领域驱动设计:微服务设计为什么要选择DDD?
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核心摘要
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 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 包括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。
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。
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。
DDD 的领域就是这个边界内要解决的业务问题域。
领域建模和微服务建设的过程和方法基本类似,其核心思想就是将问题域逐步分解,降低业务理解和系统实现的复杂度。
概念
通用语言:
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.
限界上下文:
限界和上下文。限界就是领域的边界,而上下文则是语义环境。通过领域的限界上下文,我们就可以在统一的领域边界内用统一的语言进行交流。 用来封装通用语言和领域对象,提供上下文环境,保证在领域之内的一些术语、业务相关对象等(通用语言)有一个确切的含义,没有二义性。 我们将限界上下文内的领域模型映射到微服务,就完成了从问题域到软件的解决方案。
实体:
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。我们把这样的对象称为实体。
实体和值对象:
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。我们把这样的对象称为实体。
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。简单来说,值对象本质上就是一个集。
在领域建模时,我们可以将部分对象设计为值对象,保留对象的业务涵义,同时又减少了实体的数量;在数据建模时,我们可以将值对象嵌入实体,减少实体表的数量,简化数据库设计。
DDD 提倡从领域模型设计出发,而不是先设计数据模型。
在事件风暴中,我们会根据一些业务操作和行为找出实体(Entity)或值对象(ValueObject),进而将业务关联紧密的实体和值对象进行组合,构成聚合,再根据业务语义将多个聚合划定到同一个限界上下文(Bounded Context)中,并在限界上下文内完成领域建模。
聚合和聚合根
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。 聚合就是由业务和逻辑紧密关联的实体和值对象组合而成的,聚合是数据修改和持久化的基本单元,每一个聚合对应一个仓储,实现数据的持久化。 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。 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。 DDD 领域建模通常采用事件风暴,它通常采用用例分析、场景分析和用户旅程分析等方法,通过头脑风暴列出所有可能的业务行为和事件,然后找出产生这些行为的领域对象,并梳理领域对象之间的关系,找出聚合根,找出与聚合根业务紧密关联的实体和值对象,再将聚合根、实体和值对象组合,构建聚合。 聚合根的特点:聚合根是实体,有实体的特点,具有全局唯一标识,有独立的生命周期。一个聚合只有一个聚合根,聚合根在聚合内对实体和值对象采用直接对象引用的方式进行组织和协调,聚合根与聚合根之间通过 ID 关联的方式实现聚合之间的协同。
聚合的一些设计原则
- 在一致性边界内建模真正的不变条件。
- 设计小聚合。
- 通过唯一标识引用其它聚合。
- 在边界之外使用最终一致性。
领域事件(Domain Event)
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。
领域事件驱动设计可以切断领域模型之间的强依赖关系,事件发布完成后,发布方不必关心后续订阅方事件处理是否成功,这样可以实现领域模型的解耦,维护领域模型的独立性和数据的一致性。在领域模型映射到微服务系统架构时,领域事件可以解耦微服务,微服务之间的数据不必要求强一致性,而是基于事件的最终一致性。
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微服务内的领域事件 微服务内大部分事件的集成,都发生在同一个进程内,进程自身可以很好地控制事务,因此不一定需要引入消息中间件。
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微服务之间的领域事件 跨微服务的领域事件会在不同的限界上下文或领域模型之间实现业务协作,其主要目的是实现微服务解耦,减轻微服务之间实时服务访问的压力。
DDD分层架构:有效降低层与层之间的依赖
- 用户接口层
- 应用层
- 领域层
- 基础层
微服务架构模型:几种常见模型的对比和分析
整洁架构
整洁架构最主要的原则是依赖原则,它定义了各层的依赖关系,越往里依赖越低,代码级别越高,越是核心能力。外圆代码依赖只能指向内圆,内圆不需要知道外圆的任何情况。
六边形架构
六边形架构的核心理念是:应用是通过端口与外部进行交互的。
中台本质上是领域的子域,它可能是核心域,也可能是通用域或支撑域。
DDD 分层架构、整洁架构、六边形架构都是以领域模型为核心,实行分层架构,内部核心业务逻辑与外部应用、资源隔离并解耦。
中台
中台是一个基础的理念和架构,我们要把所有的基础服务用中台的思路建设,进行联通,共同支持上端的业务。业务中台更多的是支持在线业务,数据中台提供了基础数据处理能力和很多的数据产品给所有业务方去用。业务中台、数据中台、算法中台等等一起提供对上层业务的支撑
DDD、中台和微服务:它们是如何协作的?
