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2024-10-15 23:23:37 +08:00

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06 限界上下文:冲破微服务设计困局的利器
上一讲我们以用户下单这个场景,讲解了领域驱动设计的建模、分析与设计的过程,然而,站在更大的电商网站的角度,用户下单只是其中一个很小的场景。
那么,如果要对整个电商网站进行领域驱动设计,应当怎么做呢?它包含那么多场景,每个场景都要包含那么多的领域对象,进而会形成很多的领域对象,并且每个领域对象之间还有那么多复杂的关联关系。这时候,怎样通过领域驱动来设计这个系统呢?怎么去绘制领域模型呢?是绘制一张密密麻麻的大图,还是绘制成一张一张的小图呢?学完本讲后,将能解决这些问题。
问题域和限界上下文
假如将整个系统中那么多的场景、涉及的那么多领域对象,全部绘制在一张大图上,可以想象这张大图需要绘制出密密麻麻的领域对象,以及它们之间纷繁复杂的对象间关系。绘制这样的图,绘制的人非常费劲,看这张图的人也非常费劲,这样的图也不利于我们理清思路、交流思想及提高设计质量。
正确的做法就是将整个系统划分成许多相对独立的业务场景,在一个一个的业务场景中进行领域分析与建模,这样的业务场景称为 “问题子域”,简称“子域”。
领域驱动核心的设计思想,就是将对软件的分析与设计还原到真实世界中,那么就要先分析和理解真实世界的业务与问题。而真实世界的业务与问题叫作 “问题域”,这里面的业务规则与知识叫 “业务领域知识”,譬如:
电商网站的“问题域”是人们如何进行在线购物,购物的流程是怎样的;
在线订餐系统的“问题域”是人们如何在线订餐,饭店如何在线接单,系统又是如何派送骑士去配送的。
然而,不论是电商网站还是在线购物系统,都有一个非常庞大而复杂的问题域。要一次性分析清楚这个问题域对我们来说是有难度的,因此需要采用 “分而治之”的策略,将这个问题域划分成许多个问题子域。比如:
电商网站包含了用户选购、下单、支付、物流等多个子域;
在线订餐系统包含了用户下单、饭店接单、骑士派送等子域。
如果某个子域比较复杂,在子域的基础上还可以进一步划分子域。
因此一个复杂系统的领域驱动设计就是以子域为中心进行领域建模绘制出一张一张的领域模型设计然后以此作为基础指导程序设计。这一张一张的领域模型设计称为“限界上下文”Context BoundsCB
DDD 中限界上下文的设计,很好地体现了高质量软件设计中 “单一职责原则” 的要求,即每个限界上下文中实现的都是软件变化同一个原因的业务。比如,“用户下单”这个限界上下文都是实现用户下单的相关业务。这样,当“用户下单”的相关业务发生变更的时候,只与“用户下单”这个限界上下文有关,只需要对它进行修改就行了,与其他限界上下文无关。这样,需求变更的代码修改范围缩小了,维护成本也就降低了。
在用户下单的过程中,对用户信息的读取是否也应该在“用户下单”这个限界上下文中实现呢?答案是否定的,因为读取用户信息不是用户下单的职责,当用户下单业务发生变更的时候,用户信息不一定变;用户信息变更的时候,用户下单也不一定变,它们是软件变化的两个原因。
因此应当将读取用户信息的操作交给“用户信息管理”限界上下文“用户下单”限界上下文只是对它的接口进行调用。通过这样的划分实现了限界上下文内的高内聚和限界上下文间的低耦合可以很好地降低日后代码变更的成本、提高软件设计质量。而限界上下文之间的这种相互关系称为“上下文地图”Context Map
限界上下文与微服务
所谓“限界上下文内的高内聚”,也就是每个限界上下文内实现的功能,都是软件变化的同一个原因的代码。因为这个原因的变化才需要修改这个限界上下文,而不是这个原因的变化就不需要修改这个限界上下文,修改与它无关。正是因为限界上下文有如此好的特性,才使得现在很多微服务团队,运用限界上下文作为微服务拆分的原则,即每个限界上下文对应一个微服务。
按照这样的原则拆分出来的微服务系统,在今后变更维护时,可以很好地将每次的需求变更,快速落到某个微服务中变更。这样,变更这个微服务就实现了该需求,升级该服务后就可以交付用户使用了。这样的设计,使得越来越多的规划开发团队,今后可以实现低成本维护与快速交付,进而快速适应市场变化而提升企业竞争力。
譬如,在电商网站的购物过程中,购物、下单、支付、物流,都是软件变化不同的原因,因此,按照不同的业务场景划分限界上下文,然后以此拆分微服务。那么,当购物变更时就修改购物微服务,下单变更就修改下单微服务,但它们在业务处理过程中都需要读取商品信息,因此调用“商品管理”微服务来获取商品信息。这样,一旦商品信息发生变更,只与“商品管理”微服务有关,与其他微服务无关,那么维护成本将得到降低,交付速度得到提升。
