《Java應用架構設計:模塊化模式與OSGi》讀書筆記

seanHai 發(fā)布于2019-08-16 10:56 / 2138人閱讀

摘要：本書概括以軟件系統(tǒng)為例，重點講解了應用架構中的物理設計問題，即如何將軟件系統(tǒng)拆分為模塊化系統(tǒng)。容器獨立模塊不依賴于具體容器，采用輕量級容器，如獨立部署模塊可獨立部署可用性模式發(fā)布接口暴露外部配置使用獨立的配置文件用于不同的上下文。

本文為讀書筆記，對書中內容進行重點概括，并將書中的模塊化結合微服務、Java9 Jigsaw談談理解。

本書概括

以Java軟件系統(tǒng)為例，重點講解了應用架構中的物理設計問題，即如何將軟件系統(tǒng)拆分為模塊化系統(tǒng)。所以內容組織包括為什么需要模塊化，圍繞如何實現模塊化講述了模塊化模式，最后在模塊化基礎上使用OSGi技術實現動態(tài)模塊化。

內容總結 模塊化定義

先談談應用架構的邏輯設計和物理設計。
邏輯設計是關于語言結構的，指類、方法之間的關系，組織結構。物理設計是關于軟件中的物理實體，即部署單元和他們之間的關系，是關于如何將系統(tǒng)拆分為模塊系統(tǒng)的。

模塊定義：
軟件模塊是獨立可部署的、可管理的、進程內可重用的、無狀態(tài)的軟件單元。可管理即模塊可以安裝、卸載和更新。
在Java中，模塊就是jar包。
與分布式服務不同的是，這里的模塊是進程內重用，需要與想用其功能的進程一起部署，而服務是一次部署被多個client使用。

模塊化的理由

僅關注高層抽象是不夠的，只強調代碼質量也是不夠的，模塊化能填補高層架構與底層代碼之間的空白，增加設計的靈活性，幫助實現高適應性、高可維護性的系統(tǒng)架構。

模塊是內聚的，變化將局限在模塊的實現細節(jié)中，即能封裝變化，所以能減小復雜性，降低維護成本。

模塊化提供了指導和規(guī)律，讓我們可以在最小化依賴的同時又能最大化重用的潛能，幫助我們平衡模塊的重量級和粒度。這里粒度指一個系統(tǒng)要拆分的各個部分的范圍大小，重量級指模塊對其他環(huán)境依賴的程度。最大化重用會使得可用復雜化，設計軟件時，圍繞模塊的重量級和粒度的權衡是很重要的因素，對系統(tǒng)的模塊化都是與項目上下文相關并且要符合當時的情況。一些特定級別的重用已經很成熟了，如ORM框架，Netty框架等。

跨應用重用是服務的最佳用武之地，但通常是粗粒度的，即所做的事情超出我們的需要，如果需要跨應用重用一些需要的行為呢？沒有模塊的情況下，我們的選擇是將其暴露為服務或者復制類的代碼，兩者都不理想，模塊化就是另一種選擇，在粒度上，模塊是比服務更小的單元且是部署單元。

模塊化模式

基本模式

管理關系：設計模塊之間的關系

模塊重用：強調模塊級別的重用

模塊內聚：模塊的行為應該只服務于一個目的

依賴模式

非循環(huán)關系：模塊之間的關系非循環(huán)依賴

等級化模塊：模塊關系是等級化的，物理分層旨在為組成應用的分層創(chuàng)建多個模塊，更多是與職責相關，而等級與理解系統(tǒng)的結構和關系更為密切，比分層更為細粒度，一個分層可能會有多個等級。

物理分層：模塊關系不影響物理分層，如展現、領域、DAO。

容器獨立：模塊不依賴于具體容器，采用輕量級容器，如Spring

獨立部署：模塊可獨立部署

可用性模式

發(fā)布接口：暴露API

外部配置：使用獨立的配置文件用于不同的上下文。外部化配置增加了模塊的重用行，但降低的易用性。如一個提供連接池的模塊，user，password通過配置文件配置而不是硬編碼在模塊中，這就方便重用，但會使得易用性降低，因為使用之前必須配置對應的上下文

