18 | 基于DDD的微服务设计实例

为了更好地理解 DDD 的设计流程,这篇文章会用一个项目来带你了解 DDD 的战略设计和战术设计,走一遍从领域建模到微服务设计的全过程,一起掌握 DDD 的主要设计流程和关键点。

项目基本信息

项目的目标是实现在线请假和考勤管理。功能描述如下:

  1. 请假人填写请假单提交审批,根据请假人身份、请假类型和请假天数进行校验,根据审批规则逐级递交上级审批,逐级核批通过则完成审批,否则审批不通过退回申请人。
  2. 根据考勤规则,核销请假数据后,对考勤数据进行校验,输出考勤统计。

战略设计

战略设计是根据用户旅程分析,找出领域对象和聚合根,对实体和值对象进行聚类组成聚合,划分限界上下文,建立领域模型的过程。

战略设计采用的方法是事件风暴,包括:产品愿景、场景分析、领域建模和微服务拆分等几个主要过程。

战略设计阶段建议参与人员:领域专家、业务需求方、产品经理、架构师、项目经理、开发经理和测试经理。

1. 产品愿景

产品愿景是对产品顶层价值设计,对产品目标用户、核心价值、差异化竞争点等信息达成一致,避免产品偏离方向。事件风暴时,所有参与者针对每一个要点,在贴纸上写出自己的意见,贴到白板上。事件风暴主持者会对每个贴纸,讨论并对发散的意见进行收敛和统一,形成下面的产品愿景图。

我们把这个产品愿景图整理成一段文字就是:为了满足内外部人员,他们的在线请假、自动考勤统计和外部人员管理的需求,我们建设这个在线请假考勤系统,它是一个在线请假平台,可以自动考勤统计。它可以同时支持内外网请假,同时管理内外部人员请假和定期考勤分析,而不像 HR 系统,只管理内部人员,且只能内网使用。我们的产品内外网皆可使用,可实现内外部人员无差异管理。

通过产品愿景分析,项目团队统一了系统名称——在线请假考勤系统,明确了项目目标和关键功能,与竞品(HR)的关键差异以及自己的优势和核心竞争力等。

产品愿景分析对于初创系统明确系统建设重点,统一团队建设目标和建立通用语言是很有价值的。但如果你的系统目标和需求非常清晰,这一步可以忽略。

2. 场景分析

场景分析是从用户视角出发,探索业务领域中的典型场景,产出领域中需要支撑的场景分类、用例操作以及不同子域之间的依赖关系,用以支撑领域建模。

项目团队成员一起用事件风暴分析请假和考勤的用户旅程。根据不同角色的旅程和场景分析,尽可能全面地梳理从前端操作到后端业务逻辑发生的所有操作、命令、领域事件以及外部依赖关系等信息。

下面我就以请假和人员两个场景作为示例。

第一个场景:请假

用户:请假人

  • 请假人登录系统:从权限微服务获取请假人信息和权限数据,完成登录认证。
  • 创建请假单:打开请假页面,选择请假类型和起始时间,录入请假信息。保存并创建请假单,提交请假审批。
  • 修改请假单:查询请假单,打开请假页面,修改请假单,提交请假审批。
  • 提交审批:获取审批规则,根据审批规则,从人员组织关系中获取审批人,给请假单分配审批人。

第二个场景:审批

用户:审批人

  • 审批人登录系统:从权限微服务获取审批人信息和权限数据,完成登录认证。
  • 获取请假单:获取审批人名下请假单,选择请假单。
  • 审批:填写审批意见。
  • 逐级审批:如果还需要上级审批,根据审批规则,从人员组织关系中获取审批人,给请假单分配审批人。重复以上 4 步。
  • 最后审批人完成审批。

完成审批后,产生请假审批已通过领域事件。后续有两个进一步的业务操作:发送请假审批已通过的通知,通知邮件系统告知请假人;将请假数据发送到考勤以便核销。

 

下面这个图是人员组织关系场景分析结果图,详细的分析过程以及考勤的场景分析就不描述了。

 

3. 领域建模

领域建模是通过对业务和问题域进行分析,建立领域模型。向上通过限界上下文指导微服务边界设计,向下通过聚合指导实体对象设计。

领域建模是一个收敛的过程,分三步:

  • 第一步找出领域实体和值对象等领域对象;
  • 第二步找出聚合根,根据实体、值对象与聚合根的依赖关系,建立聚合;
  • 第三步根据业务及语义边界等因素,定义限界上下文。

