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DDD - 软件退化原因及案例分析

DDD - 如何运用 DDD 进行软件设计

DDD - 如何运用 DDD 进行数据库设计

DDD - 服务、实体与值对象的两种设计思路：贫血模型与充血模型

DDD - 聚合、聚合根、仓库与工厂

DDD - 微服务设计与领域驱动设计实战(上)_统一建模语言及事件风暴会议

概述

微服务的技术架构其实并不难。很多开发团队在微服务转型初期，将关注点主要放到了对微服务技术架构的学习。然而，当他们真正开始将微服务落地到具体的业务中时，才发现，真正的难题是微服务按照什么原则拆分、如何拆分，以及会面对哪些潜在风险。

微服务设计和拆分的困境

进入微服务架构时代以后，微服务确实也解决了原来采用集中式架构的单体应用的很多问题，比如扩展性、弹性伸缩能力、小规模团队的敏捷开发等等。

但在看到这些好处的同时，微服务实践过程中也产生了不少的争论和疑惑：微服务的粒度应该多大？微服务到底应该如何拆分和设计？微服务的边界应该在哪里？

微服务拆分困境产生的根本原因就是不知道业务或者微服务的边界到底在什么地方。换句话说，确定了业务边界和应用边界，这个困境也就迎刃而解了

2004 年埃里克·埃文斯（Eric Evans）发表了《领域驱动设计》（Domain-Driven Design –Tackling Complexity in the Heart of Software）这本书，从此领域驱动设计（Domain Driven Design，简称 DDD）诞生。DDD 核心思想是通过领域驱动设计方法定义领域模型，从而确定业务和应用边界，保证业务模型与代码模型的一致性 .

但 DDD 提出后在软件开发领域一直都是“雷声大，雨点小”！直到 Martin Fowler 提出微服务架构，DDD 才真正迎来了自己的时代

利用 DDD 设计方法来建立领域模型，划分领域边界，再根据这些领域边界从业务视角来划分微服务边界。而按照 DDD 方法设计出的微服务的业务和应用边界都非常合理，可以很好地实现微服务内部和外部的“高内聚、低耦合”。于是越来越多的人开始把 DDD 作为微服务设计的指导思想.

为什么 DDD 适合微服务

DDD 是一种处理高度复杂领域的设计思想，它试图分离技术实现的复杂性，并围绕业务概念构建领域模型来控制业务的复杂性，以解决软件难以理解，难以演进的问题。DDD 不是架构，而是一种架构设计方法论，它通过边界划分将复杂业务领域简单化，帮我们设计出清晰的领域和应用边界，可以很容易地实现架构演进.

DDD 包括战略设计和战术设计两部分。

战略设计

战略设计主要从业务视角出发，建立业务领域模型，划分领域边界，建立通用语言的限界上下文，限界上下文可以作为微服务设计的参考边界。

DDD 战略设计会建立领域模型，领域模型可以用于指导微服务的设计和拆分。事件风暴是建立领域模型的主要方法，它是一个从发散到收敛的过程。它通常采用用例分析、场景分析和用户旅程分析，尽可能全面不遗漏地分解业务领域，并梳理领域对象之间的关系，这是一个发散的过程。事件风暴过程会产生很多的实体、命令、事件等领域对象，我们将这些领域对象从不同的维度进行聚类，形成如聚合、限界上下文等边界，建立领域模型，这就是一个收敛的过程。

我们可以用三步来划定领域模型和微服务的边界。

• 第一步：在事件风暴中梳理业务过程中的用户操作、事件以及外部依赖关系等，根据这些要素梳理出领域实体等领域对象。

• 第二步：根据领域实体之间的业务关联性，将业务紧密相关的实体进行组合形成聚合，同时确定聚合中的聚合根、值对象和实体。在这个图里，聚合之间的边界是第一层边界，它们在同一个微服务实例中运行，这个边界是逻辑边界，所以用虚线表示。

• 第三步：根据业务及语义边界等因素，将一个或者多个聚合划定在一个限界上下文内，形成领域模型。在这个图里，限界上下文之间的边界是第二层边界，这一层边界可能就是未来微服务的边界，不同限界上下文内的领域逻辑被隔离在不同的微服务实例中运行，物理上相互隔离，所以是物理边界，边界之间用实线来表示

有了这两层边界，微服务的设计就不是什么难事了。

在战略设计中我们建立了领域模型，划定了业务领域的边界，建立了通用语言和限界上下文，确定了领域模型中各个领域对象的关系。到这儿，业务端领域模型的设计工作基本就完成了，这个过程同时也基本确定了应用端的微服务边界。

在从业务模型向微服务落地的过程中，也就是从战略设计向战术设计的实施过程中，我们会将领域模型中的领域对象与代码模型中的代码对象建立映射关系，将业务架构和系统架构进行绑定。当我们去响应业务变化调整业务架构和领域模型时，系统架构也会同时发生调整，并同步建立新的映射关系。

