news 2026/2/9 19:44:12

AI辅助编程下的软件分层设计:让生成的代码井然有序

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张小明

前端开发工程师

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AI辅助编程下的软件分层设计:让生成的代码井然有序

AI 工具如 QWenCoder,TreaCN等,能够帮助我们快速生成代码,极大地提升了开发效率。

然而,这也带来了一个新的挑战:

如何确保 AI 生成的代码能够遵循我们精心设计的软件架构,特别是在中小型软件项目中?

如何让AI成为我们的得力伙伴,而不是混乱的制造者?

接下来,咱们一起来看看在AI辅助编程的时候,怎么才能把软件分层设计做得又快又好。

不管是对AI编程充满好奇的新手朋友,还是想提升团队协作效率的老手,希望都能对你有些帮助。

1. 什么时候需要分层设计

如果你只是写个临时用的小工具或者脚本,用完即扔,那么,完全不需要考虑分层设计。

在下面的情况下,我们才需要先考虑分层设计,再去实现代码:

追求模块化和可维护性:当你希望系统的不同部分可以独立开发、测试和维护时,分层架构是你的不二之选。

需要良好的可扩展性:随着业务的发展,系统需要不断迭代和扩展。分层架构的松耦合特性使得在不重构整个系统的情况下,添加新功能或替换某一层级的技术实现变得更加容易。

中小型项目或快速迭代:对于规模不大,追求开发效率的项目,分层架构因其简单明了,易于理解和上手,同样是一个不错的选择。

比如,以我比较熟悉的python语言为例,如果要做一个命令行工具(不需要连接数据库),大致结构如下:

your_tool_name/ # 项目根目录 (Project Root)

├── docs/ # 项目文档

├── src/ # 源代码目录 (推荐) 或 your_tool_name/

│ └── your_tool_name/ # 主包目录 (Main Package)

│ ├── __init__.py # 标识这是一个包,并可定义`__version__`

│ ├── cli.py # 命令行接口入口点,组织命令组

│ ├── commands/ # 子命令模块(可选,复杂工具适用)

│ │ ├── __init__.py

│ │ ├── command_a.py

│ │ └── command_b.py

│ ├── core/ # 核心业务逻辑

│ │ ├── __init__.py

│ │ └── logic.py

│ └── utils/ # 公共辅助函数

│ ├── __init__.py

│ ├── file_io.py

│ └── helpers.py

├── tests/ # 单元测试目录

│ ├── __init__.py

│ ├── test_core.py

│ └── test_commands.py

├── scripts/ # 辅助脚本(如部署脚本)

├── .gitignore # Git忽略文件规则

├── LICENSE # 开源许可证

├── README.md # 项目说明文档

├── requirements.txt # 项目依赖列表

├── requirements-dev.txt # 开发环境额外依赖(可选)

├── pyproject.toml # 现代项目配置和依赖管理(推荐)

└── setup.py # 传统打包配置(如果使用pyproject.toml可省略)

如果我想做一个略微复杂一些的Web项目(基于Python的FastAPI框架),大致结构可以如下:

your_fastapi_project/ # 项目根目录

├── app/ # 应用主目录 (核心包)

│ ├── __init__.py # 标识为Python包

│ ├── main.py # FastAPI应用创建和启动入口(ASGI服务器入口)

│ ├── core/ # 核心配置与基础设施

│ │ ├── __init__.py

│ │ ├── config.py # 应用配置(使用Pydantic读取环境变量)

│ │ ├── dependencies.py # 全局依赖注入(如数据库会话)

│ │ ├── exceptions.py # 全局异常处理器

│ │ ├── middlewares.py # 全局中间件(如CORS、日志)

│ │ └── security.py # 安全相关(如密码哈希、JWT令牌创建验证)

│ ├── api/ # API层(路由层/表现层)

│ │ ├── __init__.py

│ │ └── v1/ # API版本v1(支持多版本共存)

│ │ ├── __init__.py

│ │ ├── endpoints/ # 端点模块(按业务模块拆分路由文件)

│ │ │ ├── __init__.py

│ │ │ ├── users.py # 用户相关路由(如 /users/)

│ │ │ ├── items.py # 物品相关路由(如 /items/)

│ │ │ └── ... # 其他业务模块路由

│ │ └── router.py # v1版本路由汇总(聚合所有endpoints中的路由)

│ ├── models/ # 数据模型(ORM模型,如使用SQLAlchemy)

│ │ ├── __init__.py

│ │ ├── base.py # 模型基类(如包含id, create_time的基类)

│ │ ├── user.py # 用户数据模型

│ │ ├── item.py # 物品数据模型

│ │ └── ...

│ ├── schemas/ # Pydantic模式(数据验证与序列化)

│ │ ├── __init__.py

│ │ ├── base.py # 基础Schema(如分页响应基类)

│ │ ├── user.py # 用户相关的请求/响应模式(如UserCreate, UserResponse)

│ │ ├── item.py # 物品相关的请求/响应模式

│ │ └── ...

│ ├── crud/ # 数据操作层(基础的增删改查操作)

│ │ ├── __init__.py

│ │ ├── base.py # 基础CRUD类(通用操作)

│ │ ├── crud_user.py # 用户数据操作

│ │ ├── crud_item.py # 物品数据操作

│ │ └── ...

