这段时间学习了一些关于领域驱动设计(DDD)的知识,记录一下在学习的过程中自己的一些学习心得和体会。
一、DDD与微服务的关系
软件架构模式大体来说经历了从单机、集中式到分布式微服务架构三个阶段的演进。第一阶段是单机架构,包括客户端 UI 层和数据库两层,整个系统围绕数据库驱动设计和开发;第二阶段是集中式架构,采用面向对象的设计方法,系统包括业务接入层、业务逻辑层和数据库层;第三阶段是分布式微服务架构,在单机和集中式架构这两种模式下,软件无法快速响应需求和业务的迅速变化,微服务架构可以很好地实现应用之间的解耦,解决单体应用扩展性和弹性伸缩能力不足的问题。
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。
有些熟悉 DDD 设计方法的软件工程师在进行微服务设计时,发现可以利用 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。
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包含战略设计和战术设计两部分: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。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 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。
第一步:梳理出领域对象
第二步:形成聚合,同时确定聚合中的聚合根、值对象和实体
第三步: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。
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。
二、DDD知识体系
DDD 的知识体系提出了很多的名词,像:领域、子域、核心域、通用域、支撑域、限界上下文、聚合、聚合根、实体、值对象等等,非常多。
这些名词在微服务设计和开发过程中不一定都用得上,但它可以帮我们理解 DDD 的核心设计思想和理念。而这些思想和理念,在 IT 战略设计、业务建模和微服务设计中都是可以借鉴的。接下来一起讲解这些概念,理清它们与微服务的关系,了解它们在微服务设计中的作用。
(1)领域和子域
领域就是用来划分范围的。在研究和解决业务问题时,DDD 会按照一定的规则将业务领域进行细分,当领域细分到一定的程度后,DDD 会将问题范围限定在特定的边界内,在这个边界内建立领域模型,进而用代码实现该领域模型,解决相应的业务问题。简言之,DDD 的领域就是这个边界内要解决的业务问题域。既然领域是用来限定业务边界和范围的,那么就会有大小之分,领域越大,业务范围就越大,反之则相反。领域可以进一步划分为子领域。我们把划分出来的多个子领域称为子域,每个子域对应一个更小的问题域或更小的业务范围。
(2)核心域、通用域和支撑域
在领域不断划分的过程中,领域会细分为不同的子域,子域可以根据自身重要性和功能属性划分为三类子域,它们分别是:核心域、通用域和支撑域。决定产品和公司核心竞争力的子域是核心域,它是业务成功的主要因素和公司的核心竞争力。没有太多个性化的诉求,同时被多个子域使用的通用功能子域是通用域。还有一种功能子域是必需的,但既不包含决定产品和公司核心竞争力的功能,也不包含通用功能的子域,它就是支撑域。这三类子域相较之下,核心域是最重要的, ,通用域则是你需要用到的通用系统,比如认证、权限等等,这类应用很容易买到,没有企业特点限制,不需要做太多的定制化。而支撑域则具有企业特性,但不具有通用性,比如一些定制的基础设施等。
公司在 IT 系统建设过程中,由于预算和资源有限,对不同类型的子域应有不同的关注度和资源投入策略,记住好钢要用在刀刃上。很多公司的业务,表面看上去相似,但商业模式和战略方向是存在很大差异的,因此公司的关注点会不一样,在划分核心域、通用域和支撑域时,其结果也会出现非常大的差异。
比如同样都是电商平台的淘宝、天猫、京东和苏宁易购,他们的商业模式是不同的。淘宝是 C2C 网站,个人卖家对个人买家,而天猫、京东和苏宁易购则是 B2C 网站,是公司卖家对个人买家。即便是苏宁易购与京东都是 B2C 的模式,他们的商业模式也是不一样的,苏宁易购是典型的传统线下卖场转型成为电商,京东则是直营加部分平台模式。商业模式的不同会导致核心域划分结果的不同。有的公司核心域可能在客户服务,有的可能在产品质量,有的可能在物流。在公司领域细分、建立领域模型和系统建设时,我们就要结合公司战略重点和商业模式,找到核心域了,且重点关注核心域。