下面我们就逐步详细讲解一下。

第一步:找出实体和值对象等领域对象

根据场景分析,分析并找出发起或产生这些命令或领域事件的实体和值对象,将与实体或值对象有关的命令和事件聚集到实体。下面这个图是分析后的实体与命令的关系。通过分析,我们找到了:请假单、审批意见、审批规则、人员、组织关系、刷卡明细、考勤明细以及考勤统计等实体和值对象。 

第二步:定义聚合

定义聚合前,先找出聚合根。从上面的实体中,我们可以找出“请假单”和“人员”两个聚合根。然后找出与聚合根紧密依赖的实体和值对象。我们发现审批意见、审批规则和请假单紧密关联,组织关系和人员紧密关联。

找出这些实体的关系后,我们发现还有刷卡明细、考勤明细和考勤统计,这几个实体没有聚合根。这种情形在领域建模时你会经常遇到,对于这类场景我们需要分情况特殊处理。

刷卡明细、考勤明细和考勤统计这几个实体,它们之间相互独立,找不出聚合根,不是富领域模型,但它们一起完成考勤业务逻辑,具有很高的业务内聚性。我们将这几个业务关联紧密的实体,放在一个考勤聚合内。在微服务设计时,我们依然采用 DDD 的设计和分析方法。由于没有聚合根来管理聚合内的实体,我们可以用传统的方法来管理实体。

经过分析,我们建立了请假、人员组织关系和考勤三个聚合。其中请假聚合有请假单、审批意见实体和审批规则等值对象。人员组织关系聚合有人员和组织关系等实体。考勤聚合有刷卡明细、考勤明细和考勤统计等实体。 

第三步:定义限界上下文

由于人员组织关系聚合与请假聚合,共同完成请假的业务功能,两者在请假的限界上下文内。考勤聚合则单独构成考勤统计限界上下文。因此我们为业务划分请假和考勤统计两个限界上下文,建立请假和考勤两个领域模型。

4. 微服务的拆分

理论上一个限界上下文就可以设计为一个微服务,但还需要综合考虑多种外部因素,比如:职责单一性、敏态与稳态业务分离、非功能性需求(如弹性伸缩、版本发布频率和安全等要求)、软件包大小、团队沟通效率和技术异构等非业务要素。

在这个项目,我们划分微服务主要考虑职责单一性原则。因此根据限界上下文就可以拆分为请假和考勤两个微服务。其中请假微服务包含人员组织关系和请假两个聚合,考勤微服务包含考勤聚合。

到这里,战略设计就结束了。通过战略设计,我们建立了领域模型,划分了微服务边界。下一步就是战术设计了,也就是微服务设计。下面我们以请假微服务为例,讲解其设计过程。

战术设计

战术设计是根据领域模型进行微服务设计的过程。这个阶段主要梳理微服务内的领域对象,梳理领域对象之间的关系,确定它们在代码模型和分层架构中的位置,建立领域模型与微服务模型的映射关系,以及服务之间的依赖关系。

战术设计阶段建议参与人员:领域专家、产品经理、架构师、项目经理、开发经理和测试经理等。

战术设计包括以下两个阶段:分析微服务领域对象和设计微服务代码结构。

1. 分析微服务领域对象

领域模型有很多领域对象,但是这些对象带有比较重的业务属性。要完成从领域模型到微服务的落地,还需要进一步的分析和设计。在事件风暴基础上,我们进一步细化领域对象以及它们的关系,补充事件风暴可能遗漏的业务和技术细节。

我们分析微服务内应该有哪些服务?服务的分层?应用服务由哪些服务组合和编排完成?领域服务包括哪些实体和实体方法?哪个实体是聚合根?实体有哪些属性和方法?哪些对象应该设计为值对象等。 

服务的识别和设计

事件风暴的命令是外部的一些操作和业务行为,也是微服务对外提供的能力。它往往与微服务的应用服务或者领域服务对应。我们可以将命令作为服务识别和设计的起点。具体步骤如下:

  • 根据命令设计应用服务,确定应用服务的功能,服务集合,组合和编排方式。服务集合中的服务包括领域服务或其它微服务的应用服务。
  • 根据应用服务功能要求设计领域服务,定义领域服务。这里需要注意:应用服务可能是由多个聚合的领域服务组合而成的。
  • 根据领域服务的功能,确定领域服务内的实体以及功能。
  • 设计实体基本属性和方法。

另外,我们还要考虑领域事件的异步化处理。

我以提交审批这个动作为例,来说明服务的识别和设计。

提交审批的大体流程是:

  • 根据请假类型和时长,查询请假审批规则,获取下一步审批人的角色。
  • 根据审批角色从人员组织关系中查询下一审批人。
  • 为请假单分配审批人,并将审批规则保存至请假单。
  • 通过分析,我们需要在应用层和领域层设计以下服务和方法。

应用层:提交审批应用服务。

领域层:领域服务有查询审批规则、修改请假流程信息服务以及根据审批规则查询审批人服务,分别位于请假和人员组织关系聚合。请假单实体有修改请假流程信息方法,审批规则值对象有查询审批规则方法。人员实体有根据审批规则查询审批人方法。下图是我们分析出来的服务以及它们之间的依赖关系。

服务的识别和设计过程就是这样了,我们再来设计一下聚合内的对象。

聚合中的对象

在请假单聚合中,聚合根是请假单。请假单经多级审核后,会产生多条审批意见,为了方便查询,我们可以将审批意见设计为实体。请假审批通过后,会产生请假审批通过的领域事件,因此还会有请假事件实体。请假聚合有以下实体:审批意见(记录审批人、审批状态和审批意见)和请假事件实体。

我们再来分析一下请假单聚合的值对象。请假人和下一审批人数据来源于人员组织关系聚合中的人员实体,可设计为值对象。人员类型、请假类型和审批状态是枚举值类型,可设计为值对象。确定请假审批规则后,审批规则也可作为请假单的值对象。请假单聚合将包含以下值对象:请假人、人员类型、请假类型、下一审批人、审批状态和审批规则。

综上,我们就可以画出请假聚合对象关系图了。 

在人员组织关系聚合中,我们可以建立人员之间的组织关系,通过组织关系类型找到上级审批领导。它的聚合根是人员,实体有组织关系(包括组织关系类型和上级审批领导),其中组织关系类型(如项目经理、处长、总经理等)是值对象。上级审批领导来源于人员聚合根,可设计为值对象。人员组织关系聚合将包含以下值对象:组织关系类型、上级审批领导。

综上,我们又可以画出人员组织关系聚合对象关系图了。 

微服务内的对象清单

在确定各领域对象的属性后,我们就可以设计各领域对象在代码模型中的代码对象(包括代码对象的包名、类名和方法名),建立领域对象与代码对象的一一映射关系了。根据这种映射关系,相关人员可快速定位到业务逻辑所在的代码位置。在经过以上分析后,我们在微服务内就可以分析出如下图的对象清单。 

2. 设计微服务代码结构

根据 DDD 的代码模型和各领域对象所在的包、类和方法,我们可以定义出请假微服务的代码结构,设计代码对象。

应用层代码结构

应用层包括:应用服务、DTO 以及事件发布相关代码。在 LeaveApplicationService 类内实现与聚合相关的应用服务,在 LoginApplicationService 封装外部微服务认证和权限的应用服务。

这里提醒一下:如果应用服务逻辑复杂的话,一个应用服务就可以构建一个类,这样可以避免一个类的代码过于庞大,不利于维护。 

领域层代码结构

领域层包括一个或多个聚合的实体类、事件实体类、领域服务以及工厂、仓储相关代码。一个聚合对应一个聚合代码目录,聚合之间在代码上完全隔离,聚合之间通过应用层协调。

请假微服务领域层包含请假和人员两个聚合。人员和请假代码都放在各自的聚合所在目录结构的代码包中。如果随着业务发展,人员相关功能需要从请假微服务中拆分出来,我们只需将人员聚合代码包稍加改造,独立部署,即可快速发布为人员微服务。到这里,微服务内的领域对象,分层以及依赖关系就梳理清晰了。微服务的总体架构和代码模型也基本搭建完成了。

后续的工作

1. 详细设计

在完成领域模型和微服务设计后,我们还需要对微服务进行详细的设计。主要设计以下内容:实体属性、数据库表和字段、实体与数据库表映射、服务参数规约及功能实现等。

2. 代码开发和测试

开发人员只需要按照详细的设计文档和功能要求,找到业务功能对应的代码位置,完成代码开发就可以了。代码开发完成后,开发人员要编写单元测试用例,基于挡板模拟依赖对象完成服务测试。

总结

今天我们通过在线请假考勤项目,把 DDD 设计过程完整地走了一遍。

DDD 战略设计从事件风暴开始,然后我们要找出实体等领域对象,找出聚合根构建聚合,划分限界上下文,建立领域模型。

战术设计从事件风暴的命令开始,识别和设计服务,建立各层服务的依赖关系,设计微服务内的实体和值对象,找出微服务中所有的领域对象,并建立领域对象与代码对象的映射关系。

这样就可以很好地指导项目团队进行微服务开发和测试了。

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