指導我們寫出漂亮代碼有一種方式是學習設計模式,自從 Gof 四人組的《設計模式》出版后,各類設計模式的書層出不窮。熟讀這類書籍,對面試肯定是有幫助的,但代碼能力是否有大的長進就不一定了,如果沒能理解背后的思想,去生搬硬套,只會起反作用。
背后的思想就是指面向對象的原則:
- 單一職責原則(SRP)
- 開放封閉原則(OCP)
- 里氏替換原則(LSP)
- 接口隔離原則(ISP)
- 依賴倒置原則(DIP)
這些原則就是告訴我們應該怎么合理地組織類和方法。最終使我們開發的程序能夠滿足:可擴展、可復用、可閱讀。只是看這些原則比較抽象,最近又看了下六邊形架構,我認為對代碼的編寫有很好的指導作用,下面就聊聊六邊形架構。
什么是六邊形架構?
六邊形架構(Hexagonal Architecture),也被稱為端口與適配器架構(Ports and Adapters Architecture),是一種軟件架構模式,旨在實現高內聚、低耦合和可測試性的應用程序設計。該架構由 AlistAIr Cockburn 發明,他是敏捷宣言的簽署者之一。
從上圖可以看出有內外兩層六邊形,深藍色和淺藍色。
- 內層(深藍色):負責領域內的業務邏輯,相對獨立,不用關注任何外部依賴或技術細節,也不用關心外部的客戶端和服務,我們定義為領域層。
- 外層(淺藍色):負責獲取不同的業務域的數據,進行業務邏輯的組裝,并與外界進行交互,我們定義為應用層。
上圖中的紫色部分的 context 是我們在實踐過程中添加的,在應用層中進行邏輯組裝時,如果沒有業務上下文的概念,會導致很多方法被重復調用,所以在業務入口會進行上下文的初始化,將上下文貫穿整個調用鏈。
端口和適配器
六邊形架構也被稱為端口與適配器架構,端口和適配器是兩個非常關鍵且重要的概念。
端口
端口是應用程序定義的接口,必須由外界實現,以便應用程序可以接收或發送信息,進行解耦。這個接口是廣義的,不光是指 Interface,WebAPI 接口,一些類的公共方法也屬于接口的范疇。
端口有分為兩種:
- 入站端口:業務服務對外暴露的公有方法。
- 出站端口:出站端口只一組方法的接口定義,提供一種規范,供出站適配器來實現。
使用端口和適配器進行處理應用程序的輸入和輸出,端口只是一種抽象,是應用程序在不了解任何內容的情況下與外界交互的一種方式。
例如:如果想要進行數據庫的讀取和寫入,不是直接操作數據庫,而是在接口中定義讀取和寫入的方法。應用程序不需要知道數據來自哪里,需要寫到什么地方去,可能是數據庫,也可能是文件系統或緩存,甚至會同時進行操作。
適配器
適配器是連接應用程序核心和外部接口的橋梁。它負責將外部請求轉換為應用程序核心可以理解的格式,并將核心的響應轉換為外部接口可以接受的格式。
適配器也分為兩種:
- 入站適配器:通常就是對外的 RestAPI,通過調用入站端口來處理外部的請求,也可以是消息隊列的消費者,進行一些事件的監聽,來處理異步業務,當接收到消息時也是調用入站端口來進行處理。
- 出站適配器:出站適配器實現出站接口,調用外部的服務來實現一個完整的業務邏輯,出站適配器也可以是消息隊列的生產者。
當要將數據保存到數據庫中時,適配器從接口定義的數據格式中獲取數據,并將其轉換為可以寫入數據庫的內容,重要的是,無論在適配器中怎么變化,核心域和接口不會發生變化。這就非常有用,將應用程序的核心邏輯和外部存儲隔離開了。
正是由于端口和適配器的存在,程序變得穩定和容易變化。
為什么叫六邊形架構?
