优势与应用

• 分离关注点 → 提高模块独立性
• 易于测试和扩展
• 支持并行开发（界面开发和业务逻辑分开）

📌 MVC 架构在 GUI 桌面应用和 Web 开发（如 ASP.NET MVC、Spring MVC）中广泛使用。

六、三层架构 vs MVC 架构：从系统分工到交互分离

尽管三层架构与 MVC 架构在形式上都采用了“分层”的思想，但二者关注点不同，适用场景也有所差异。

6.1 分层维度对比

6.2 应用场景差异

• 三层架构：强调模块独立，便于维护和扩展，适合后端服务、信息管理系统
• MVC 架构：强调交互分离、响应事件，适合 GUI 应用、前端框架

6.3 相互关系

可以将 MVC 看作是三层架构中表示层的内部再分层：

三层架构
├── 表示层 View层 (UI)
│   └── MVC（三层架构内的进一步划分）
├── 业务逻辑层 Service层
└── 数据访问层 Dao层

七、设计模式的系统化提出：经验的提炼与规范化

7.1 《设计模式》一书出版（1994，Gang of Four）

总结了 23 个经典的面向对象设计模式（如工厂模式、观察者模式、单例、装饰器等）

7.2 作用与意义

• 提高代码复用性与可读性
• 提供通用解决方案，降低“重复造轮子”
• 促进团队协作与代码风格统一

📌 MVC 也是一种设计模式，强调将视图、模型、控制器职责分离。

八、小结：架构第一次系统性升级的核心关键词