领域的核心思想就是将问题域逐级细分,来降低业务理解和系统实现的复杂度。通过领域细分,逐步缩小微服务需要解决的问题域,构建合适的领域模型,而领域模型映射成系统就是微服务了。核心域、支撑域和通用域的主要目标是:通过领域划分,区分不同子域在公司内的不同功能属性和重要性,从而公司可对不同子域采取不同的资源投入和建设策略,其关注度也会不一样。
(3)通用语言和限界上下文
在 DDD 领域建模和系统建设过程中,有很多的参与者,包括领域专家、产品经理、项目经理、架构师、开发经理和测试经理等。对同样的领域知识,不同的参与角色可能会有不同的理解,那大家交流起来就会有障碍,怎么办呢?因此,在 DDD 中就出现了“通用语言”和“限界上下文”这两个重要的概念。这两者相辅相成,通用语言定义上下文含义,限界上下文则定义领域边界,以确保每个上下文含义在它特定的边界内都具有唯一的含义,领域模型则存在于这个边界之内。
怎么理解通用语言这个概念呢?在事件风暴过程中,通过团队交流达成共识的,能够简单、清晰、准确描述业务涵义和规则的语言就是通用语言。也就是说,通用语言是团队统一的语言,不管你在团队中承担什么角色,在同一个领域的软件生命周期里都使用统一的语言进行交流。通用语言包含术语和用例场景,并且能够直接反映在代码中。通用语言中的名词可以给领域对象命名,如商品、订单等,对应实体对象;而动词则表示一个动作或事件,如商品已下单、订单已付款等,对应领域事件或者命令。所以,总结一下,建立通用语言的目的除了解决交流障碍,还可以开发出可读性更好的代码,将业务需求准确转化为代码设计。
大家看这张图,这张图描述了从事件风暴建立通用语言到领域对象设计和代码落地的完整过程。在事件风暴的过程中,领域专家会和设计、开发人员一起建立领域模型,在领域建模的过程中会形成通用的业务术语和用户故事。事件风暴也是一个项目团队统一语言的过程。通过用户故事分析会形成一个个的领域对象,这些领域对象对应领域模型的业务对象,每一个业务对象和领域对象都有通用的名词术语,并且一一映射。微服务代码模型来源于领域模型,每个代码模型的代码对象跟领域对象一一对应。
(4)实体和值对象
接下来我们再来看看实体和值对象的概念:这两个概念都是领域模型中的领域对象。它们在领域模型中起什么作用,战术设计时如何将它们映射到代码和数据模型中去?我们先来看一下实体是什么东西?在 DDD 中有这样一类对象,它们拥有唯一标识符,且标识符在历经各种状态变更后仍能保持一致。对这些对象而言,重要的不是其属性,而是其延续性和标识,对象的延续性和标识会跨越甚至超出软件的生命周期。实体以 DO(领域对象)的形式存在,每个实体对象都有唯一的 ID。我们可以对一个实体对象进行多次修改,修改后的数据和原来的数据可能会大不相同。但是,由于它们拥有相同的 ID,它们依然是同一个实体。比如商品是商品上下文的一个实体,通过唯一的商品 ID 来标识,不管这个商品的数据如何变化,商品的 ID 一直保持不变,它始终是同一个商品。
通过对象属性值来识别的对象,它将多个相关属性组合为一个概念整体。在 DDD 中用来描述领域的特定方面,并且是一个没有标识符的对象,叫作值对象。简单来说,值对象本质上就是一个集合。那这个集合里面有什么呢?若干个用于描述目的、具有整体概念和不可修改的属性。那这个集合存在的意义又是什么?在领域建模的过程中,值对象可以保证属性归类的清晰和概念的完整性,避免属性零碎。
(5)聚合和聚合根
在 DDD 中,实体和值对象是很基础的领域对象。实体一般对应业务对象,它具有业务属性和业务行为;而值对象主要是属性集合,对实体的状态和特征进行描述。但实体和值对象都只是个体化的对象,它们的行为表现出来的是个体的能力。那聚合在其中起什么作用呢?举个例子。社会是由一个个的个体组成的,象征着我们每一个人。随着社会的发展,慢慢出现了社团、机构、部门等组织,我们开始从个人变成了组织的一员,大家可以协同一致的工作,朝着一个最大的目标前进,发挥出更大的力量。
