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1 背景
2 基本概念
3 战略设计实践
4 战术设计实践
5 代码架构实践
6 总结
7 参考资料
1 背景
2 基本概念
软件系统的复杂性主要体现在三个方面。
隐晦:一是抽象层面的隐晦,抽象系统时,每个人都有自己特定的视角,你需要站在对方的角度才能明白他为什么这么做;其次是实现层面的隐晦,代码是一种技术实现,通常与现实世界的业务概念脱节,无形中增加了理解成本。 耦合:代码层面的耦合扩大了修改范围;模块层面的耦合需要跨模块/服务交互;系统层面的耦合则需要跨团队协作。从代码到模块再到系统,耦合的影响逐渐扩大,成本随之增加。 变化:业务需求决定了系统功能,不同的用户需求不一样,不同的业务发展阶段需求在不断变化,系统功能要随着业务需求的变化不断调整,这时就涉及到系统改动的频次和范围。
在展开介绍DDD之前,这里先回顾一下历史:
早期,计算机创新更多聚焦在语言方面,为软件工程师提供功能更强大的语言来操作计算机,充分使用计算机的算力。 60年代,面向对象语言诞生,通过封装、继承、多态等特性进一步增强了语言的表达能力。 80年代,出现面向对象的分析与设计,解决了如何构建类模型的问题,帮助我们更好地使用面向对象语言来实现系统,但没有解决如何把物理世界映射到计算机世界的问题。 2000年,出现领域驱动设计方法,通过分析业务,抽取概念,建立对应的领域模型,再采用面向对象的分析与设计方法构建对应的类模型,达成了从物理世界到计算机世界的映射。
什么是领域?领域由三部分组成:领域里有用户,即涉众域;用户要实现某种业务价值,解决某些痛点或实现某种诉求,即问题域;面对业务价值,痛点和诉求,有对应的解决方案,这是解决方案域。什么是领域驱动设计?通俗地讲,针对特定业务,用户在面对业务问题时有对应的解决方案,这些问题与方案构成了领域知识,它包含流程、规则以及处理问题的方法,领域驱动设计就是围绕这些知识来设计系统。
以营销为例,营销系统所服务的用户有4类:运营、销售、电销人员和商户。解决3个核心问题:如何发券、发给谁、发什么(红包还是折扣券)。解决方案:通过营销活动来承载发券,不同的活动类型对应不同的玩法(如买赠、折扣、充送等);通过目标人群来确定发给谁;通过权益来定义发什么(如:红包、代金券、折扣券等)。
本文将从战略设计、战术设计和代码架构分3个部分介绍领域驱动设计的落地:
战略设计:确定用例,统一语言和划分边界。 战术设计:概念模型转化成类(代码)模型。 代码架构:将系统设计映射为系统实现。
3 战略设计实践
战略设计之前,先要确定用例,也就是业务是怎么玩的,有几种常见的方法:
用例图:最简单直观的表达了用户与系统的交互。 用户故事:敏捷开发模式下用的较多,从Who、What和Why三个维度描述了业务需求。 交互原型:用户操作的页面及其操作流程,其缺点是过于关注用户体验,而忽略了业务底层逻辑。 事件风暴:关注业务的底层逻辑,但使用门槛较高,适用于大型而复杂的业务分析。
下图是营销系统的用例图(起初并没有这么完整,这是多次迭代后的结果):
确定业务玩法后,接下来是统一语言。从用例里抽取概念,并对概念进行甄别(去伪存真,抽象合并)找到真正描述业务的概念。比如,有多种方式来描述活动规则:充值送规则、返还规则和档位等,技术可能会泛泛地称其为规则,业务人员则用档位来描述(比如充值送活动,充1000送100红包,充2000送300红包,充3000送500红包,那1000、2000、3000就是业务所认为的档位)。抽取概念时,尽量采纳业务侧的叫法,这样统一语言比较容易推行。
接着是明确概念的含义,概念由术语、Term(术语的英文版)和含义三部分构成。含义明确的术语就是统一语言,这些术语将用在日常需求沟通、产品文档,技术设计以及代码实现中。