為什么叫六邊形架構?而不是三角形、圓形、正方形呢?
目前沒有明確的理由說明為什么是六邊形,而不是其他的形狀。或許只是因為六邊形比較好看。又或許,一個小的六邊形代表這一個模塊,一個系統有很多這種模塊組成,模塊之間有輸入輸出的交互,就像蜂窩一樣。
而蜂窩正好是六邊形的。
六邊形架構的特點
通過六邊形架構,應用程序核心成為了架構的中心,具有清晰的邊界和職責,可以獨立于外部接口進行測試和演進。外部接口和適配器負責處理與外部系統的交互,使應用程序核心保持獨立和可復用。主要有以下特點:
- 高內聚和低耦合:應用程序核心獨立于外部依賴,使得不同部分的修改不會對其他部分產生影響,提高了代碼的可維護性。
- 可測試性:應用程序核心可以輕松地進行單元測試,因為它不依賴于具體的外部接口或技術細節。
- 可擴展性:通過添加新的適配器,可以很容易地與新的外部系統進行集成,而不會對應用程序核心產生影響。
六邊形架構的原則
當我們談論六邊形架構時,會涉及到幾個核心原則。這些原則指導我們持續優化軟件架構,使系統保持其整體的穩定性。
- 分離關注點:六邊形架構將系統劃分為不同的層次,每個層次都有其特定的職責和關注點。這種分離使得每個組件可以專注于自身的任務,降低了耦合性,提高了模塊的可復用性和可測試性。
- 內外部分離:六邊形架構將系統劃分為內部和外部兩個六邊形,分別代表核心業務邏輯和外部接口。內部六邊形負責處理核心業務邏輯,而外部六邊形則負責處理業務整合和外部系統的交互。這種內外部分離的設計使得系統更容易擴展和適應變化。
- 依賴注入:六邊形架構鼓勵使用依賴注入來管理組件之間的依賴關系。通過依賴注入,組件的依賴關系可以在運行時進行配置,而不是在編譯時固定。這樣可以實現組件之間的松耦合,并且方便進行替換和測試。
- 接口驅動:六邊形架構強調基于接口編程,通過定義清晰的接口和協議來促進組件之間的通信。接口的使用讓各層之間解耦,又便于擴展。
- 測試驅動:六邊形架構鼓勵在開發過程中采用測試驅動開發(TDD)的方法。通過編寫測試用例來定義組件的行為,然后逐步實現和改進組件以滿足測試的要求。這種測試驅動的開發方法有助于保證系統的質量和穩定性。
根據這些原則,可以發現,這些就是在文章開頭提到的那些面向對象的原則,通過六邊形架構的包裝后,更具備實操性。
和 DDD 、微服務的關系
在網上查六邊形架構的資料,六邊形架構往往都跟 DDD 、微服務在一起被提及,但他們之間其實沒有很必然的聯系。
就像微服務和 DDD 一樣,也沒有必然聯系,因為:
- DDD 中子域和限界上下文的概念可以對應到微服務中的服務。
- 微服務中一個服務可以由一個團隊進行開發,DDD 的一個領域模型也是建議由一個獨立的團隊負責。
所以,微服務和領域驅動開發(DDD)常常會一起提及,在學習的時候,也會兩種一起學,互相配合能夠更好地落地。
如果說,微服務是架構風格、DDD 是架構設計方法、那么六邊形架構就是一種具體的指導編碼的架構實踐。
一些資料
VS 的 HexagonalX 擴展。
在 VS 中可以安裝六邊形架構的擴展,安裝后在創建項目時就會多出六邊形架構的項目類型可供選擇。
幾個 Github 上的示例項目和文章:
https://github.com/alesimoes/hexagonal-clean-architecture。
https://github.com/ivanpaulovich/clean-architecture-manga。
https://blog.allegro.tech/2020/05/hexagonal-architecture-by-example.html。