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在微服务中使用领域事件
 
来源:51cto 发布于:2017-7-17
来自于要资料   166 次浏览     评价:      
 

稍微回想一下计算机硬件的工作原理我们便不难发现,整个计算机的工作过程其实就是一个对事件的处理过程。当你点击鼠标、敲击键盘或者插上U盘时,计算机便以中断的形式处理各种外部事件。在软件开发领域,事件驱动架构(Event Driven Architecture,EDA)早已被开发者用于各种实践,典型的应用场景比如浏览器对用户输入的处理、消息机制以及SOA。最近几年重新进入开发者视野的响应式编程(Reactive Programming)更是将事件作为该编程模型中的一等公民。可见,“事件”这个概念一直在计算机科学领域中扮演着重要的角色。

认识领域事件

领域事件(Domain Events)是领域驱动设计(Domain Driven Design,DDD)中的一个概念,用于捕获我们所建模的领域中所发生过的事情。领域事件本身也作为通用语言(Ubiquitous Language)的一部分成为包括领域专家在内的所有项目成员的交流用语。比如,在用户注册过程中,我们可能会说“当用户注册成功之后,发送一封欢迎邮件给客户。”,此时的“用户已经注册”便是一个领域事件。

当然,并不是所有发生过的事情都可以成为领域事件。一个领域事件必须对业务有价值,有助于形成完整的业务闭环,也即一个领域事件将导致进一步的业务操作。举个咖啡厅建模的例子,当客户来到前台时将产生“客户已到达”的事件,如果你关注的是客户接待,比如需要为客户预留位置等,那么此时的“客户已到达”便是一个典型的领域事件,因为它将用于触发下一步——“预留位置”操作;但是如果你建模的是咖啡结账系统,那么此时的“客户已到达”便没有多大存在的必要——你不可能在用户到达时就立即向客户要钱对吧,而”客户已下单“才是对结账系统有用的事件。

在微服务(Microservices)架构实践中,人们大量地借用了DDD中的概念和技术,比如一个微服务应该对应DDD中的一个限界上下文(Bounded Context);在微服务设计中应该首先识别出DDD中的聚合根(Aggregate Root);还有在微服务之间集成时采用DDD中的防腐层(Anti-Corruption Layer, ACL);我们甚至可以说DDD和微服务有着天生的默契。更多有关DDD的内容,请参考笔者的另一篇文章或参考《领域驱动设计》及《实现领域驱动设计》。

在DDD中有一条原则:一个业务用例对应一个事务,一个事务对应一个聚合根,也即在一次事务中,只能对一个聚合根进行操作。但是在实际应用中,我们经常发现一个用例需要修改多个聚合根的情况,并且不同的聚合根还处于不同的限界上下文中。比如,当你在电商网站上买了东西之后,你的积分会相应增加。这里的购买行为可能被建模为一个订单(Order)对象,而积分可以建模成账户(Account)对象的某个属性,订单和账户均为聚合根,并且分别属于订单系统和账户系统。显然,我们需要在订单和积分之间维护数据一致性,然而在同一个事务中同时更新两者又违背了DDD设计原则,并且此时需要在两个不同的系统之间采用重量级的分布式事务(Distributed Transactioin,也叫XA事务或者全局事务)。另外,这种方式还在订单系统和账户系统之间产生了强耦合。通过引入领域事件,我们可以很好地解决上述问题。

总的来说,领域事件给我们带来以下好处:

  1. 解耦微服务(限界上下文)
  2. 帮助我们深入理解领域模型
  3. 提供审计和报告的数据来源
  4. 迈向事件溯源(Event Sourcing)和CQRS等

还是以上面的电商网站为例,当用户下单之后,订单系统将发出一个“用户已下单”的领域事件,并发布到消息系统中,此时下单便完成了。账户系统订阅了消息系统中的“用户已下单”事件,当事件到达时进行处理,提取事件中的订单信息,再调用自身的积分引擎(也有可能是另一个微服务)计算积分,最后更新用户积分。可以看到,此时的订单系统在发送了事件之后,整个用例操作便结束了,根本不用关心是谁收到了事件或者对事件做了什么处理。事件的消费方可以是账户系统,也可以是任何一个对事件感兴趣的第三方,比如物流系统。由此,各个微服务之间的耦合关系便解开了。值得注意的一点是,此时各个微服务之间不再是强一致性,而是基于事件的最终一致性。

事件风暴(Event Storming)

