【架构与设计】常见微服务分层架构的区别和落地实践

作者：京东科技 康志兴

前言

从强调内外隔离的六边形架构，逐渐发展衍生出的层层递进、注重领域模型的洋葱架构，再到和 DDD 完美契合的整洁架构。架构风格的不断演进，其实就是为了适应软件需求越来越复杂的特点。

可以看到，越现代的架构风格越倾向于清晰的职责定位，且让领域模型成为架构的核心。

基于这些架构风格，在软件架构设计过程中又有非常多的架构分层模型。

传统三层架构

传统服务通常使用三层架构：

•门面层： 作为服务暴露的入口，处理所有的外部请求。部分情况下，门面层甚至不需要单独定义对象而是直接使用服务层的实体定义。

•服务层： 作为核心业务层，包含所有业务逻辑。并对基础层能力进行简单组合提供一定的能力复用。通常服务层会进行实体定义来防止下层对象体直接暴露给外部服务，导致底层任何变化都有可能直接传递到外部，非常不稳定。

•基础层： 用来存放 dao 和外部 rpc 服务的封装，二者可以拆分为不同的 module，也可合二为一，以不同 package 进行隔离。

三层架构特点就是简单，适用于一些无复杂业务场景的小型应用，或者“数据不可变”作为基础原则的 DOP（面向数据编程）服务。

但是当业务场景稍微复杂一些、调用层级较多时，可复用性、可维护性就都非常差了，很多代码都耦合在一起，牵一发动全身。

DDD 架构

DDD 架构可以看做是整洁架构的一种实现，分层职责如下：

•适配层： 用来做外部不同端请求的适配器，隔离不同端的协议差异，包装不同端不同样式的响应体。

•应用层： 用例、任务入口、消息队列监听均在这一层，可以理解为业务流程的入口，通过聚合根的构造执行相应的命令操作。

•领域服务层： 包含核心的领域服务定义，并定义了 gateway 来做一层依赖倒置，使基础设施层仅做实现。

•基础设施层包含一切基础能力：数据库、ES、远程调用封装等等。

优点

•核心稳定： 领域模型在依赖链上是顶层角色，不依赖任何其他模块，所以极其稳定。其他任何业务域、存储、边缘能力的变化都不会对领域模型造成影响。

•敏捷： 适合不同团队一起开发和维护而不会产生冲突。

•可拆分： 当有届上下文随着演进逐渐膨胀时，很容易拆分成微服务。

•可扩展： 添加新的功能非常简单，从而使得开发人员能够更快的部署和调整。

•可演进： 良好的可测试性带来非常低的重构成本，不会随着不断迭代导致项目成为难以修改的“大泥球”。

如此多的优点自然带来明确的缺点

•专业性要求较高： 需要对业务、架构原则理解深刻的人员进行设计和维护，不恰当的领域模型将使后续迭代极为痛苦。

•开发成本高： 复杂的架构设计，更多的架构分层，自然带来代码行数的指数级增长。尤其是项目前期的开发任务变得异常繁重。

•不再适合简单的业务场景： 实现一个简单的 CRUD 显得过于复杂。

•改变决策困难： 尝试使用整洁架构需要和团队的管理层和其他成员达成一致，这往往需要非常强大的说服力。如果在架构演进过程中想切换回其他架构模式也十分困难，几乎是整个项目级别的重构工作。

简单的微服务分层架构

基于六边形架构规范的接口适配原则和防腐理念，同时借鉴了 CQRS 模式的优点，我们定义了一个简单的微服务分层架构。

骨架 Maven 坐标：

<groupId>com.jdt.open</groupId><artifactId>simple-microservices-layered-architecture-archetype</artifactId><version>1.4.0</version>

分层定义：

•门面层： 作为程序的入口，通过包隔离来存放 JSF 服务、Rest 服务、定时任务和 MQ 消费，其中对外提供服务的接口定义存放在单独的 api 包中。该层的请求定义命名以 Request 结尾，响应体命名以 Response 结尾。

•领域服务层： 每一个领域服务存放在单独的 module 中，并通过单独的 api 包对外暴露能力。该层的命令请求定义命名以 Command 结尾，查询请求定义命名以 Query 结尾，响应体命名以 Dto 结尾。

•基础设施层： 存放数据库、ES、远程调用服务的封装。该层的持久化数据定义命名以 Po 结尾。远程命令服务入参命名以 RpcCommand 结尾，远程查询服务入参命名以 RpcQuery 结尾，响应体命名以 RpcDto 结尾。

最佳实践

1.命令服务必须访问领域服务层，允许简单查询直接调用基础设施层。

2.参数校验、请求出入参日志、审计日志记录、TraceID 预埋、异常处理等非核心业务能力均由公共组件（参考： Open-Lab组件包 ）完成，减少项目内部的边缘能力代码。

3.由于在门面层进行统一的异常处理，非必要时无需在项目中进行大面积的 try-catch，让代码更清爽。

4.实际开发过程中，门面层、领域服务层和基础设施层均有各自的实体定义，跨层调用的对象体转换使用MapStruct组件来减少手写映射代码的工作量。

5.数据层使用Fluent-Mybatis，最大好处是减少后期迭代中，数据对象增减字段时修改 Mapper 的成本。

优点

1. 开发效率

简单的业务开发过程中，相比较书写核心业务逻辑，更多的工作量几乎都是来自处理跨层调用时对象转换和 Mapper 定义，通过 MapStruct 和 Fluent-Mybatis 等组件的使用（也许再加上 GitHub Copilot😁），编写一个实体的增删改查接口基本在 5 分钟内搞定，省下来的时间可以多走读两遍代码或者多写几个分支的测试用例，也算是降本增效了。

2. 服务隔离

通过 module 隔离不同的领域服务，降低不同领域服务之间的耦合程度。

3. 外部服务防腐

远程调用统一封装在基础设施层中，降低外部变化对系统内部的影响。

缺点

1.基础设施层的实体作为顶层依赖

由于对基础设施层的依赖没有通过 api 包进行隔离，所以基础设施层的对象会直接暴露在领域服务层和门面层。对此可以通过使用 ArchUnit 组件进行架构防腐（参考： ArchKeeper ）。

如果需要定义完善的领域实体充血模型，建议参考 DDD 架构定义 gateway 层来进行基础设施层的依赖倒置。

最后

软件工程的方方面面都遵循一个最基本的道理：没有银弹，架构分层模型更是如此，每一种都有各自优缺点，所以请根据不同的业务场景，并遵循简单、可演进这两个重要的架构原则选择合适的架构分层模型即可。

架构不只是工作，更是一门艺术。