│ ├── services/ # 业务逻辑层(封装复杂业务规则,可跨CRUD操作)

│ │ ├── __init__.py

│ │ ├── user_service.py # 用户相关业务逻辑(如注册、登录流程)

│ │ ├── item_service.py # 物品相关业务逻辑

│ │ └── ...

│ ├── db/ # 数据库相关

│ │ ├── __init__.py

│ │ ├── session.py # 数据库会话管理(如创建engine、SessionLocal)

│ │ └── base.py # 数据库基础(如Declarative Base)

│ └── utils/ # 通用工具函数

│ ├── __init__.py

│ ├── helpers.py # 通用辅助函数

│ └── ...

├── tests/ # 测试目录

│ ├── __init__.py

│ ├── conftest.py # pytest配置,定义测试夹具(fixtures)

│ ├── test_api/ # API接口测试

│ │ ├── test_users.py

│ │ ├── test_items.py

│ │ └── ...

│ └── test_services/ # 业务逻辑测试

│ ├── test_user_service.py

│ └── ...

├── migrations/ # 数据库迁移脚本(如使用Alembic)

│ ├── versions/ # 存放迁移版本文件

│ ├── alembic.ini # Alembic配置文件

│ └── env.py # Alembic环境脚本

├── static/ # 静态文件(CSS, JS, Images等)

├── templates/ # 模板文件(如使用Jinja2)

├── requirements.txt # 项目Python依赖列表

├── .env # 环境变量文件(本地开发,不应提交至Git)

├── .env.example # 环境变量示例文件(列出所需变量名和格式说明)

├── Dockerfile # Docker镜像构建文件

├── docker-compose.yml # Docker编排配置(可选)

└── README.md # 项目说明文档

2. 如何让 AI 生成的代码乖乖“分层”?

“AI 并不知道你的架构”,这是一个在 AI 编程时代需要牢记的箴言。

AI 工具生成的代码可能在功能上是正确的,但往往会忽略更广泛的架构模式和设计原则。为了让 AI 成为我们架构的“好帮手”而非“破坏者”,我们需要掌握一些技巧。

2.1. 始于意图,而非代码

在要求 AI 生成代码之前,先明确意图。

不要直接说“给我写一个用户注册功能”,而是要提供更具体的上下文和边界。

比如,我们可以这样描述:

“我正在构建一个采用三层架构的电商应用。请为我生成用户注册功能的业务逻辑层代码。这一层需要接收来自表现层的用户数据(用户名、密码、邮箱),进行数据验证,然后调用数据访问层的方法将用户信息存入数据库。注意,不要在业务逻辑层直接编写数据库操作的代码。”

通过清晰地定义代码应该做什么、它所处的上下文以及必须遵守的边界,可以极大地提高 AI 生成代码的准确性和合规性。

2.2. 为 AI 提供充足的“上下文”

AI 的记忆力是有限的,它不会像人类一样记住项目的整个架构。

因此,在每次交互中提供必要的上下文至关重要。

就好比将AI当成一位新来的同事,你需要不断地向他同步项目的背景信息。

我们可以通过以下方式来提供上下文:

描述你的技术栈、文件夹结构和命名规范。

引用包含共享决策的文档,例如 Markdown 文件。

在多个提示中复用上下文信息块。

这些内容可以整理成文档,方便代码生成中反复使用。

2.3. 像开发者一样思考,增量构建

不要指望 AI 一次性为你生成完美的、符合所有架构要求的复杂功能。

更好的方式是像一个经验丰富的开发者那样,将大任务分解成小的、可管理的部分,然后逐步构建和验证。

例如,在开发一个功能时,我们可以:

先让 AI 生成数据访问层的接口和实现

然后是业务逻辑层的服务

最后是表现层的控制器或视图

每一步都进行审查和必要的调整,确保其符合分层原则。

3. 如何让AI“学习”并理解我们的分层结构?

让 AI 理解我们的软件架构,是确保其生成合规代码的关键。

虽然目前的 AI 还不能完全像人类架构师那样进行高层次的思考和决策,但我们可以通过一些方法,让它成为一个更懂架构的“队友”。

架构决策记录:这是记录重要架构决策背后原因的文档。将这些文档提供给 AI,可以让它理解你为什么做出某些设计选择,从而生成更符合意图的代码。

“活”的文档和代码示例:将文档与代码放在一起,并保持同步更新。同时,提供清晰的代码示例,展示实现特定任务的“正确方式”。比如,我们甚至可以为AI提供一个遵循分层设计原则的完整功能的代码范例。

架构定义语言(**Architecture Definition Language, ADL**):对于更复杂的系统,可以考虑使用轻量级的 ADL 来描述你的架构。这种方式可以用伪代码的形式定义系统的结构和约束,然后将 ADL 作为提示提供给 AI,让它生成符合架构定义的代码。

4. 总结

总之,在 AI 辅助编程的新时代,软件架构师和开发者的角色正在发生转变。

我们不再是代码的唯一创作者,而是与 AI 协作,共同构建高质量软件的“指挥家”。

通过清晰地定义分层架构的边界、为 AI 提供充足的上下文、并利用 AI 工具进行实时的架构审查和监督,我们完全有能力驾驭 AI 的强大力量,同时确保我们软件的结构完整性和长期可维护性。

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