在微服務中使用領域事件

作者：無知者云 2017-07-10 10:51:21

最近幾年重新進入開發者視野的響應式編程（Reactive Programming）更是將事件作為該編程模型中的一等公民。可見，“事件”這個概念一直在計算機科學領域中扮演著重要的角色。

稍微回想一下計算機硬件的工作原理我們便不難發現，整個計算機的工作過程其實就是一個對事件的處理過程。當你點擊鼠標、敲擊鍵盤或者插上U盤時，計算機便以中斷的形式處理各種外部事件。在軟件開發領域，事件驅動架構（Event Driven Architecture，EDA）早已被開發者用于各種實踐，典型的應用場景比如瀏覽器對用戶輸入的處理、消息機制以及SOA。最近幾年重新進入開發者視野的響應式編程（Reactive Programming）更是將事件作為該編程模型中的一等公民。可見，“事件”這個概念一直在計算機科學領域中扮演著重要的角色。

認識領域事件

領域事件（Domain Events）是領域驅動設計（Domain Driven Design，DDD）中的一個概念，用于捕獲我們所建模的領域中所發生過的事情。領域事件本身也作為通用語言（Ubiquitous Language）的一部分成為包括領域專家在內的所有項目成員的交流用語。比如，在用戶注冊過程中，我們可能會說“當用戶注冊成功之后，發送一封歡迎郵件給客戶。”，此時的“用戶已經注冊”便是一個領域事件。

當然，并不是所有發生過的事情都可以成為領域事件。一個領域事件必須對業務有價值，有助于形成完整的業務閉環，也即一個領域事件將導致進一步的業務操作。舉個咖啡廳建模的例子，當客戶來到前臺時將產生“客戶已到達”的事件，如果你關注的是客戶接待，比如需要為客戶預留位置等，那么此時的“客戶已到達”便是一個典型的領域事件，因為它將用于觸發下一步——“預留位置”操作；但是如果你建模的是咖啡結賬系統，那么此時的“客戶已到達”便沒有多大存在的必要——你不可能在用戶到達時就立即向客戶要錢對吧，而”客戶已下單“才是對結賬系統有用的事件。

在微服務（Microservices）架構實踐中，人們大量地借用了DDD中的概念和技術，比如一個微服務應該對應DDD中的一個限界上下文（Bounded Context）；在微服務設計中應該首先識別出DDD中的聚合根（Aggregate Root）；還有在微服務之間集成時采用DDD中的防腐層（Anti-Corruption Layer, ACL）；我們甚至可以說DDD和微服務有著天生的默契。更多有關DDD的內容，請參考筆者的另一篇文章或參考《領域驅動設計》及《實現領域驅動設計》。

在DDD中有一條原則：一個業務用例對應一個事務，一個事務對應一個聚合根，也即在一次事務中，只能對一個聚合根進行操作。但是在實際應用中，我們經常發現一個用例需要修改多個聚合根的情況，并且不同的聚合根還處于不同的限界上下文中。比如，當你在電商網站上買了東西之后，你的積分會相應增加。這里的購買行為可能被建模為一個訂單（Order）對象，而積分可以建模成賬戶（Account）對象的某個屬性，訂單和賬戶均為聚合根，并且分別屬于訂單系統和賬戶系統。顯然，我們需要在訂單和積分之間維護數據一致性，然而在同一個事務中同時更新兩者又違背了DDD設計原則，并且此時需要在兩個不同的系統之間采用重量級的分布式事務（Distributed Transactioin，也叫XA事務或者全局事務）。另外，這種方式還在訂單系統和賬戶系統之間產生了強耦合。通過引入領域事件，我們可以很好地解決上述問題。

總的來說，領域事件給我們帶來以下好處：

解耦微服務（限界上下文）

幫助我們深入理解領域模型

提供審計和報告的數據來源

邁向事件溯源（Event Sourcing）和CQRS等

還是以上面的電商網站為例，當用戶下單之后，訂單系統將發出一個“用戶已下單”的領域事件，并發布到消息系統中，此時下單便完成了。賬戶系統訂閱了消息系統中的“用戶已下單”事件，當事件到達時進行處理，提取事件中的訂單信息，再調用自身的積分引擎（也有可能是另一個微服務）計算積分，***更新用戶積分。可以看到，此時的訂單系統在發送了事件之后，整個用例操作便結束了，根本不用關心是誰收到了事件或者對事件做了什么處理。事件的消費方可以是賬戶系統，也可以是任何一個對事件感興趣的第三方，比如物流系統。由此，各個微服務之間的耦合關系便解開了。值得注意的一點是，此時各個微服務之間不再是強一致性，而是基于事件的最終一致性。