战术设计

战术设计则从技术视角出发，侧重于领域模型的技术实现，完成软件开发和落地，包括：聚合根、实体、值对象、领域服务、应用服务和资源库等代码逻辑的设计和实现。

DDD 与微服务的关系

DDD 是一种架构设计方法，微服务是一种架构风格，两者从本质上都是为了追求高响应力，而从业务视角去分离应用系统建设复杂度的手段。两者都强调从业务出发，其核心要义是强调根据业务发展，合理划分领域边界，持续调整现有架构，优化现有代码，以保持架构和代码的生命力，也就是我们常说的演进式架构。

• DDD 主要关注：从业务领域视角划分领域边界，构建通用语言进行高效沟通，通过业务抽象，建立领域模型，维持业务和代码的逻辑一致性。

• 微服务主要关注：运行时的进程间通信、容错和故障隔离，实现去中心化数据管理和去中心化服务治理，关注微服务的独立开发、测试、构建和部署。

微服务拆分的原则

微服务的拆分原则就是“小而专”，即微服务内高内聚、微服务间低耦合。

“微服务内高内聚”，就是单一职责原则，即每个微服务中的代码都是软件变化的一个原因。因这个原因而需要变更的代码都在这个微服务中，与其他微服务无关，那么就可以将代码修改的范围缩小到这个微服务内。把这个微服务修改好了，独立修改、独立发布，该需求就实现了。这样，微服务的优势就发挥出来了。

“微服务间低耦合”，就是说在微服务实现自身业务的过程中，如果需要执行的某些过程不是自己的职责，就应当将这些过程交给其他微服务去实现，你只需要对它的接口进行调用。

譬如，“用户下单”微服务在下单过程中需要查询用户信息，但“查询用户信息”不是它的职责，而是“用户注册”微服务的职责。这样，“用户下单”微服务就不需要再去执行对用户信息的查询，而是直接调用“用户注册”微服务的接口。那么，怎样调用呢？直接调用可能会形成耦合。通过注册中心，“用户下单”微服务调用的只是在注册中心中名称叫“用户注册”的微服务。而在软件设计时，“用户注册”可以有多个实现，哪个注册到注册中心中，就调用哪个。这样，微服务之间的调用就实现了解耦。

通过 DDD 进行业务建模，再基于领域模型进行限界上下文划分，就能保证系统的设计，在限界上下文内高内聚，在限界上下文间低耦合。所以，基于限界上下文进行微服务的拆分，就能保证微服务设计的高质量。同时，通过对上下文地图的分析，就能理清微服务之间的接口调用关系，从而协调多个开发团队协同开发。

子域划分与限界上下文

领域模型的绘制，不是将整个系统的领域对象都绘制在一张大图上，那样绘制很费劲，阅读也很费劲，不利于相互的交流。因此，领域建模就是将一个系统划分成了多个子域，每个子域都是一个独立的业务场景。围绕着这个业务场景进行分析建模，该业务场景会涉及许多领域对象，而这些领域对象又可能与其他子域的对象进行关联。这样，每个子域的实现就是“限界上下文”，而它们之间的关联关系就是“上下文地图”。

在案例中，围绕着领域事件“已下单”进行分析。它属于“用户下单”这个限界上下文，但与之相关的“用户”及其“地址”来源于“用户注册”这个限界上下文，与之相关的“饭店”及其“菜单”来源于“饭店管理”这个限界上下文。因此，在这个业务场景中，“用户下单”限界上下文属于“主题域”，而“用户注册”与“饭店管理”限界上下文属于“支撑域”。同理，围绕着本案例的各个领域事件进行了如下一些设计：

“已下单”的限界上下文分析图

通过这样的设计，就能将“用户下单”限界上下文的范围，与之相关的上下文地图以及如何接口，分析清楚了。有了这些设计，就可以按照限界上下文进行微服务拆分。按照这样的设计拆分的微服务，所有与用户下单相关的需求变更都在“用户下单”微服务中实现。但是，订单在读取用户信息的时候，不是直接去 join 用户信息表，而是调用“用户注册”微服务的接口。这样，当用户信息发生变更时，与“用户下单”微服务无关，只需要在“用户注册”微服务中独立开发、独立升级，从而使系统维护的成本得到降低。

“已接单”与“已就绪”的限界上下文分析图

同样，如上图所示，我们围绕着“已接单”与“已就绪”的限界上下文进行了分析，并将它们都划分到“饭店接单”限界上下文中，后面就会设计成“饭店接单”微服务。这些场景的主题域就是“饭店接单”限界上下文，而与之相关的支撑域就是“用户注册”与“用户下单”限界上下文。通过这些设计，不仅合理划分了微服务的范围，也明确了微服务之间的接口，实现了微服务内的高内聚与微服务间的低耦合。

