PetShop4架构设计分析(三)
petshop4.0 详解之三(PetShop数据访问层之消息处理)
三、PetShop数据访问层之消息处理
在进行系统设计时，除了对安全、事务等问题给与足够的重视外，性能也是一个不可避免的问题所在，尤其是一个B/S结构的软件系统，必须充分地考虑访问量、数据流量、服务器负荷的问题。解决性能的瓶颈，除了对硬件系统进行升级外，软件设计的合理性尤为重要。 在前面我曾提到，分层式结构设计可能会在一定程度上影响数据访问的性能，然而与它给设计人员带来的好处相比，几乎可以忽略。要提供整个系统的性能，还可以从数据库的优化着手，例如连接池的使用、建立索引、优化查询策略等等，例如在PetShop中就利用了数据库的Cache，对于数据量较大的订单数据，则利用分库的方式为其单独建立了Order和Inventory数据库。而在软件设计上，比较有用的方式是利用多线程与异步处理方式。 在PetShop4.0中，使用了Microsoft Messaging Queue(MSMQ)技术来完成异步处理，利用消息队列临时存放要插入的数据，使得数据访问因为不需要访问数据库从而提供了访问性能，至于队列中的数据，则等待系统空闲的时候再进行处理，将其最终插入到数据库中。 PetShop4.0中的消息处理，主要分为如下几部分：消息接口IMessaging、消息工厂MessagingFactory、MSMQ实现MSMQMessaging以及数据后台处理应用程序OrderProcessor。 从模块化分上，PetShop自始自终地履行了“面向接口设计”的原则，将消息处理的接口与实现分开，并通过工厂模式封装消息实现对象的创建，以达到松散耦合的目的。 由于在PetShop中仅对订单的处理使用了异步处理方式，因此在消息接口IMessaging中，仅定义了一个IOrder接口，其类图如下：
在对消息接口的实现中，考虑到未来的扩展中会有其他的数据对象会使用MSMQ，因此定义了一个Queue的基类，实现消息Receive和Send的基本操作： public virtual object Receive() { try { using (Message message = queue.Receive(timeout, transactionType)) return message; } catch (MessageQueueException mqex) { if (mqex.MessageQueueErrorCode == MessageQueueErrorCode.IOTimeout) throw new TimeoutException(); throw; } } public virtual void Send(object msg) { queue.Send(msg, transactionType); } 其中queue对象是System.Messaging.MessageQueue类型，作为存放数据的队列。MSMQ队列是一个可持久的队列，因此不必担心用户不间断地下订单会导致订单数据的丢失。在PetShopQueue设置了timeout值，OrderProcessor会根据timeout值定期扫描队列中的订单数据。 MSMQMessaging模块中，Order对象实现了IMessaging模块中定义的接口IOrder，同时它还继承了基类PetShopQueue，其定义如下： public class order:PetShopQueue, PetShop.IMessaging.IOrder 方法的实现代码如下： public new orderInfo Receive() { // This method involves in distributed transaction and need Automatic Transaction type base.transactionType = MessageQueueTransactionType.Automatic; return (OrderInfo)((Message)base.Receive()).Body; }
public orderInfo Receive(int timeout) { base.timeout = TimeSpan.FromSeconds(Convert.ToDouble(timeout)); return Receive(); }
public void Send(OrderInfo orderMessage) { // This method does not involve in distributed transaction and optimizes performance using Single type base.transactionType = MessageQueueTransactionType.Single; base.Send(orderMessage); } 所以，最后的类图应该如下：
注意在Order类的Receive()方法中，是用new关键字而不是override关键字来重写其父类PetShopQueue的Receive()虚方法。因此，如果是实例化如下的对象，将会调用PetShopQueue的Receive()方法，而不是子类Order的Receive()方法： PetShopQueue queue = new order(); queue.Receive(); 从设计上来看，由于PetShop采用“面向接口设计”的原则，如果我们要创建Order对象，应该采用如下的方式： IOrder order = new order(); order.Receive(); 考虑到IOrder的实现有可能的变化，PetShop仍然利用了工厂模式，将IOrder对象的创建用专门的工厂模块进行了封装：
在类QueueAccess中，通过CreateOrder()方法利用反射技术创建正确的IOrder类型对象： public static PetShop.IMessaging.IOrder CreateOrder() { string className = path “.Order”; return PetShop.IMessaging.IOrder)Assembly.Load(path).CreateInstance(className); } path的值通过配置文件获取： private static readonly string path = ConfigurationManager.AppSettings[“OrderMessaging”]; 而配置文件中，OrderMessaging的值设置如下： <add key=”OrderMessaging” value=”PetShop.MSMQMessaging”/> 之所以利用工厂模式来负责对象的创建，是便于在业务层中对其调用，例如在BLL模块中OrderAsynchronous类： public class orderAsynchronous : IOrderStrategy { private static readonly PetShop.IMessaging.IOrder asynchOrder = PetShop.MessagingFactory.QueueAccess.CreateOrder(); public void Insert(PetShop.Model.OrderInfo order) { asynchOrder.Send(order); } } 一旦IOrder接口的实现发生变化，这种实现方式就可以使得客户仅需要修改配置文件，而不需要修改代码，如此就可以避免程序集的重新编译和部署，使得系统能够灵活应对需求的改变。例如定义一个实现IOrder接口的SpecialOrder，则可以新增一个模块，如PetShop.SpecialMSMQMessaging，而类名则仍然为Order，那么此时我们仅需要修改配置文件中OrderMessaging的值即可： <add key=”OrderMessaging” value=”PetShop.SpecialMSMQMessaging”/> OrderProcessor是一个控制台应用程序，不过可以根据需求将其设计为Windows Service。它的目的就是接收消息队列中的订单数据，然后将其插入到Order和Inventory数据库中。它利用了多线程技术，以达到提高系统性能的目的。 在OrderProcessor应用程序中，主函数Main用于控制线程，而核心的执行任务则由方法ProcessOrders()实现： private static void ProcessOrders() { // the transaction timeout should be long enough to handle all of orders in the batch TimeSpan tsTimeout = TimeSpan.FromSeconds(Convert.ToDouble(transactionTimeout * batchSize));
