DDD分层架构与微服务代码模型

时间:2021-7-5 作者:qvyue

微服务设计为什么要选择DDD?其中最重要的原因,就是采用DDD方法建立的领域模型,可以清晰的划分微服务的逻辑边界、物理边界和代码边界。在DDD实践中,好的领域模型直接关乎到微服务的设计水平,因此,我认为DDD的战略设计比战术设计更为重要。

1. 战略设计

战略设计是根据业务分析,找出领域对象和聚合根,对实体和值对象进行聚类组成聚合,划分限界上下文,建立领域模型的过程。

战略设计采用的方法是事件风暴,包括:产品愿景、场景分析、领域建模和微服务拆分等几个主要过程。

2. 战术设计

战术设计是根据领域模型进行微服务设计的过程。这个阶段主要梳理微服务内的领域对象,梳理领域对象之间的关系,确定它们在代码模型和分层架构中的位置,建立领域模型与微服务模型的映射关系,以及服务之间的依赖关系。

战术设计包括以下两个阶段:分析微服务领域对象和设计微服务代码结构。

3. 逻辑边界、物理边界和代码边界

  • 逻辑边界: 主要定义同一业务领域或应用内紧密关联的对象所组成的不同聚类的组合之间的边界。事件风暴对不同实体对象进行关联和聚类分析后,会产生多个聚合和限界上下文,它们一起组成这个领域的领域模型。微服务内聚合之间的边界就是逻辑边界。一般来说微服务会有一个以上的聚合,在开发过程中不同聚合的代码隔离在不同的聚合代码目录中。
  • 物理边界:主要从部署和运行的视角来定义微服务之间的边界。不同微服务部署位置和运行环境是相互物理隔离的,分别运行在不同的进程中。这种边界就是微服务之间的物理边界。
  • 代码边界:主要用于微服务内的不同职能代码之间的隔离。微服务开发过程中会根据代码模型建立相应的代码目录,实现不同功能代码的隔离。由于领域模型与代码模型的映射关系,代码边界直接体现出业务边界。代码边界可以控制代码重组的影响范围,避免业务和服务之间的相互影响。微服务如果需要进行功能重组,只需要以聚合代码为单位进行重组就可以了。

通过以上边界,我们可以让业务能力高内聚、代码松耦合,且清晰的边界,可以快速实现微服务代码的拆分和组合,轻松实现微服务架构演进。

在微服务拆分与设计时,我们不能简单地将领域模型作为拆分微服务的唯一标准,它只能作为微服务拆分的一个重要依据。微服务设计时还需要考虑服务的粒度、分层、边界划分、依赖关系和集成关系。除了考虑业务职责单一外,还需要考虑将敏态与稳态业务的分离、非功能需求和效率等。

只有建立了标准的微服务代码模型和代码规范后,我们才可以将领域对象所对应的代码对象放在合适的软件包的目录结构中。标准的代码模型可以让项目团队成员更好地理解代码,根据代码规范实现团队协作;还可以让微服务各层的逻辑互不干扰、分工协作、各据其位、各司其职,避免不必要的代码混淆。另外,标准的代码模型还可以让你在微服务架构演进时,轻松完成代码重构。

在代码模型中,各代码对象各居其位、各司其职、共同协作完成微服务的业务逻辑。 关于代码模型需要强调两点:

  • 第一点:聚合之间的代码边界一定要清晰。
  • 第二点:一定要有代码分层的概念。写代码时一定要清楚代码的职责,将它放在职责对应的目录内。 应用层代码主要完成服务组合和编排,以及聚合之间的协作,它是很薄的一层,不应该有核心领域逻辑代码。 领域层是业务的核心,领域模型的核心逻辑代码一定要在领域层实现。

4. 设计微服务代码结构

根据 DDD 的代码模型和各领域对象所在的包、类和方法,我们可以定义出微服务的代码结构,设计代码对象。

4.1 应用层代码结构

应用层包括:应用服务、DTO 以及事件发布相关代码。在 LeaveApplicationService 类内实现与聚合相关的应用服务,在 LoginApplicationService 封装外部微服务认证和权限的应用服务。

如果应用服务逻辑复杂的话,一个应用服务就可以构建一个类,这样可以避免一个类的代码过于庞大,不利于维护。

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4.2 领域层代码结构

领域层包括一个或多个聚合的实体类、事件实体类、领域服务以及工厂、仓储相关代码。一个聚合对应一个聚合代码目录,聚合之间在代码上完全隔离,聚合之间通过应用层协调。

微服务领域层包含请假和人员两个聚合。人员和请假代码都放在各自的聚合所在目录结构的代码包中。如果随着业务发展,人员相关功能需要从请假微服务中拆分出来,我们只需将人员聚合代码包稍加改造,独立部署,即可快速发布为人员微服务。到这里,微服务内的领域对象,分层以及依赖关系就梳理清晰了。微服务的总体架构和代码模型也基本搭建完成了。

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5. 如何实现服务协作

5.1 服务的类型

按照分层架构设计出来的微服务,其内部有 Facade 服务、应用服务、领域服务和基础服务。各层服务的主要功能和职责如下。

  • Facade 服务:位于用户接口层,包括接口和实现两部分。用于处理用户发送的 Restful 请求和解析用户输入的配置文件等,并将数据传递给应用层。或者在获取到应用层数据后,将 DO 组装成 DTO,将数据传输到前端应用。
  • 应用服务:位于应用层。用来表述应用和用户行为,负责服务的组合、编排和转发,负责处理业务用例的执行顺序以及结果拼装,对外提供粗粒度的服务。
  • 领域服务:位于领域层。领域服务封装核心的业务逻辑,实现需要多个实体协作的核心领域逻辑。它对多个实体或方法的业务逻辑进行组合或编排,或者在严格分层架构中对实体方法进行封装,以领域服务的方式供应用层调用。
  • 基础服务:位于基础层。提供基础资源服务(比如数据库、缓存等),实现各层的解耦,降低外部资源变化对业务应用逻辑的影响。基础服务主要为仓储服务,通过依赖倒置提供基础资源服务。领域服务和应用服务都可以调用仓储服务接口,通过仓储服务实现数据持久化。