领域模型内的实体和值对象就好比个体,而能让实体和值对象协同工作的组织就是聚合,它用来确保这些领域对象在实现共同的业务逻辑时,能保证数据的一致性。聚合有一个聚合根和上下文边界,这个边界根据业务单一职责和高内聚原则,定义了聚合内部应该包含哪些实体和值对象,而聚合之间的边界是松耦合的。按照这种方式设计出来的微服务很自然就是“高内聚、低耦合”的。
聚合根的主要目的是为了避免由于复杂数据模型缺少统一的业务规则控制,而导致聚合、实体之间数据不一致性的问题。传统数据模型中的每一个实体都是对等的,如果任由实体进行无控制地调用和数据修改,很可能会导致实体之间数据逻辑的不一致。而如果采用锁的方式则会增加软件的复杂度,也会降低系统的性能。如果把聚合比作组织,那聚合根就是这个组织的负责人。聚合根也称为根实体,它不仅是实体,还是聚合的管理者。
首先它作为实体本身,拥有实体的属性和业务行为,实现自身的业务逻辑。其次它作为聚合的管理者,在聚合内部负责协调实体和值对象按照固定的业务规则协同完成共同的业务逻辑。最后在聚合之间,它还是聚合对外的接口人,以聚合根 ID 关联的方式接受外部任务和请求,在上下文内实现聚合之间的业务协同。也就是说,聚合之间通过聚合根 ID 关联引用,如果需要访问其它聚合的实体,就要先访问聚合根,再导航到聚合内部实体,外部对象不能直接访问聚合内实体。
(6)领域事件
在事件风暴(Event Storming)时,我们发现除了命令和操作等业务行为以外,还有一种非常重要的事件,这种事件发生后通常会导致进一步的业务操作,在 DDD 中这种事件被称为领域事件。领域事件是领域模型中非常重要的一部分,用来表示领域中发生的事件。一个领域事件将导致进一步的业务操作,在实现业务解耦的同时,还有助于形成完整的业务闭环。举例来说的话,领域事件可以是业务流程的一个步骤,比如投保业务缴费完成后,触发投保单转保单的动作;也可能是定时批处理过程中发生的事件,比如批处理生成季缴保费通知单,触发发送缴费邮件通知操作;或者一个事件发生后触发的后续动作,比如密码连续输错三次,触发锁定账户的动作。
三、DDD分层架构
DDD 分层架构就是优化后的四层架构。在下面这张图中,从上到下依次是:用户接口层、应用层、领域层和基础层。用户接口层负责向用户显示信息和解释用户指令。应用层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。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。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。
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。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。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。
四、DDD、微服务与中台
DDD 和微服务来源于西方,而中台诞生于中国的阿里巴巴。DDD 在二十多年前提出后一直默默前行,中台和微服务的理念近几年才出现,提出后就非常火爆。这三者看似风马牛不相及,实则缘分匪浅。中台是抽象出来的业务模型,微服务是业务模型的系统实现,DDD 作为方法论可以同时指导中台业务建模和微服务建设,三者相辅相成,完美结合。
领域、中台以及微服务虽然属于不同层面的东西,但我们还是可以将他们分解对照,整理出来它们之间的关系。你看下面这张图,我是从 DDD 领域建模和中台建设这两个不同的视角对同一个企业的业务架构进行分析。如果将企业内整个业务域作为一个问题域的话,企业内的所有业务就是一个领域。在进行领域细分时,从 DDD 视角来看,子域可分为核心域、通用域和支撑域。从中台建设的视角来看,业务域细分后的业务中台,可分为核心中台和通用中台。从领域功能属性和重要性对照来看,通用中台对应 DDD 的通用域和支撑域,核心中台对应 DDD 的核心域。从领域的功能范围来看,子域与中台是一致的。领域模型所在的限界上下文对应微服务。建立了这个映射关系,我们就可以用 DDD 来进行中台业务建模了。
中台本质是业务模型,微服务是业务模型的系统落地,DDD是一种设计思想,它可以同时指导中台业务建模和微服务设计,DDD强调领域模型和微服务设计的一体性,先有领域模型然后才有微服务,而不是脱离领域模型来谈微服务设计。