所谓“限界上下文间的低耦合”,就是限界上下文通过上下文地图相互调用时,通过接口进行调用。如下图所示,模块 A 需要调用模块 B那么它就与模块 B 形成了一种耦合,这时:
如果需要复用模块 A那么所有有模块 A 的地方都必须有模块 B否则模块 A 就会报错;
如果模块 B 还要依赖模块 C模块 C 还要依赖模块 D那么所有使用模块 A 的地方都必须有模块 B、C、D使用模块 A 的成本就会非常高昂。
然而,如果模块 A 不是依赖模块 B而是依赖接口 B那么所有需要模块 A 的地方就不一定需要模块 B如果模块 F 实现了接口 B那么模块 A 调用模块 F 就可以了。这样,调用方和被调用方的耦合就被解开。
在代码实现时,可以通过微服务来实现“限界上下文间”的“低耦合”。比如,“下单”微服务要去调用“支付”微服务。在设计时:
首先在“下单”微服务中增加一个“支付”接口,这样在“下单”微服务中所有对支付的调用,都是对该接口的调用;
接着,在其他“支付”微服务中实现支付,比如,现在设计了 A、 B 两个“支付”微服务,在系统运行时配置的是 A 服务,那么“下单”微服务调用的就是 A如果配置的是 B 服务,调用的就是 B。
这样,“下单”微服务与“支付”微服务之间的耦合就被解开,使得系统可以通过修改配置,去应对各种不同的用户环境与需求。
有了限界上下文的设计,使得系统在应对复杂应用时,设计质量提高、变更成本降低。
过去,每个模块在读取用户信息时,都是直接读取数据库中的用户信息表,那么一旦用户信息表发生变更,各个模块都要变更,变更成本就会越来越高。
现在,采用领域驱动设计,读取用户信息的职责交给了“用户管理”限界上下文,其他模块都是调用它的接口,这样,当用户信息表发生变更时,只与“用户管理”限界上下文有关,与其他模块无关,变更维护成本就降低了。通过限界上下文将整个系统按照逻辑进行了划分,但从物理上它们都还是一个项目、运行在一个 JVM 中,这种限界上下文只是“逻辑边界”。
今后,将单体应用转型成微服务架构以后,各个限界上下文都是运行在各自不同的微服务中,是不同的项目、不同的 JVM。不仅如此进行微服务拆分的同时数据库也进行了拆分每个微服务都是使用不同的数据库。这样当各个微服务要访问用户信息时它们没有访问用户数据库的权限就只能通过远程接口去调用“用户”微服务开放的相关接口。这时这种限界上下文就真正变成了“物理边界”如下图所示
微服务拆分的困局
现如今,许多软件团队都在加入微服务转型的行列,将原有的越来越复杂的单体应用,拆分为一个一个简单明了的微服务,以降低系统微服务的复杂性,这是没有问题的。然而,现在最大的问题是微服务应当如何拆分。
如上图所示,以往许多的系统是这样设计的。现在,如果还按照这样的设计思路简单粗暴地拆分为多个微服务以后,对系统日后的维护将是灾难性的。
当多个模块都要读取商品信息表时,是直接通过 JDBCJava Database Connectivity去读取这个表。
接着,按照这样的思路拆分微服务,多个微服务都要读取商品信息表。
这样,一旦商品信息表发生变更,多个微服务都需要变更。不仅多个团队都要为了维护这个需求修改代码,而且他们的微服务需要同时修改、同时发布、同时升级。
如果每次的维护都是这样进行,不仅微服务的优势不能发挥出来,还会使得维护的成本更高。如果微服务被设计成这样,还真不如不用微服务。
这里的关键问题在于,当多个微服务都要读取同一个表时,也就意味着同一个软件变化原因(因商品信息而变更)的代码被分散到多个微服务中。这时,当系统因该原因而变化时,代码的修改自然就会分散到多个微服务上。也就是说,以上设计问题的根源违反了“单一职责原则”,使微服务的设计不再高内聚。微服务该怎样设计、怎样拆分?关键就在于“小而专”,这里的“专”就是高内聚。
因此,微服务设计不是简单的拆分,而是对设计提出了更高的要求,即要做到“高内聚”。只有这样,才能让日后的变更能尽量落到某个微服务上维护,从而降低维护成本。唯有这样才能将微服务的优势发挥出来,才是微服务正确的打开方式。
为了让微服务设计做到高内聚,最佳的实践则是 DDD
先从 DDD 开始需求分析、领域建模,逐渐建立起多个问题子域;
再将问题子域落实到限界上下文,它们之间的关联形成上下文地图;
最后,各子域落实到微服务中贫血模型或充血模型的设计,从而在微服务之间依据上下文地图形成接口。
唯有这样的设计,才能很好地做到“微服务之间低耦合,微服务之内高内聚”的设计目标。
总结
总而言之,微服务设计的困局就是拆分,拆分的核心就是“小而专”“高内聚”。因此,破解微服务困局的关键就是 DDD。有了 DDD就使得微服务团队在面对软件越来越复杂的业务时能够分析清楚业务能够想明白设计从而提高微服务的设计质量。