DDD - 分层架构:有效降低层与层之间的依赖

简介: DDD - 分层架构:有效降低层与层之间的依赖


1. 写在前面

社会在进步,软件系统也在不断演进,越来越多的开发团队引入微服务架构。比较常见的微服务架构模型有:整洁架构、CQRS(Command Query Responsibility Segregation - 命令查询职责分离)和六边形架构等等,每种架构都有其应用场景,但其核心理念都是为了设计出“高内聚低耦合”的架构,轻松实现架构演进。

运用领域驱动设计(DDD)理念以应对日常加速的业务变化对架构的影响,架构的边界越来越清晰,各司其职,这也符合微服务架构的设计思想。以领域驱动设计(DDD)为理念的分层架构在微服务架构模型中,占有非常重要的位置

在学习DDD分层架构之前,我们先思考几个问题:

  1. DDD 分层架构长什么样?
  2. DDD 分层架构是如何推进架构演进的?
  3. 我们的系统该怎么转向 DDD 分层架构?

2. 什么是DDD分层架构?

四层架构则是以面向业务、面向对象进行设计:在最早的传统四层架构中,基础层是被其它层依赖的,它位于最核心的位置,那按照分层架构的思想,它应该就是核心,但实际上领域层才是软件的核心,所以这种依赖是有问题的。后来我们采用了依赖倒置(Dependency inversion principle - DIP)的设计,优化了传统的四层架构,实现了各层对基础层的解耦。

DDD 分层架构就是优化后的四层架构,他们分别是:用户接口层、应用层、领域层和基础层。接下来逐一介绍 DDD 各层的主要职责:

2.1 用户接口层

用户接口层负责向用户显示信息和解释用户指令。这里的用户可能是:用户、程序、自动化测试和批处理脚本等等。

2.2 应用层

应用层是很薄的一层,理论上不应该有业务规则或逻辑,主要面向用例和流程相关的操作。但应用层又位于领域层之上,因为领域层包含多个聚合,所以它可以协调多个聚合的服务和领域对象完成服务编排和组合,协作完成业务操作。

此外,应用层也是微服务之间交互的通道,它可以调用其它微服务的应用服务,完成微服务之间的服务组合和编排。

注意:在设计和开发时,不要将本该放在领域层的业务逻辑放到应用层中实现。因为庞大的应用层会使领域模型失焦,时间一长你的微服务就会演化为传统的三层架构,业务逻辑会变得混乱。

应用服务是在应用层的,它负责服务的组合、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,以粗粒度的服务通过 API 网关向前端发布。应用服务还可以进行安全认证、权限校验、事务控制、发送或订阅领域事件等。

2.3 领域层

领域层的作用是实现企业核心业务逻辑,通过各种校验手段保证业务的正确性。领域层主要体现领域模型的业务能力,它用来表达业务概念、业务状态和业务规则。

领域层包含聚合根、实体、值对象、领域服务等领域模型中的领域对象。

首先,领域模型的业务逻辑主要是由实体和领域服务来实现的,其中实体会采用充血模型来实现所有与之相关的业务功能。其次,你要知道,实体和领域对象在实现业务逻辑上不是同级的,当领域中的某些功能,单一实体(或者值对象)不能实现时,领域服务就会出马,它可以组合聚合内的多个实体(或者值对象),实现复杂的业务逻辑。

2.4 基础层

基础层是贯穿所有层的,它的作用就是为其它各层提供通用的技术和基础服务,包括第三方工具、驱动、消息中间件、网关、文件、缓存以及数据库等。比较常见的功能还是提供数据库持久化。

基础层包含基础服务,它采用依赖倒置设计,封装基础资源服务,实现应用层、领域层与基础层的解耦,降低外部资源变化对应用的影响。

例如:在传统架构设计中,由于上层应用对数据库的强耦合,很多公司在架构演进中最担忧的可能就是换数据库了,因为一旦更换数据库,就可能需要重写大部分的代码,这对应用来说是致命的。那采用依赖倒置的设计以后,应用层就可以通过解耦来保持独立的核心业务逻辑。当数据库变更时,我们只需要更换数据库基础服务就可以了,这样就将资源变更对应用的影响降到了最低。

3. DDD 分层架构最重要的原则是什么?

在《实现领域驱动设计》一书中,DDD 分层架构有一个重要的原则:每层只能与位于其下方的层发生耦合

而架构根据耦合的紧密程度又可以分为两种:严格分层架构和松散分层架构。优化后的DDD 分层架构模型就属于严格分层架构,任何层只能对位于其直接下方的层产生依赖。而传统的 DDD 分层架构则属于松散分层架构,它允许某层与其任意下方的层发生依赖。

为了服务的可管理,建议采用严格分层架构。

在严格分层架构中,领域服务只能被应用服务调用,而应用服务只能被用户接口层调用,服务是逐层对外封装或组合的,依赖关系清晰。而在松散分层架构中,领域服务可以同时被应用层或用户接口层调用,服务的依赖关系比较复杂且难管理,甚至容易使核心业务逻辑外泄。

试想下,如果领域层中的某个服务发生了重大变更,那该如何通知所有调用方同步调整和升级呢?但在严格分层架构中,你只需要逐层通知上层服务就可以了

4. DDD 分层架构如何推动架构演进?

领域模型不是一成不变的,因为业务的变化会影响领域模型,而领域模型的变化则会影响微服务的功能和边界。那我们该如何实现领域模型和微服务的同步演进呢?