明确概念后,接着理清概念之间的关系(1对1,多对1,多对多),确定概念所代表的的业务实体的核心属性和行为,从而得到概念模型。后续在业务需求讨论、产品和技术方案设计时,基于这个概念模型,使用统一语言进行描述,大家能很容易对齐;同时精心抽出的概念和建立的概念模型更接近业务本质,为后续的战术设计打下了基础。
基于统一语言和概念模型,业务 - 产品 - 技术三个角色比较容易就需求达成共识,保障沟通的一致性。
缺少这些就很容易出问题,如:刚开始做营销系统时,在如何描述“商户”上,没有统一语言,资金域有三个概念来描述商户(资金账户、账号ID、资金账号),商家域有四个概念描述商户(商家账号、商家ID、登录号、登录ID),到了营销域,不同的人采用不同的概念来描述商户,造成了沟通的混乱。给商户发红包时,“资金账户、账号ID、资金账号、商家账号、商家ID、登录号、登录ID”这些概念都可以描述商户,但业务人员弄不清这些概念之间的区别,导致ID误用,红包发错。事后对这些概念进行了梳理和统一,营销域只关注资金账户和商家账号,系统功能上明确使用资金账户或商家账号来发送红包,这样就不易出错了。
概念模型是一张大网,描述了概念间的关系以及关键属性,但还不能直接映射为代码模型,要映射为代码模型,还需拆解,化繁为简。
本源论认为世界的本质是简单的,复杂问题由多个简单问题构成;康威原理认为系统架构受制于组织沟通架构,系统落地时,首先要确定系统边界,再依据系统边界组织分工。这两个原理表明:我们可以将复杂问题拆解为多个简单问题,并针对团队资源组织分工协作。
这里给出一种拆解方法(该方法来自美团技术内部分享):按纵和横两个维度来拆,纵是从业务价值和目标维度划分,横是从功能的通用性维度划分。这里尝试从业务角度来拆,没有系统支持时,业务要在线下运转,通常根据要达成的业务目标,将业务流程或业务组分拆解为多个节点,并定义每个节点的职责以及对应的规范和标准,安排对应的组织或人员执行。简单地说,就是从业务问题和解决方案出发,拆解到对应的人。因此基于业务的拆分通常能实现系统用户、业务问题和解决方案之间的一致性。业务系统是把业务的玩法从线下搬到线上,在进行系统拆分时,也可以使用这个思路。从三个层面来进行:
基于涉众域拆解:也就是按用户相关性进行拆解,不同的用户使用不同的系统功能,如:CRM由市场人员、销售人员、客服人员三类角色协同完成客户触达,签约合作,售后服务三大职能,针对这三个角色建设相应的系统能力。这种拆解方式比较简单,但也存在较大的局限性,可能导致功能的重复建设。 基于问题域拆解:不同角色/用户要解决的问题是相同/相似的,可基于问题域进行拆解,如营销系统的用户包括销售、商户、销运等角色,但它核心是要解决如何发券(活动),发给谁(人群),发什么(权益)的问题。基于问题域的拆解相较于基于涉众域的拆解更加抽象,但也可能复用性不够。 基于解决方案域拆解:不同的问题,可能有相同的解决方案,如HR域有请假审批、财务上有报销流程、CRM领域存在客户资质审批,三个领域各自需要解决审批流程的问题,可以构建通用的审批流引擎来统一解决,这是基于解决方案域进行拆解。基于解决方案域的拆解最抽象,也最贴合业务本质,但也容易陷入过度设计的陷阱。
营销系统基于问题域拆解为五个子域(活动域,权益域,人群域,推送域,数据域),每个子域解决特定的问题,各子领域相对内聚和简单:
业务系统要运转起来,需要子域之间相互配合,这就要定义上下文映射,实现不同子域间的协作。如活动域关注的两个目标人群:一是资金账户(表示已签约的商户);另一个是商家账号(表示未签约商户)。资金账户是财务域定义的,而商家账号是账号域定义的,两个概念都不是营销域原生概念。此时,营销域需通过某种方式依赖外部概念,将外部概念映射到营销域,通过防腐层来对接外部服务来实现这种映射。领域驱动设计里定义九种上下游映射关系,这里不赘述:
下图是营销系统的整体上下文关系:
从用例分析,统一语言到子域拆分,初步完成战略设计,但这并非终局,战略设计是一个持续迭代的过程,迭代的来源主要有3个:
用例精化:在探讨需求的过程中,用例不断丰富。 需求变更:业务不断发展带来需求变化,进而影响用例及相关概念的内涵,概念模型亦随之调整和迭代。 方案选型:当产品,业务或技术发生较大变化时,可能需要采用另一种方式实现它,这时所采用的概念会有所不同。比如早期构建营销活动域时,通过参与规则来定义谁可以参加活动,将商户与参与规则进行匹配,符合就能参与。这种方式带来的问题是无法提供一个完整的活动人群列表,除非将所有商户匹配一遍。随着业务方越来越重视活动参与商户的分层,触达和转化,引入目标人群的概念,通过目标人群来保存所有可参加活动的商户。从参与规则到目标人群,概念发生了变化,底层模型也完全不一样(参与规则是一套规则体系,而目标人群由筛选服务提供),实现了战略设计上的迭代。
有了战略设计,构建了统一语言和概念模型后,如何验证概念模型呢?通常用两个方法:
场景走查:把模型代入到所有的场景确认一遍,确定所抽象出来的概念模型和统一语言能正确描述它。 业务预判:未来业务的变化会在哪里,当变化发生时,概念模型的内涵和外延是否方便扩展并支持到变化。
4 战术设计实践
战略设计得到了概念模型,战术设计则是将概念模型映射为代码模型,有很多编程范式,比如事务脚本、表模式、面向对象,函数式等,最好的方式是面向对象的实现。
首先,概念是分层的,如营销活动是一个泛化概念,其下还有充值送活动、消费返活动,买赠活动等具体活动。构建对象模型时,通过派生/继承来实现概念分层。 其次,概念关系映射成对象关系,比如营销活动包含了档位和库存,那在构建营销活动对象时,可通过组合实现这种包含关系(档位对象和库存对象成为营销活动对象的属性)。 最后,概念的属性行为,可以直接变成对象的属性和行为;概念的状态机以及生命周期也会变成对象的状态机。
两类对象:实体和值对象,这两者的区别是是否有统一标识和自己的状态。
有了对象模型,还需通过聚合根完成封装,如何确定聚合根的粒度?营销活动包含活动、库存、档位、档位项、目标人群五个对象,如果采用小聚合根模式,一个对象对应一个聚合根,这样每个聚合根都很简单。但从业务角度看,库存或档位会影响活动的状态,如:修改了库存或档位,活动需要重新审批和上下线,这种业务上的耦合需要在技术上进行处理。此时,就得在小聚合根上构建领域服务来封装这些逻辑。
另外一种模式是大聚合根。围绕活动,把活动相关的概念(活动、库存、档位、档位项、目标人群)都封装起来,但聚合根比较复杂,影响活动加载(一些活动的目标人群上百万,懒加载可解决问题,但增加了复杂度)。
聚合根的设计要遵循一定的原则:
满足业务一致性、数据完整性、状态一致性。比如库存档位和活动状态要一致,在数据上也要完整,不存在没有档位的活动,也不存在没有库存的活动。 技术限制。有些实体会带来技术挑战,如数据量太大,可抽出来单独考虑。 业务逻辑不灭,在业务封装与适度的职责边界之间寻找平衡。不管是大聚合根还是小聚合根,业务逻辑永远都是存在的,就是看把它放在哪里。
如下图是营销系统的聚合根:
聚合根已经非常接近代码实现,落地代码时,大家还会纠结用贫血模型还是充血模型。Spring MVC通常运行在单例模式下,引入充血模型会增加理解成本和技术复杂度。另外,不适合放在聚合根里的领域逻辑,可以放在领域服务里,如:同时存在多个充值送活动时,用户只能参加优先级最高的一个,在充值送活动聚合根里会标识活动的优先级,但挑选优先级最高的活动并非聚合根的职责,但确实是领域逻辑的一部分,此时可通过领域服务实现。