事件風暴（Event Storming）

事件風暴是一項團隊活動，旨在通過領域事件識別出聚合根，進而劃分微服務的限界上下文。在活動中，團隊先通過頭腦風暴的形式羅列出領域中所有的領域事件，整合之后形成最終的領域事件集合，然后對于每一個事件，標注出導致該事件的命令（Command），再然后為每個事件標注出命令發起方的角色，命令可以是用戶發起，也可以是第三方系統調用或者是定時器觸發等。***對事件進行分類整理出聚合根以及限界上下文。事件風暴還有一個額外的好處是可以加深參與人員對領域的認識。需要注意的是，在事件風暴活動中，領域專家是必須在場的。

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創建領域事件

領域事件應該回答“什么人什么時候做了什么事情”這樣的問題，在實際編碼中，可以考慮采用層超類型(Layer Supertype)來包含事件的某些共有屬性：

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，領域事件還包含了ID，但是該ID并不是實體（Entity）層面的ID概念，而是主要用于事件追溯和日志。另外，由于領域事件描述的是過去發生的事情，我們應該將領域事件建模成不可變的（Immutable）。從DDD概念上講，領域事件更像一種特殊的值對象（Value Object）。對于上文中提到的咖啡廳例子，創建“客戶已到達”事件如下：

public final class CustomerArrivedEvent extends Event {
    private final int customerNumber;

    public CustomerArrivedEvent(int customerNumber) {
        super();
        this.customerNumber = customerNumber;
    }
}

在這個CustomerArrivedEvent事件中，除了繼承自Event的屬性外，還自定義了一個與該事件密切關聯的業務屬性——客戶人數（customerNumber）——這樣后續操作便可預留相應數目的座位了。另外，我們將所有屬性以及CustomerArrivedEvent本身都聲明成了final，并且不向外暴露任何可能修改這些屬性的方法，這樣便保證了事件的不變性。

發布領域事件

在使用領域事件時，我們通常采用“發布-訂閱”的方式來集成不同的模塊或系統。在單個微服務內部，我們可以使用領域事件來集成不同的功能組件，比如在上文中提到的“用戶注冊之后向用戶發送歡迎郵件”的例子中，注冊組件發出一個事件，郵件發送組件接收到該事件后向用戶發送郵件。

在微服務內部使用領域事件時，我們不一定非得引入消息中間件（比如ActiveMQ等）。還是以上面的“注冊后發送歡迎郵件”為例，注冊行為和發送郵件行為雖然通過領域事件集成，但是他們依然發生在同一個線程中，并且是同步的。另外需要注意的是，在限界上下文之內使用領域事件時，我們依然需要遵循“一個事務只更新一個聚合根”的原則，違反之往往意味著我們對聚合根的拆分是錯的。即便確實存在這樣的情況，也應該通過異步的方式（此時需要引入消息中間件）對不同的聚合根采用不同的事務，此時可以考慮使用后臺任務。

除了用于微服務的內部，領域事件更多的是被用于集成不同的微服務，如上文中的“電商訂單”例子。

通常，領域事件產生于領域對象中，或者更準確的說是產生于聚合根中。在具體編碼實現時，有多種方式可用于發布領域事件。

一種直接的方式是在聚合根中直接調用發布事件的Service對象。以上文中的“電商訂單”為例，當創建訂單時，發布“訂單已創建”領域事件。此時可以考慮在訂單對象的構造函數中發布事件：

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

注：為了把焦點集中在事件發布上，我們對Order對象做了簡化，Order對象本身在實際編碼中不具備參考性。

可以看到，為了發布OrderPlacedEvent事件，我們需要將Service對象EventPublisher傳入，這顯然是一種API污染，即Order作為一個領域對象只需要關注和業務相關的數據，而不是諸如EventPublisher這樣的基礎設施對象。另一種方法是由NServiceBus的創始人Udi Dahan提出來的，即在領域對象中通過調用EventPublisher上的靜態方法發布領域事件：

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

這種方法雖然避免了API污染，但是這里的publish()靜態方法將產生副作用，對Order對象的測試帶來了難處。此時，我們可以采用“在聚合根中臨時保存領域事件”的方式予以改進：

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();

