基于微服务的系统架构设计(微服务架构设计基础之领域驱动设计)(1)

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背景

微服务现在可以说是软件研发领域无人不提的话题,然而业界流行的对比多数都是所谓的Monolithic(单体应用),而大量的系统在十几年前都已经是以SOA(面向服务架构)为基础的分布式系统了,那么微服务作为新的架构标准与SOA有什么差异点呢?其本质区别在于设计原理,微服务是去中心化设计,SOA是「集成」形成中心设计;

基于微服务的系统架构设计(微服务架构设计基础之领域驱动设计)(2)

另外,笔者认为以下几点并不是微服务和SOA的区别点:

当然,软件工程(DevOps)、基础设施(容器化)、软件开发模式(敏捷开发)的变革有利的推进了微服务架构的大行其道。而微服务架构是一种架构风格、架构理念,其中的「微」更体现了它的精髓在切分。在实际微服务的落地过程中证明,如果切分是错误的,你得不到微服务承诺的「低耦合、自治、易维护」之类的优势,并且还会比单体架构拥有更多的麻烦。那么如何切分呢?其实并不是一些新的方法论,而是都提出很多年的架构设计方法,也称它们为微服务设计基础或架构模型:领域驱动设计和立方体模型

领域驱动设计

2004年,Eric Evans 发表了Domain Driven Design(领域驱动设计,DDD)。领域驱动设计已经问世十几年,从Eric Evans出版的著作「领域驱动设计」一书中对领域驱动做了开创性的理论阐述,在软件设计领域中,DDD可以称得上是步入暮年时期了。遗憾的是,国外软件圈享有盛誉并行之有效的设计方法学,国内大多数的技术人员却并不了解,也未曾运用到项目实践中。直到行业内吹起微服务的热风,人们似乎才重新发现了领域驱动设计的价值,并不是微服务拯救了领域驱动设计,是因为领域驱动设计一直在顽强的成长,其设计开放的设计方法体系,虽然从来不曾在国内大行其道,但却发挥着巨大的价值。表面上看确实是因为微服务,领域驱动设计才又开始出现在大众视野里。

领域驱动设计的意义

当然,领域驱动设计并非「银弹」,不是能解决所有疑难杂症的「灵丹妙药」,学习并应用它的意义在于:

当然,领域驱动能给我们带来很多收获,但如果你是属于以下几种情况的某种,那么你确实不需要学习领域驱动设计了:

DDD的关键概念

一个软件系统的诞生,一定是为了解决我们遇到的某个问题。比如一家企业的一直采用线下销售产品,耗费大量的财力和物力,希望可以在线上销售自己的产品,用于实现在线销售销售产品的目的,那么就诞生了一个电商系统。通常最初设立的目标或要解决的问题就是一个软件项目的出发点,明确我们要做什么。比如一个电商、一个论坛、一个支付平台等。

下文将从领域、问题域、领域模型、设计、驱动这几个词语的含义和联系的角度去阐述DDD是如何融入到软件开发的。要理解什么是领域驱动设计,首先要理解什么是领域,什么是设计,什么是驱动,什么驱动什么。

什么是领域/子领域(Domain/Subdomain)

领域是与某个特定问题相关的知识和行为。比如支付平台就属于特定的领域,只要是这个领域,都会有账户、会记、收款、付款、风控等核心环节。所以,同一个领域的系统都具有相同的核心业务,他们要解决的问题的本质是一致的。一个领域本质上可以理解为就是一个问题域,只要是同一个领域,那问题域就相同。所以,只要我们确定了系统所属的领域,那这个系统的核心业务,即要解决的关键问题、问题的范围边界就基本确定了。

在日常开发中,我们通常会将一个大型的软件系统拆分成若干个子系统。这种划分有可能是基于架构方面的考虑,也有可能是基于基础设施的。在DDD中,我们对系统的划分是基于领域(基于业务)的。比如上文提到支付平台是一个领域,而账户、会记、收款、付款等则为子领域。一个领域由众多子领域聚集而形成。

当然,问题随之而来:

DDD中,有标准方法解决上述问题,就是**限界上下文(Bounded Context)和上下文映射图。**在一个领域/子域中,我们会创建一个概念上的领域边界,在这个边界中,任何领域对象都只表示特定于该边界内部的确切含义。这样的边界便称为限界上下文。限界上下文和领域具有一对一的关系。从物理层面讲,一个限界上下文最终可以是一个Jar/War文件,甚至可以是一个Package中的所有对象。但是,技术本身并不是用来界分限界上下文。

基于微服务的系统架构设计(微服务架构设计基础之领域驱动设计)(3)

上图引自《实现领域驱动设计》。通常情况下,一个领域有且只有一个核心问题,我们称之为该领域的「核心域」。在核心域、通用子域、支撑子域梳理的同时,会定义出子域中的「限界上下文」及其关系,用它来阐述子域之间的关系。界限上下文可以简单理解成一个子系统或组件模块。

什么是设计(Design)

