整洁软件架构

原文地址：http://blog.8thlight.com/uncle-bob/2012/08/13/the-clean-architecture.html

这篇文章是Bob大叔在2012年8月分写的，现在读来依然带感。首先，大叔说自己这几年来看过各种各样的系统架构的想法，从中学到了很多东西，这就是他写这篇文章的原始素材。这些架构思想包括，但不限于：

• Alistair Cockburn提出的六角架构，Steve Freeman和Nat Pryce的《Growing Object Oriented Software》一书中就使用了这种架构。
• Jefferey Palermo的洋葱环形架构
• Bob大叔自己2011年提出的"Screaming Architecture"
• James Coplien和Trygve Reenskaug提出的DCI(Data, Context and Interaction）架构
• Ivar Jacobson在《面向对象工程》一书提出的BCE（Boundary Control Entity）架构

所有的这些架构在细节上虽然各有不同，但是它们在大方向上却有很多相似性。它们诞生的目的都是一样的，就是隔离出不同的关注点；它们的解决方法也一致，就是通过分层架构；它们都至少有一层表示业务逻辑，一层表示接口。基于这些架构的系统有如下的特点：

• 独立于技术框架之外，技术框架只是支撑架构的工具，而不是让架构去适应技术框架的各种限制。
• 可测试性高，业务逻辑可以在没有UI，DB，服务器等任何外部元素下进行测试。
• UI隔离性高，UI的变化不会影响到系统的其他部分。
• DB隔离，可以很容易的在各种DB之间切换。
• 业务逻辑独立，不受任何外在世界变化的影响。

把所有这些观点都揉进一张图里的话，大概就是下面这个样子：


依赖规则
上图中，每一个圆环代表软件系统的一个方面，总的来说，外环越多，软件越复杂。外环是软件的实现方式和展现形式。内环则是基础的业务逻辑策略。

维持整个圆环的最重要的规则就是依赖原则；这个原则的要求是所有的源代码依赖只能从外向内，内环的代码不能依赖任何的外环的代码。这其中包括外环的类，方法，参数，甚至是数据格式。总之，任何外环的代码改变都不太应该影响到内环的代码。

实体层

实体层封装了基础的业务逻辑，基本上就是定义实体，实现实体定义上应该提供的方法。实体层可以是一堆对象，甚至就一个对象，也可以是一堆数据和方法。这一层是最少受外在改变影响的。比方说，在页面导航方式或者说安全验证方式上的改动，就不应该影响到实体层。事实上，任何操作方式的变化都不应该影响到实体层的代码。

用例层
这一层主要封装的针对应用的业务逻辑，它覆盖实现了当前软件系统的所有用例。这一层主要做的事情就是组织整个系统的业务流，通过调用实体层中各个实体的方法来实现用例需求。对于用例层来说，其依赖于实体层提供的方法，但是不希望用例层的改动不应该影响到实体层，应该只是调用不同的实体层方法，或者按不同的顺序调用。 同样的，用例层应该也不应受外在UI，框架的变化影响。只有当用例或者实体层发生变化时，才需要改动用例层。

适口适配层
这一层的主要作用就是提供一系列的接口适配器，把数据从用例层和实体层最习惯的格式转换为外部用户（DB，Web页面）最方便使用的格式。大叔甚至说，整个MVC架构都可以放到这一层里面，View和Controller本来就属于这一层，而Model层则只是用于和用例层传递数据。因为这一层的作用是数据结构的转换，但是需要注意是的这一层是不对外环的对象做任何依赖的，比方说，适配层需要把用例的数据持久化到数据库，那么该层就会承担起把用例的数据转化为最方便持久化的格式，比方说SQL，但是本层不会去关心具体存储到那个数据库中，本层的任何代码都不应该对某个特定的数据库产生依赖。当然，除了内环转外环，还可能有外环转内环的接口适配。

框架和驱动层
这一层主要就是包括所有支撑系统的框架和工具了。比方说，DB，Web框架等等。这一层除了把框架装配到接口上，基本上只需要写很少的代码，但是这一层会涉及到很多的细节，Web是细节，具体使用哪个数据是细节 ，当然也是改动最为频繁的一层。

只能有四层？
当然不是，上面的洋葱图只是一个简图。没有规定只能有四层，或者只能用这四层。但是，我们必须遵守依赖原则。系统越往内走，抽象层次越高，越往外抽象层次越低，会涉及更多的细节的东西。

跨越圆环边界
在洋葱图的右下角，大叔画了一幅跨越圆环边界的示例图，图中的控制流程，发起于Controller，然后在用例层转了一圈，最后在Presenter中结束。在这个示例中，用例层需要调用Presenter以完成这个流程，但是用例层不能直接调用Presenter的方法，因为这样会破坏依赖原则。对于这样的矛盾，常用的解决方案是依赖倒转，像在Java世界，就可以通过在用例层定义接口，Controller，Presenter去具体实现这些接口，这样用例层就不用知道外环的状况，而外环则根据自己的需要去实现响应的接口就行了。如例图中的Use Case Output Port.

数据跨越边界
通常情况下，跨越边界的数据就是一些简单的数据结构，你可以视情况使用最简单的数据结构或者简单的DTO。不管怎样都好，但是当数据需要跨越边界时，必须注意不要破坏依赖原则，不要直接传递外层实体，不要传递数据库表记录，不要传递任何和外环有关联的数据结构。因此，数据跨越边界传输时，需要有2个原则，一是以最方便内层使用的方式，第二就是不要使用对外环有任何依赖的格式。

结论
遵从上面提到的原则并不困难，但是却会为你避免很多头疼的问题。通过把软件架构分层，并遵从依赖原则，那么你构建的系统将会非常容易测试。同时，当系统的外环构件已经过时时，系统可以以最小的成本对其进行技术栈升级，这样可以避免很多遗留系统技术栈无法升级的弊病。