从概念模型,类模型到代码实现,整个过程都要使用统一语言。在落地代码时,代码要体现出业务含义,比如下图的例子,要避免左边updateStatus()这样的方法,它没有体现业务含义(必须阅读代码实现,才知道这个方法做了什么);图中右边的submitCampaign(),approveCampaign(),cancelCampaign()则有明确的业务含义。
5 代码架构实践
完成战术设计后,如何组织代码架构?无论是六边形架构,整洁架构还是洋葱架构本质上都是围绕着领域模型展开,应用层、基础设施层和外部接口都依赖领域模型:
下图是我们团队的工程实践,与前面三个图本质上是一样的。领域层和应用层次放在中间(两者都属于领域逻辑),基础设施和用户接口依赖中间层:
6 总结
我们做的大部分系统都不是全新系统,如CRM、HR或SCM等,已经有很多业界实践,可充分借鉴这些实践,没必要自己创造新概念。 要重视统一语言。没有统一语言就不会有概念模型,没有概念模型就不可能有靠谱的代码模型,拿到需求后就开始设计代码模型是不靠谱的。 领域驱动设计是团队工作。现实中没有一个是严格意义上的领域专家,所有参与到这项工作的人都可以是领域专家,整个工作可以由技术团队主导,但一定要落地到产品和业务。 拥抱变化,持续迭代。模型是相对稳定的,但并非一成不变,业务理解的深度,抽象的角度与方式,业务的变化都会影响到领域模型,领域模型的建立是持续迭代的过程。
这里分享几个常见的误区:
深陷领域驱动设计的概念体系。在代码里生搬硬套领域驱动设计里的概念,比如聚合根、值对象、实体等,掰扯概念之间的细微差异,设计复杂的领域事件等。这反而增加理解成本,让系统变得复杂。领域驱动的精髓在于从业务出发,抽象出业务领域知识,构建概念模型,一步一步将这些概念模型映射成系统。至于如何采用聚合根、领域服务、实体、值对象、领域事件等,可以灵活取舍。 试图通过精心设计来获得领域模型。领域模型不是设计出来的,而是通过战略设计的几个步骤,从业务中抽象出来的,最重要是理解业务,对业务进行抽象。 使用了DDD就一定会产生好的领域模型的想法也不可取,我们知道飞机怎么造,但我们不一定能够造出好飞机,但如果我们知道这个方法,可以少走弯路。
在聊需求的那一刻,设计就开始了,统一语言就是设计的一部分。
解决方案域在模型维度分为四层:
功能模型:产品表达给我们业务的玩法,我们把它变成了用例,从用例里抽取出功能模型。 概念模型:对功能模型进一步抽象,统一语言,形成概念模型。 代码模型:将概念模型映射为代码模型。 数据模型:业务数据需要存储,需要设计对应的表结构。
这里有两个陷阱:
看到功能模型后,就开始设计数据模型,考虑数据该怎么创建、怎么更新、什么时候该删除,沦落为CRUD boy。 看到功能模型后,就开始考虑操作数据的流程是什么,陷入到事务脚本陷阱。(对于一些简单的功能,不排斥使用事务脚本,但对于复杂功能,事务脚本的维护成本非常大)
另外,领域至少可以分为两大类:一是学科型,比如财务、会计、图形学、动力学,这类系统的设计须先深入理解学科知识;二是实践型,如CRM、订单交易等,是业务经验的总结,这类系统的设计不妨参考前人的实践。当然,如果自己的业务具有独特性,那就只能靠自己摸索了。
7 参考资料
[1] 《DDD 实战课》 欧创新
[2] 《领域驱动设计》 Eric Evans
[3] 《企业应用架构模式》 Martin Fowler
[4]《实现领域驱动设计》Vaughn Vernon
[5] 《The Clean Architecture》Robert C. Martin
[6] 《The Onion Architecture》 Jeffrey Palermo
[7] https://carlalexander.ca/what-is-software-complexity/
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