领域事件通知机制

按照上个案例所讲到的领域模型设计，以及基于该模型的限界上下文划分，将整个系统划分为了“用户下单”“饭店接单”“骑士派送”等微服务。

但是，在设计实现的时候，还有一个设计难题，即领域事件该如何通知。譬如，当用户在“用户下单”微服务中下单，那么会在该微服务中形成一个订单；但是，“饭店接单”是另外一个微服务，它必须要及时获得已下单的订单信息，才能执行接单。那么，如何通知“饭店接单”微服务已经有新的订单。

诚然，可以让“饭店接单”微服务按照一定的周期不断地去查询“用户下单”微服务中已下单的订单信息。然而，这样的设计，不仅会加大“用户下单”与“饭店接单”微服务的系统负载，形成资源的浪费，还会带来这两个微服务之间的耦合，不利于之后的维护。

因此，最有效的方式就是通过消息队列，实现领域事件在微服务间的通知。

在线订餐系统的领域事件通知

如上图所示，具体的设计就是，当“用户下单”微服务在完成下单并保存订单以后，将该订单做成一个消息发送到消息队列中；这时，“饭店接单”微服务就会有一个守护进程不断监听消息队列；一旦有消息就会触发接收消息，并向饭店发送“接收订单”的通知。在这样的设计中：

• “用户下单”微服务只负责发送消息，至于谁会接收并处理这些消息，与“用户下单”微服务无关；

• “饭店接单”微服务只负责接收消息，至于谁发送的这个消息，与“饭店接单”微服务无关。

这样的设计就实现了微服务之间的解耦，使得日后变更的成本降低。同样，饭店餐食就绪以后，也是通过消息队列通知“骑士接单”。在整个微服务系统中，微服务与微服务之间的领域事件通知会经常存在，所以最好在架构设计中将这个机制下沉到技术中台中。

DDD 的微服务设计

通过之前所讲到的一系列领域驱动设计：

• 首先通过事件风暴会议进行领域建模；

• 接着基于领域建模进行限界上下文的设计。

所有这些设计都是为了指导最终微服务的设计。

在 DDD 指导微服务设计的过程中：

• 首先按照限界上下文进行微服务的拆分，按照上下文地图定义各微服务之间的接口与调用关系；

• 在此基础上，通过限界上下文的划分，将领域模型划分到多个问题子域，每个子域都有一个领域模型的设计；

• 这样，按照各子域的领域模型，基于充血模型与贫血模型设计各个微服务的业务领域层，即各自的 Service、Entity 与 Value Object；

• 同时，按照领域模型设计各个微服务的数据库。

最后，将以上的设计最终落实到微服务之间的调用、领域事件的通知，以及前端微服务的设计。如下图所示：

在线订餐系统的微服务设计

这里可以看到，前端微服务与后端微服务的设计是不一致的。前面讲的都是后端微服务的设计，而前端微服务的设计与用户 UI 是密切关联的，因此通过不同角色的规划，将前端微服务划分为用户 App、饭店 Web 与骑士 App。在用户 App 中，所有面对用户的诸如“用户注册”“用户下单”“用户选购”等功能都设计在用户 App 中。它相当于一个聚合服务，用于接收用户请求：

• “用户注册”时，调用“用户注册”微服务；

• “用户选购”时，查询“饭店管理”微服务；

• “用户下单”时，调用“用户下单”微服务。

总结

采用 DDD 进行需求的分析建模，可以帮助微服务的设计质量提高，实现“低耦合、高内聚”，进而充分发挥微服务的优势。

• DDD 是一套完整而系统的设计方法，它能从战略设计到战术设计的标准设计过程，使得设计思路能够更加清晰，设计过程更加规范。
• DDD 善于处理与领域相关的拥有高复杂度业务的产品开发，通过它可以建立一个核心而稳定的领域模型，有利于领域知识的传递与传承。
• DDD 强调团队与领域专家的合作，能够帮助团队建立一个沟通良好的氛围，构建一致的架构体系。
• DDD 的设计思想、原则与模式有助于提高架构设计能力。 无论是在新项目中设计微服务，还是将系统从单体架构演进到微服务，都可以遵循 DDD 的架构原则。
• DDD 不仅适用于微服务，也适用于传统的单体应用。

然而，在微服务的设计实现还要解决诸多的难题拆解了微服务设计实现的这些难题，及其解决思路。然而，要更加完美地解决以上问题，不是让每个微服务都去见招拆招，而是应当有一个微服务的技术中台统一去解决。

下一篇我们将演练在以上领域模型与微服务设计的基础上，如何落实每一个微服务的设计，以及可能面临的设计难题。