事件风暴是一项团队活动,旨在通过领域事件识别出聚合根,进而划分微服务的限界上下文。在活动中,团队先通过头脑风暴的形式罗列出领域中所有的领域事件,整合之后形成最终的领域事件集合,然后对于每一个事件,标注出导致该事件的命令(Command),再然后为每个事件标注出命令发起方的角色,命令可以是用户发起,也可以是第三方系统调用或者是定时器触发等。最后对事件进行分类整理出聚合根以及限界上下文。事件风暴还有一个额外的好处是可以加深参与人员对领域的认识。需要注意的是,在事件风暴活动中,领域专家是必须在场的。

创建领域事件

领域事件应该回答“什么人什么时候做了什么事情”这样的问题,在实际编码中,可以考虑采用层超类型(Layer Supertype)来包含事件的某些共有属性:

public abstract class Event {
private final UUID id;
private final DateTime createdTime;
public Event() {
this.id = UUID.randomUUID();
this.createdTime = new DateTime();
}
}

可以看到,领域事件还包含了ID,但是该ID并不是实体(Entity)层面的ID概念,而是主要用于事件追溯和日志。另外,由于领域事件描述的是过去发生的事情,我们应该将领域事件建模成不可变的(Immutable)。从DDD概念上讲,领域事件更像一种特殊的值对象(Value Object)。对于上文中提到的咖啡厅例子,创建“客户已到达”事件如下:

public final class CustomerArrivedEvent extends Event {
private final int customerNumber;
public CustomerArrivedEvent(int customerNumber) {
super();
this.customerNumber = customerNumber;
}
}

在这个CustomerArrivedEvent事件中,除了继承自Event的属性外,还自定义了一个与该事件密切关联的业务属性——客户人数(customerNumber)——这样后续操作便可预留相应数目的座位了。另外,我们将所有属性以及CustomerArrivedEvent本身都声明成了final,并且不向外暴露任何可能修改这些属性的方法,这样便保证了事件的不变性。

发布领域事件

在使用领域事件时,我们通常采用“发布-订阅”的方式来集成不同的模块或系统。在单个微服务内部,我们可以使用领域事件来集成不同的功能组件,比如在上文中提到的“用户注册之后向用户发送欢迎邮件”的例子中,注册组件发出一个事件,邮件发送组件接收到该事件后向用户发送邮件。

在微服务内部使用领域事件时,我们不一定非得引入消息中间件(比如ActiveMQ等)。还是以上面的“注册后发送欢迎邮件”为例,注册行为和发送邮件行为虽然通过领域事件集成,但是他们依然发生在同一个线程中,并且是同步的。另外需要注意的是,在限界上下文之内使用领域事件时,我们依然需要遵循“一个事务只更新一个聚合根”的原则,违反之往往意味着我们对聚合根的拆分是错的。即便确实存在这样的情况,也应该通过异步的方式(此时需要引入消息中间件)对不同的聚合根采用不同的事务,此时可以考虑使用后台任务。

除了用于微服务的内部,领域事件更多的是被用于集成不同的微服务,如上文中的“电商订单”例子。

通常,领域事件产生于领域对象中,或者更准确的说是产生于聚合根中。在具体编码实现时,有多种方式可用于发布领域事件。

一种直接的方式是在聚合根中直接调用发布事件的Service对象。以上文中的“电商订单”为例,当创建订单时,发布“订单已创建”领域事件。此时可以考虑在订单对象的构造函数中发布事件:

public class Order {
public Order(EventPublisher eventPublisher) {
//create order
//…
eventPublisher.publish(new OrderPlacedEvent());
}
}

注:为了把焦点集中在事件发布上,我们对Order对象做了简化,Order对象本身在实际编码中不具备参考性。

可以看到,为了发布OrderPlacedEvent事件,我们需要将Service对象EventPublisher传入,这显然是一种API污染,即Order作为一个领域对象只需要关注和业务相关的数据,而不是诸如EventPublisher这样的基础设施对象。 另一种方法是由NServiceBus的创始人Udi Dahan提出来的,即在领域对象中通过调用EventPublisher上的静态方法发布领域事件:

public class Order {
public Order() {
//create order
//...
EventPublisher.publish(new OrderPlacedEvent());
}
}

这种方法虽然避免了API污染,但是这里的publish()静态方法将产生副作用,对Order对象的测试带来了难处。此时,我们可以采用“在聚合根中临时保存领域事件”的方式予以改进:

public class Order {
private List<Event> events;
public Order() {
//create order
//...
events.add(new OrderPlacedEvent());
}
public List<Event> getEvents() {
return events;
}
public void clearEvents() {
events.clear();
}
}

在测试Order对象时,我们便你可以通过验证events集合保证Order对象在创建时的确发布了OrderPlacedEvent事件:

@Test
public void shouldPublishEventWhenCreateOrder() {
Order order = new Order();
List<Event> events = order.getEvents();
assertEquals(1, events.size());
Event event = events.get(0);
assertTrue(event instanceof OrderPlacedEvent);
}

在这种方式中,聚合根对领域事件的保存只能是临时的,在对该聚合根操作完成之后,我们应该将领域事件发布出去并及时清空events集合。可以考虑在持久化聚合根时进行这样的操作,在DDD中即为资源库(Repository):

public class OrderRepository {
private EventPublisher eventPublisher;
public void save(Order order) {
//save the order
//...
List<Event> events = order.getEvents();
events.forEach(event -> eventPublisher.publish(event));
order.clearEvents();
}
}

除此之外,还有一种与“临时保存领域事件”相似的做法是“在聚合根方法中直接返回领域事件”,然后在Repository中进行发布。这种方式依然有很好的可测性,并且开发人员不用手动清空先前的事件集合,不过还是得记住在Repository中将事件发布出去。另外,这种方式不适合创建聚合根的场景,因为此时的创建过程既要返回聚合根本身,又要返回领域事件。

这种方式也有不好的地方,比如它要求开发人员在每次更新聚合根时都必须记得清空events集合,忘记这么做将为程序带来严重的bug。不过虽然如此,这依然是笔者比较推荐的方式。

业务操作和事件发布的原子性

虽然在不同聚合根之间我们采用了基于领域事件的最终一致性,但是在业务操作和事件发布之间我们依然需要采用强一致性,也即这两者的发生应该是原子的,要么全部成功,要么全部失败,否则最终一致性根本无从谈起。以上文中“订单积分”为例,如果客户下单成功,但是事件发送失败,下游的账户系统便拿不到事件,导致最终客户的积分并不增加。

要保证业务操作和事件发布之间的原子性,最直接的方法便是采用XA事务,比如Java中的JTA,这种方式由于其重量级并不被人们所看好。但是,对于一些对性能要求不那么高的系统,这种方式未尝不是一个选择。一些开发框架已经能够支持独立于应用服务器的XA事务管理器(如Atomikos 和Bitronix),比如Spring Boot作为一个微服务框架便提供了对Atomikos和Bitronix的支持。

如果JTA不是你的选项,那么可以考虑采用事件表的方式。这种方式首先将事件保存到聚合根所在的数据库中,由于事件表和聚合根表同属一个数据库,整个过程只需要一个本地事务就能完成。然后,在一个单独的后台任务中读取事件表中未发布的事件,再将事件发布到消息中间件中。

这种方式需要注意两个问题,第一个是由于发布了事件之后需要将表中的事件标记成“已发布”状态,即依然涉及到对数据库的操作,因此发布事件和标记“已发布”之间需要原子性。当然,此时依旧可以采用XA事务,但是这违背了采用事件表的初衷。一种解决方法是将事件的消费方创建成幂等的,即消费方可以多次消费同一个事件。这个过程大致为:整个过程中事件发送和数据库更新采用各自的事务管理,此时有可能发生的情况是事件发送成功而数据库更新失败,这样在下一次事件发布操作中,由于先前发布过的事件在数据库中依然是“未发布”状态,该事件将被重新发布到消息系统中,导致事件重复,但由于事件的消费方是幂等的,因此事件重复不会存在问题。

另外一个需要注意的问题是持久化机制的选择。其实对于DDD中的聚合根来说,NoSQL是相比于关系型数据库更合适的选择,比如用MongoDB的Document保存聚合根便是种很自然的方式。但是多数NoSQL是不支持ACID的,也就是说不能保证聚合更新和事件发布之间的原子性。还好,关系型数据库也在向NoSQL方向发展,比如新版本的PostgreSQL(版本9.4)和MySQL(版本5.7)已经能够提供具备NoSQL特征的JSON存储和基于JSON的查询。此时,我们可以考虑将聚合根序列化成JSON格式的数据进行保存,从而避免了使用重量级的ORM工具,又可以在多个数据之间保证ACID,何乐而不为?

总结

领域事件主要用于解耦微服务,此时各个微服务之间将形成最终一致性。事件风暴活动有助于我们对微服务进行拆分,并且有助于我们深入了解某个领域。领域事件作为已经发生过的历史数据,在建模时应该将其创建为不可变的特殊值对象。存在多种方式用于发布领域事件,其中“在聚合中临时保存领域事件”的方式是值得推崇的。另外,我们需要考虑到聚合更新和事件发布之间的原子性,可以考虑使用XA事务或者采用单独的事件表。为了避免事件重复带来的问题,最好的方式是将事件的消费方创建为幂等的。

   
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