    }
}

在測試Order對象時，我們便你可以通過驗證events集合保證Order對象在創建時的確發布了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);
}

在這種方式中，聚合根對領域事件的保存只能是臨時的，在對該聚合根操作完成之后，我們應該將領域事件發布出去并及時清空events集合。可以考慮在持久化聚合根時進行這樣的操作，在DDD中即為資源庫（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，還有一種與“臨時保存領域事件”相似的做法是“在聚合根方法中直接返回領域事件”，然后在Repository中進行發布。這種方式依然有很好的可測性，并且開發人員不用手動清空先前的事件集合，不過還是得記住在Repository中將事件發布出去。另外，這種方式不適合創建聚合根的場景，因為此時的創建過程既要返回聚合根本身，又要返回領域事件。

這種方式也有不好的地方，比如它要求開發人員在每次更新聚合根時都必須記得清空events集合，忘記這么做將為程序帶來嚴重的bug。不過雖然如此，這依然是筆者比較推薦的方式。

業務操作和事件發布的原子性

雖然在不同聚合根之間我們采用了基于領域事件的最終一致性，但是在業務操作和事件發布之間我們依然需要采用強一致性，也即這兩者的發生應該是原子的，要么全部成功，要么全部失敗，否則最終一致性根本無從談起。以上文中“訂單積分”為例，如果客戶下單成功，但是事件發送失敗，下游的賬戶系統便拿不到事件，導致最終客戶的積分并不增加。

要保證業務操作和事件發布之間的原子性，最直接的方法便是采用XA事務，比如Java中的JTA，這種方式由于其重量級并不被人們所看好。但是，對于一些對性能要求不那么高的系統，這種方式未嘗不是一個選擇。一些開發框架已經能夠支持獨立于應用服務器的XA事務管理器（如Atomikos 和Bitronix），比如Spring Boot作為一個微服務框架便提供了對Atomikos和Bitronix的支持。

如果JTA不是你的選項，那么可以考慮采用事件表的方式。這種方式首先將事件保存到聚合根所在的數據庫中，由于事件表和聚合根表同屬一個數據庫，整個過程只需要一個本地事務就能完成。然后，在一個單獨的后臺任務中讀取事件表中未發布的事件，再將事件發布到消息中間件中。

這種方式需要注意兩個問題，***個是由于發布了事件之后需要將表中的事件標記成“已發布”狀態，即依然涉及到對數據庫的操作，因此發布事件和標記“已發布”之間需要原子性。當然，此時依舊可以采用XA事務，但是這違背了采用事件表的初衷。一種解決方法是將事件的消費方創建成冪等的，即消費方可以多次消費同一個事件。這個過程大致為：整個過程中事件發送和數據庫更新采用各自的事務管理，此時有可能發生的情況是事件發送成功而數據庫更新失敗，這樣在下一次事件發布操作中，由于先前發布過的事件在數據庫中依然是“未發布”狀態，該事件將被重新發布到消息系統中，導致事件重復，但由于事件的消費方是冪等的，因此事件重復不會存在問題。

另外一個需要注意的問題是持久化機制的選擇。其實對于DDD中的聚合根來說，NoSQL是相比于關系型數據庫更合適的選擇，比如用MongoDB的Document保存聚合根便是種很自然的方式。但是多數NoSQL是不支持ACID的，也就是說不能保證聚合更新和事件發布之間的原子性。還好，關系型數據庫也在向NoSQL方向發展，比如新版本的PostgreSQL(版本9.4)和MySQL（版本5.7）已經能夠提供具備NoSQL特征的JSON存儲和基于JSON的查詢。此時，我們可以考慮將聚合根序列化成JSON格式的數據進行保存，從而避免了使用重量級的ORM工具，又可以在多個數據之間保證ACID，何樂而不為？

總結

領域事件主要用于解耦微服務，此時各個微服務之間將形成最終一致性。事件風暴活動有助于我們對微服務進行拆分，并且有助于我們深入了解某個領域。領域事件作為已經發生過的歷史數據，在建模時應該將其創建為不可變的特殊值對象。存在多種方式用于發布領域事件，其中“在聚合中臨時保存領域事件”的方式是值得推崇的。另外，我們需要考慮到聚合更新和事件發布之間的原子性，可以考慮使用XA事務或者采用單獨的事件表。為了避免事件重復帶來的問題，***的方式是將事件的消費方創建為冪等的。

責任編輯：張子龍來源：博客園

微服務領域事件 Microservices

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在微服務中使用領域事件