DDD中的设计主要指领域模型的设计。DDD是一种基于模型驱动开发的软件开发思想,强调领域模型是整个系统的核心,领域模型也是整个平台的核心价值。每一个领域都有一个对应的领域模型,领域模型能够很好的解决负责的业务问题。所以领域模型的设计和架构设计同等重要。

什么是驱动(Driven)

DDD中,总是以领域为边界,分析领域中的核心问题(核心关注点)。然后设计对应的领域模型,通过领域模型驱动代码的实现。而数据库设计、持久化技术这些都不是DDD的核心,属于外围的东西。与数据库驱动开发的思路形成对比,驱动中需要记住两个原则:

领域驱动设计的最大价值是让我们告别从面向过程式的思想(天马星空,想到哪写到哪)转化为基于系统化的模型驱动思维。我们脑补一下软件开发中的常规心路历程:

DDD的分层架构

四层架构

Eric Evans在《领域驱动设计-软件核心复杂性应对之道》这本书中提出了传统的四层架构模式,在后来演进过程中出现了五层架构和六层架构,,如下图所示:

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六边形架构

随着后续的演进,出现了一种改进分层架构的方法,即Robert C. Martin提出的依赖倒置原则(Dependency Inversion Principle,DIP)。它通过改变不同层之间的依赖关系达到改进目的。

根据该原则的定义,DDD分层架构中的低层组件应该依赖于高层组件提供的接口,即无论高层还是低层都依赖于抽象,整个分层架构好像被推平了,再向其中加入了一些对称性,就出现了一种具有对称性特征的六边形架构风格。六边形架构是Alistair Cockburn在2005年提出的,其本质是倡导不同的客户通过「平等」的方式与系统交互,通过不断的扩展适配器转化成系统API所理解的参数来达到每种特定的输出,而每种特定的输出都有适配器完成相应的转化功能。

基于微服务的系统架构设计(微服务架构设计基础之领域驱动设计)(5)

贫血模型VS充血模型

读完上面的两种分层架构方式,可能很多人会有疑问,这些是什么?为什么我之前一直都没听到过这种分法?确实是这样,DDD和面向对象、设计模式等等理论有千丝万缕的联系,如果不熟悉OOA、OOD,那么DDD可能也会理解不了。因为我们大部分从开发生涯开始之初接触的都是「Action层、Service层、Dao层、DB层」这样的MVC分层理论。并且在21中设计模式中,「行为型」的设计模式,我们几乎没有什么机会使用,导致这些问题的原因是J2EE经典分层的开发方式是「贫血模型」。

Martin Fowler(对,就是提出微服务的那位大牛)曾经提出了两种开发方式,即:

贫血模型

贫血模型是指对象只用于在各层之间传输数据使用,只有数据字段和Get/Set方法,没有逻辑在对象中。而「事务脚本」可以理解为业务是由一条条增删改查的SQL组织而成,是面向过程的编程。

充血模型是面向对象设计的本质,一个对象是拥有状态和行为的。将大多数业务逻辑和持久化放在领域对象中,业务逻辑只是完成对业务逻辑的封装、事务、权限、校验等的处理。

举例,用户管理模块大概是这样的两种实现:

// 贫血模型下的实现 public class User{ private Integer id; private String name; ... // 省略get/set方法 } public class UserManager{ public void save(User user){ // 持久化操作.... } } // 保存用户的操作可能是这样 userManager.save(user); // 充血模型下的实现 public class User{ private Integer id; private String name; ... // 省略get/set方法 public void save(){ // 持久化操作.... } } // 保存用户的操作可能是这样 user.save();

Martin Fowler定义的「贫血模型」是反模式,面对简单的小系统用事务脚本方式开发没问题;稍微大一些的系统使用事务脚本方式会扩大维护成本,业务逻辑、各种状态散布在大量的函数中,哪怕就是要用户对象中增加一个字段,可能都会涉及到几个类的调整......

希望领域对象能够准确地表达出业务意图,但是多数时候,我们所看到的却是充满getter和setter的领域对象,此时的领域对象已经不是领域对象了,反模式的贫血对象了。其实在贫血模型和充血模型模型之外,还有失血模型和胀血模型,但后者两个基本是实际开发中不会去使用,因为走的是两个极端。

总结

本文宏观角度介绍了领域驱动设计,那么微服务和DDD是什么关系呢?其实在2015年的一次演讲中,DDD的提出者Eric Evans表达了对微服务技术的热爱与支持,认为微服务是让DDD落地的好工具。因为DDD和微服务其本质是降低软件项目的复杂性,而DDD是一种设计理念/设计方法,DDD需要有强制性的原则做保障,否则不同的领域对象终究会混在一起。而微服务本身的一些限制,以及大家都能理解微服务的实施前提和首要条件,会在实现上给DDD增加了一些原则限制。DDD和微服务的不一定要同时使用落地,但是如果将DDD和微服务(两个相差十岁的软件设计方法)结合一起,那么Martin Fowler和Eric Evans两位布道师是会很赞同的。

作者(WeChat):随行付研究院

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