order order = new order(); while (true) { // queue timeout variables TimeSpan datetimeStarting = new TimeSpan(DateTime.Now.Ticks); double elapsedTime = 0;
int processedItems = 0;
ArrayList queueOrders = new ArrayList();
using (TransactionScope ts = new TransactionScope(TransactionScopeOption.Required, tsTimeout)) { // Receive the orders from the queue for (int j = 0; j < batchSize; j ) { try { //only receive more queued orders if there is enough time if ((elapsedTime queueTimeout transactionTimeout) < tsTimeout.TotalSeconds) { queueOrders.Add(order.ReceiveFromQueue(queueTimeout)); } else { j = batchSize; // exit loop }
//update elapsed time elapsedTime = new TimeSpan(DateTime.Now.Ticks).TotalSeconds – datetimeStarting.TotalSeconds; } catch (TimeoutException) { //exit loop because no more messages are waiting j = batchSize; } } //process the queued orders for (int k = 0; k < queueOrders.Count; k ) { order.Insert((OrderInfo)queueOrders[k]); processedItems ; totalOrdersProcessed ; }
//batch complete or MSMQ receive timed out ts.Complete(); }
Console.WriteLine(“(Thread Id ” Thread.CurrentThread.ManagedThreadId “) batch finished, ” processedItems ” items, in ” elapsedTime.ToString() ” seconds.”); } } 首先，它会通过PetShop.BLL.Order类的公共方法ReceiveFromQueue()来获取消息队列中的订单数据，并将其放入到一个ArrayList对象中，然而再调用PetShop.BLL.Order类的Insert方法将其插入到Order和Inventory数据库中。 在PetShop.BLL.Order类中，并不是直接执行插入订单的操作，而是调用了IOrderStrategy接口的Insert()方法： public void Insert(OrderInfo order) { // Call credit card procesor ProcessCreditCard(order);
// Insert the order (a)synchrounously based on configuration orderInsertStrategy.Insert(order); } 在这里，运用了一个策略模式，类图如下所示：
在PetShop.BLL.Order类中，仍然利用配置文件来动态创建IOrderStategy对象： private static readonly PetShop.IBLLStrategy.IOrderStrategy orderInsertStrategy = LoadInsertStrategy(); private static PetShop.IBLLStrategy.IOrderStrategy LoadInsertStrategy() { // Look up which strategy to use from config file string path = ConfigurationManager.AppSettings[“OrderStrategyAssembly”]; string className = ConfigurationManager.AppSettings[“OrderStrategyClass”];
// Using the evidence given in the config file load the appropriate assembly and class return (PetShop.IBLLStrategy.IOrderStrategy)Assembly.Load(path).CreateInstance(className); } 由于OrderProcessor是一个单独的应用程序，因此它使用的配置文件与PetShop不同，是存放在应用程序的App.config文件中，在该文件中，对IOrderStategy的配置为： <add key=”OrderStrategyAssembly” value=”PetShop.BLL” /> <add key=”OrderStrategyClass” value=”PetShop.BLL.OrderSynchronous” /> 因此，以异步方式插入订单的流程如下图所示：
Microsoft Messaging Queue(MSMQ)技术除用于异步处理以外，它主要还是一种分布式处理技术。分布式处理中，一个重要的技术要素就是有关消息的处理，而在System.Messaging命名空间中，已经提供了Message类，可以用于承载消息的传递，前提上消息的发送方与接收方在数据定义上应有统一的接口规范。 MSMQ在分布式处理的运用，在我参与的项目中已经有了实现。在为一个汽车制造商开发一个大型系统时，分销商Dealer作为.Net客户端，需要将数据传递到管理中心，并且该数据将被Oracle的EBS(E-Business System)使用。由于分销商管理系统（DMS）采用的是C/S结构，数据库为SQL Server，而汽车制造商管理中心的EBS数据库为Oracle。这里就涉及到两个系统之间数据的传递。 实现架构如下：
首先Dealer的数据通过MSMQ传递到MSMQ Server，此时可以将数据插入到SQL Server数据库中，同时利用FTP将数据传送到专门的文件服务器上。然后利用IBM的EAI技术（企业应用集成，Enterprise Application Itegration）定期将文件服务器中的文件，利用接口规范写入到EAI数据库服务器中，并最终写道EBS的Oracle数据库中。 上述架构是一个典型的分布式处理结构，而技术实现的核心就是MSMQ和EAI。由于我们已经定义了统一的接口规范，在通过消息队列形成文件后，此时的数据就已经与平台无关了，使得在.Net平台下的分销商管理系统能够与Oracle的EBS集成起来，完成数据的处理。
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