軟體的架構與設計模式:Layers模式

建築學的設計原則也應當成為軟體系統設計的指導原則。

　　第一種情況

　　這也就是最為熟知的情況。用戶端向第N層發出請求，而第N層不能獨立完成請求，需要調用第N-1層所提供的服務，第N-1層同樣需要他的下級，也就是N-2層所提供的服務。如此往複，直到第2層和第1層。

　　第1層可以獨立完成自己的任務，它將執行的結果返還給第2層。第2層得到第1層的結果之後，便能夠繼續完成自己的任務了，它會把執行的結果繼續向上，也就是第3層傳遞。如此反覆，一直到第N-1層和第N層。

圖12、在有N個層次的架構中，請求（Request）沿著層次自上向下傳遞，結果（Result）自下向上傳遞。

　　系統的用戶端只知道第N層，它向第N層發出請求，並且從第N層接到結果，用戶端並不知道其他層次的存在。參見。

圖13、用戶端只知道第N層，而不知道其他層次。

　　第二種情況

　　這第二種情況代表了自下至上的通訊，稱為通知（Notification）。這一系列的行為開始於第1層，這一層通過處理後，將通知向上傳給第2層，繼續向上傳遞到第3層，一直到第N-1層和第N層為止。參見。

圖14、在有N個層次的架構中，Notification沿著層次自下向上傳遞。

　　使用過USB裝置的讀者知道，一旦把USB裝置插入到電腦中的時候，USB驅動軟體立刻就會發現裝置被啟用，並通知裝置的裝置操作軟體，裝置操作軟體便會啟動。這一系列的行為就是Notification自下向上傳遞的過程。

　　在第一種情況中，請求首先向下傳遞，然後結果逆向傳遞，形成一個環形。在第二種情況中，Notification的傳遞是單向的。

　　第三種情況

　　這一種情況與第一種情況相似，只是僅涉及到一部分的層次而已。

　　首先用戶端向第N層發出請求，而第N層不能獨立完成請求，需要調用第N-1層所提供的服務，第N-1層同樣需要他的下級，也就是N-2層所提供的服務。如此往複，直到第J層為止。

　　第J層可以獨立完成自己的任務，而不再需要J-1層。它將執行的結果返還給第J+1層。第J+1層得到第J層的結果之後，便能夠繼續完成自己的任務了，它會把執行的結果繼續向上，也就是第J+2層傳遞。如此反覆，一直到第N-1層和第N層。參見。

圖15、在有N個層次的架構中，Request向上傳遞到某個中介層次就停止了，Result從那裡向下傳遞。

　　同樣，用戶端只知道第N層，而不知道其他層次的存在。
第四種情況

　　這種情況描述的是Notification自下向上傳遞的過程，只是第二種情況涉及到全部的N各層次，而這裡僅涉及到一部分的層次而已。參見。

圖16、Notification自第1層向上傳遞到某個中介層次就停止了，通訊過程是單向的。

　　首先，全部的行為開始於第1層，這一層通過處理後，將通知向上傳給第2層，繼續向上傳遞到第3層，一直到第J層為止，不會再向上傳遞。

　　第五種情況

　　此種情況涉及到兩個階層，兩個結構之間相互連訊，常常稱作協議階層（Protocol Stacks）。在下面的圖中，左邊的第N層發出請求，這個請求向下傳遞，經過N-1層，…第2層直到第1層。

　　這個時候，請求被接著傳遞給右邊的第1層，然後沿著階層向上傳遞，經過第2層，第3層等等，一直到第N-1層和第N層。

圖17、請求從左邊的第N層向下傳遞到第1層，然後傳遞到右邊。

　　執行的結果自右邊的第N層開始向相反傳遞，經過右邊的第N-1層，N-2層，…第2層、第1層，然後返回到左邊的第1層，再沿著左邊的階層向上傳遞，經過第2層，第3層，…到達第N-1層，回到第N層。

圖18、結果從右邊的第N層向下傳遞到第1層，然後傳遞到左邊。

　　兩端的用戶端A和B都只知道各自的第N層，而不知道其他層次，它們會認為在兩個層次之間存在一個連接，其實這個連接是虛擬，是通過其他層次進行的。

圖19、用戶端A發出請求給左邊的第N層，經過中間的過程之後，到達右邊的第N層，然後傳遞到右邊的客戶。

　　TCP/IP的階層

　　TCP/IP的設計顯然是依循層次原則設計的，參見。

圖20、TCP/IP的設計圖。

　　無循環相依性原則（ADP）

　　在層次的相互依賴關係中，不允許出現循環相依性關係。比如下面的圖中顯示了從第N層到第N-1層的依賴，從第N-1層到第J層的依賴，從第J層到第2層的依賴，從第2層到第1層的依賴；這都是沒有問題的。但是圖中還有一個從第J層到第N層的依賴關係。這就造成了一個迴圈的依賴關係，而這種循環相依性關係時應當避免的。

圖21、出現了循環相依性關係。

　　假象每一層都由一個木板代表，木板一層壓著一層擺放。上層的木板就會依賴於下層的木板，這就是依賴關係。這樣的依賴關係是不可能迴圈的，因為歐幾裡德幾何學不會允許。如果硬要設計出循環相依性關係的話，就只好偽造幾何學，參見。

圖22、不可能的幾何：在三維歐幾裡德空間中無法實現這樣的幾何結構