4.1 微服务架构的演进

领域模型中对象的层次从内到外依次是:值对象、实体、聚合和限界上下文。

实体或值对象的简单变更,一般不会让领域模型和微服务发生大的变化。但聚合的重组或拆分却可以。这是因为聚合内业务功能内聚,能独立完成特定的业务逻辑。那聚合的重组或拆分,势必就会引起业务模块和系统功能的变化了。

这里我们可以以聚合为基础单元,完成领域模型和微服务架构的演进。聚合可以作为一个整体,在不同的领域模型之间重组或者拆分,或者直接将一个聚合独立为微服务。

  1. 当你发现微服务 1 中聚合 a 的功能经常被高频访问,以致拖累整个微服务 1 的性能时,我们可以把聚合 a 的代码,从微服务 1 中剥离出来,独立为微服务 2。这样微服务 2 就可轻松应对高性能场景。
  2. 在业务发展到一定程度以后,你会发现微服务 2 的领域模型有了变化,聚合 d 会更适合放到微服务 1 的领域模型中。这时你就可以将聚合 d 的代码整体搬迁到微服务 1 中。如果你在设计时已经定义好了聚合之间的代码边界,这个过程不会太复杂,也不会花太多时间。
  3. 最后我们发现,在经历模型和架构演进后,微服务 1 已经从最初包含聚合 a、b、c,演进为包含聚合 b、c、d 的新领域模型和微服务了。

你看,好的聚合和代码模型的边界设计,可以让你快速应对业务变化,轻松实现领域模型和微服务架构的演进。

4.2 微服务内服务的演进

在微服务内部,实体的方法被领域服务组合和封装,领域服务又被应用服务组合和封装。

在服务设计时,你并不一定能完整预测有哪些下层服务会被多少个上层服务组装,因此领域层通常只提供一些原子服务,比如领域服务 a、b、c。但随着系统功能增强和外部接入越来越多,应用服务会不断丰富。有一天你会发现领域服务 b 和 c 同时多次被多个应用服务调用了,执行顺序也基本一致。这时你可以考虑将 b 和 c 合并,再将应用服务中 b、c 的功能下沉到领域层,演进为新的领域服务(b+c)。这样既减少了服务的数量,也减轻了上层服务组合和编排的复杂度。

你看,这就是服务演进的过程,它是随着你的系统发展的,最后你会发现你的领域模型会越来越精炼,越来越能适应需求的快速变化。

5. 三层架构如何演进到 DDD 分层架构?

综合前面的讲解,总结一下 DDD 分层架构的优势:

  1. 由于层间松耦合,我们可以专注于本层的设计,而不必关心其它层,也不必担心自己的设计会影响其它层。可以说,DDD 成功地降低了层与层之间的依赖。
  2. 分层架构使得程序结构变得清晰,升级和维护更加容易。我们修改某层代码时,只要本层的接口参数不变,其它层可以不必修改。即使本层的接口发生变化,也只影响相邻的上层,修改工作量小且错误可以控制,不会带来意外的风险。

那我们该怎样转向 DDD 分层架构呢?

传统企业应用大多是单体架构,而单体架构则大多是三层架构。三层架构解决了程序内代码间调用复杂、代码职责不清的问题,但这种分层是逻辑概念,在物理上它是中心化的集中式架构,并不适合分布式微服务架构。

DDD 分层架构中的要素其实和三层架构类似,只是在 DDD 分层架构中,这些要素被重新归类,重新划分了层,确定了层与层之间的交互规则和职责边界。

结合上图,分析一下从三层架构向 DDD 分层架构演进的过程:

  1. 三层架构向 DDD 分层架构演进,主要发生在业务逻辑层和数据访问层。
  2. DDD 分层架构在用户接口层引入了 DTO,给前端提供了更多的可使用数据和更高的展示灵活性。
  3. DDD 分层架构对三层架构的业务逻辑层进行了更清晰的划分,改善了三层架构核心业务逻辑混乱,代码改动相互影响大的情况。DDD 分层架构将业务逻辑层的服务拆分到了应用层和领域层。应用层快速响应前端的变化,领域层实现领域模型的能力。
  4. 另外一个重要的变化发生在数据访问层和基础层之间。三层架构数据访问采用 DAO 方式;DDD 分层架构的数据库等基础资源访问,采用了仓储(Repository)设计模式,通过依赖倒置实现各层对基础资源的解耦。
  5. 仓储又分为两部分:仓储接口和仓储实现。仓储接口放在领域层中,仓储实现放在基础层。原来三层架构通用的第三方工具包、驱动、Common、Utility、Config 等通用的公共的资源类统一放到了基础层。

传统三层架构向 DDD 分层架构的演进,体现的正是领域驱动设计思想的演进。

6. 小结

DDD 的分层架构,它作为微服务的核心框架,我们怎么强调其重要性都是不过分的。

DDD 分层架构包含用户接口层、应用层、领域层和基础层。通过这些层次划分,我们可以明确微服务各层的职能,划定各领域对象的边界,确定各领域对象的协作方式。这种架构既体现了微服务设计和架构演进的需求,又很好地融入了领域模型的概念,二者无缝结合,相信会给你的微服务设计带来不一样的感觉。

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