5.2 服务的调用

微服务的服务调用包括三类主要场景:微服务内跨层服务调用,微服务之间服务调用和领域事件驱动。

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5.2.1 微服务内跨层服务调用

微服务架构下往往采用前后端分离的设计模式,前端应用独立部署。前端应用调用发布在 API 网关上的 Facade 服务,Facade 定向到应用服务。应用服务作为服务组织和编排者,它的服务调用有这样两种路径:

  • 第一种是应用服务调用并组装领域服务。此时领域服务会组装实体和实体方法,实现核心领域逻辑。领域服务通过仓储服务获取持久化数据对象,完成实体数据初始化。
  • 第二种是应用服务直接调用仓储服务。这种方式主要针对像缓存、文件等类型的基础层数据访问。这类数据主要是查询操作,没有太多的领域逻辑,不经过领域层,不涉及数据库持久化对象。

5.2.2 微服务之间的服务调用

微服务之间的应用服务可以直接访问,也可以通过 API 网关访问。由于跨微服务操作,在进行数据新增和修改操作时,你需关注分布式事务,保证数据的一致性。

5.2.3 领域事件驱动

领域事件驱动包括微服务内之间的事件。 微服务内通过事件总线完成聚合之间的异步处理。 微服务之间通过消息中间件完成。 异步化的领域事件驱动机制是一种间接的服务访问方式。

5.3 服务的封装与组合

微服务的服务是从领域层逐级向上封装、组合和暴露的。

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5.3.1 基础层

基础层的服务形态主要是仓储服务。仓储服务包括接口和实现两部分。仓储接口服务供应用层或者领域层服务调用,仓储实现服务,完成领域对象的持久化或数据初始化。

5.3.2 领域层

领域层实现核心业务逻辑,负责表达领域模型业务概念、业务状态和业务规则。主要的服务形态有实体方法和领域服务。

5.3.3 应用层

应用层用来表述应用和用户行为,负责服务的组合、编排和转发,负责处理业务用例的执行顺序以及结果的拼装,负责不同聚合之间的服务和数据协调,负责微服务之间的事件发布和订阅。通过应用服务对外暴露微服务的内部功能,这样就可以隐藏领域层核心业务逻辑的复杂性以及内部实现机制。应用层的主要服务形态有:应用服务、事件发布和订阅服务。

5.3.4 用户接口层

用户接口层是前端应用和微服务之间服务访问和数据交换的桥梁。它处理前端发送的 Restful 请求和解析用户输入的配置文件等,将数据传递给应用层。或获取应用服务的数据后,进行数据组装,向前端提供数据服务。主要服务形态是 Facade 服务。

Facade 服务分为接口和实现两个部分。完成服务定向,DO 与 DTO 数据的转换和组装,实现前端与应用层数据的转换和交换。

5.4 两种分层架构的服务依赖关系

DDD 分层架构,分层架构有一个重要的原则就是:每层只能与位于其下方的层发生耦合。

那根据耦合的紧密程度,分层架构可以分为两种:严格分层架构和松散分层架构。在严格分层架构中,任何层只能与位于其直接下方的层发生依赖。在松散分层架构中,任何层可以与其任意下方的层发生依赖。

5.4.1 松散分层架构的服务依赖

在松散分层架构中,领域层的实体方法和领域服务可以直接暴露给应用层和用户接口层。松散分层架构的服务依赖关系,无需逐级封装,可以快速暴露给上层。

但它存在一些问题,第一个是容易暴露领域层核心业务的实现逻辑;第二个是当实体方法或领域服务发生服务变更时,由于服务同时被多层服务调用和组合,不容易找出哪些上层服务调用和组合了它,不方便通知到所有的服务调用方。

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我们再来看一张图,在松散分层架构中,实体 A 的方法在应用层组合后,暴露给用户接口层 aFacade。abDomainService 领域服务直接越过应用层,暴露给用户接口层 abFacade 服务。松散分层架构中任意下层服务都可以暴露给上层服务。

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5.4.2 严格分层架构的服务依赖

在严格分层架构中,每一层服务只能向紧邻的上一层提供服务。虽然实体、实体方法和领域服务都在领域层,但实体和实体方法只能暴露给领域服务,领域服务只能暴露给应用服务。在严格分层架构中,服务如果需要跨层调用,下层服务需要在上层封装后,才可以提供跨层服务。比如实体方法需要向应用服务提供服务,它需要封装成领域服务。

这是因为通过封装你可以避免将核心业务逻辑的实现暴露给外部,将实体和方法封装成领域服务,也可以避免在应用层沉淀过多的本该属于领域层的核心业务逻辑,避免应用层变得臃肿。还有就是当服务发生变更时,由于服务只被紧邻上层的服务调用和组合,你只需要逐级告知紧邻上层就可以了,服务可管理性比松散分层架构要好是一定的。

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我们还是看图,A 实体方法需封装成领域服务 aDomainService 才能暴露给应用服务 aAppService。abDomainService 领域服务组合和封装 A 和 B 实体的方法后,暴露给应用服务 abAppService。

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