默認實現：為模塊接口提供默認實現，并提供擴展機制，默認實現有助于在重用和易用之間取得平衡。如dubbo的擴展點機制

模塊門面：為底層細粒度模塊創(chuàng)建一個門面，提供高層API協調一組細粒度模塊的行為

擴展性模式

抽象化模塊：依賴于抽象而不是具體，典型的例子如通過Spring注入具體實現，bean里面依賴的屬性是接口

實現工廠：通過實現工廠建立適當的對象引用，如Spring的裝配

分離抽象：將抽象類與實現類放在各自的模塊中，從而能用新的實現替換已有的實現，幫助創(chuàng)建靈活和可擴展的系統(tǒng)

通用模式

就近異常：異常定義應該接近拋出他們的模塊

等級化構建：按照模塊的等級構建

測試模塊：每個模塊應該有一個對應的測試模塊

模塊化與OSGi

OSGi是Java平臺中的動態(tài)模塊系統(tǒng)，定義了一個模塊化單元，稱之為bundle，是一個jar文件。bundle會在同一個JVM中進行部署和交互，在進程內跨bundle交互，并且可動態(tài)部署bundle。
OSGi只是提供一個運行時環(huán)境，使得在Java平臺中實現模塊化成為可能。

書中好詞好句

自上而下的架構

架構的目標是減少變化的成本和影響

軟件傾向于隨著時間變得腐化，隨著時間流逝，變化會悄然發(fā)生并以難以預料的方式考驗著設計

技術債用來描述為了滿足進度或用戶期望而做出的設計讓步，與財務債一樣，也需要支付利息，在將來的開發(fā)中要付出額外的努力。我們可以選擇繼續(xù)支付利息或用更好的設計重構來償還本金，盡管償還本金需要成本，但是會降低將來要支付的利息。

復雜性阻止我們以優(yōu)雅的方式使軟件系統(tǒng)適應需求的變化。

最大化重用會使得可用復雜化。即軟件模塊的可重用性越高，則其易用性越差。

模塊化與微服務

通過上文的描述，我們已經了解了模塊化思想，那與如今的微服務是什么關系呢？
微服務也是可獨立部署于容器的，每個微服務僅關注于完成一件任務并很好地完成該任務，每個任務代表著一個小的業(yè)務能力。各個微服務之間通過輕量級協議(RESTful API接口, 輕量級消息機制）交互通信。與模塊化強調的進程內重用不同，微服務屬于分布式服務，通過RPC協議在進程間重用。

相似點：
兩者都是可獨立部署的，重視邏輯的可復用性，強調一個大的軟件系統(tǒng)需要拆分為各個部分，保持高內聚低耦合，實現更好的軟件架構。

個人理解:
微服務架構更勝一籌于模塊化架構思想。提出模塊化架構的本書（中文版）發(fā)版于2013年，微服務的概念源于2014年，兩者目的相似，現如今已有大量企業(yè)對已有系統(tǒng)進行改造或實施微服務架構，開發(fā)人員對微服務的認知逐漸深入，大的市場環(huán)境已經采用了微服務架構。又微服務已經是一個較小且完整的業(yè)務部署單元，不會將其拆分為多個模塊化單元在同一進程中部署，就算拆分也是將其拆分為更細粒度的微服務。

雖然實施微服務需要具備完善的基礎設施，如容器化、服務注冊發(fā)現、配置管理、監(jiān)控等DevOps開發(fā)運維一體化設施，但隨著應用云化的日益普及，相關設施不斷完善，如SpringCloud，其實施的門檻已經較低了。

且動態(tài)模塊化技術如OSGi尚未普及，所以，個人認為微服務架構比模塊化架構更優(yōu)。

模塊化與Java9 Jigsaw

Java 9Java 平臺模塊化項目（Jigsaw ）參考 https://mp.weixin.qq.com/s/Sr...

參考

微服務相關：
https://www.ibm.com/developer...
https://martinfowler.com/micr...

個人博客：https://my.oschina.net/hebaod...

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