中台的本质其实就是提炼各个业务板块的共同需求,进行业务和系统抽象,形成通用的可复用的业务模型,打造成组件化产品,供前台部门使用。前台要做什么业务,需要什么资源,可以直接找中台,不需要每次都去改动自己的底层。 DDD 有两把利器,那就是它的战略设计和战术设计方法。
为了解耦应用逻辑和基础资源,在基础层和上层应用逻辑之间会增加一层,这一层就是仓储层。一个聚合对应一个仓储,仓储实现聚合内数据的持久化。聚合内的应用逻辑通过接口来访问基础资源,仓储实现在基础层实现。这样应用逻辑和基础资源的实现逻辑是分离的。
在领域事件设计中,为了解耦微服务,微服务之间数据采用最终一致性原则。
第一点:聚合之间的代码边界一定要清晰。聚合之间的服务调用和数据关联应该是尽可能的松耦合和低关联,聚合之间的服务调用应该通过上层的应用层组合实现调用,原则上不允许聚合之间直接调用领域服务。这种松耦合的代码关联,在以后业务发展和需求变更时,可以很方便地实现业务功能和聚合代码的重组,在微服务架构演进中将会起到非常重要的作用。
第二点:你一定要有代码分层的概念。写代码时一定要搞清楚代码的职责,将它放在职责对应的代码目录内。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。如果将核心领域逻辑代码放到应用层,你的基于 DDD 分层架构模型的微服务慢慢就会演变成传统的三层架构模型了。
读后感
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面对复杂问题,解决办法通常是拆分,模块化,化整为零。领域驱动建模DDD是面向业务,对业务领域的划分和整合,是逻辑层面。微服务是面向物理落地,是对应用的物理形态进行拆分和整合。从软件工程过程角度看,DDD的战略设计输出物,领域模型及划分的区域,是微服务的输入,一个区域对应一个微服务,微服务运行框架、平台可以承载所有的微服务,提供微服务统一的运行框架,也就是承载所有的业务领域。可见领域驱动与微服务是在软件不同阶段使用的工具,技术或方法论,围绕一个共同的目标,搭建企业业务中台,企业级业务复用,快速的需求响应能力。DDD战略设计得输出,是微服务的输入。
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实体和值对象的目的都是抽象聚合若干属性以简化设计和沟通,有了这一层抽象,我们在使用人员实体时,不会产生歧义,在引用地址值对象时,不用列举其全部属性,在同一个限界上下文中,大幅降低误解、缩小偏差,两者的区别如下: ①两者都经过属性聚类形成,实体有唯一性,值对象没有。在本文案例的限界上下文中,人员有唯一性,一旦某个人员被系统纳入管理,它就被赋予了在事件、流程和操作中被唯一识别的能力,而值对象没有也不必具备唯一性。 ②实体着重唯一性和延续性,不在意属性的变化,属性全变了,它还是原来那个它;值对象着重描述性,对属性的变化很敏感,属性变了,它就不是那个它了。 ③战略上的思考框架稳定不变,战术上的模型设计却灵活多变,实体和值对象也有可能随着系统业务关注点的不同而更换位置。比如,如果换一个特殊的限界上下文,这个上下文更关注地址,而不那么关注与这个地址产生联系的人员,那么就应该把地址设计成实体,而把人员设计成值对象。
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对于领域问题来说,可以理解为,对一个问题不断地划分,直到划分为我们熟悉的、能够快速处理的小问题。然后再对小问题的处理排列一个优先级。