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《Java应用架构设计:模块化模式与OSGi》读书笔记

seanHai / 2132人阅读

摘要:本书概括以软件系统为例,重点讲解了应用架构中的物理设计问题,即如何将软件系统拆分为模块化系统。容器独立模块不依赖于具体容器,采用轻量级容器,如独立部署模块可独立部署可用性模式发布接口暴露外部配置使用独立的配置文件用于不同的上下文。

本文为读书笔记,对书中内容进行重点概括,并将书中的模块化结合微服务、Java9 Jigsaw谈谈理解。

本书概括

以Java软件系统为例,重点讲解了应用架构中的物理设计问题,即如何将软件系统拆分为模块化系统。所以内容组织包括为什么需要模块化,围绕如何实现模块化讲述了模块化模式,最后在模块化基础上使用OSGi技术实现动态模块化。

内容总结 模块化定义

先谈谈应用架构的逻辑设计和物理设计。
逻辑设计是关于语言结构的,指类、方法之间的关系,组织结构。物理设计是关于软件中的物理实体,即部署单元和他们之间的关系,是关于如何将系统拆分为模块系统的。

模块定义:
软件模块是独立可部署的、可管理的、进程内可重用的、无状态的软件单元。可管理即模块可以安装、卸载和更新。
在Java中,模块就是jar包
与分布式服务不同的是,这里的模块是进程内重用,需要与想用其功能的进程一起部署,而服务是一次部署被多个client使用。

模块化的理由

仅关注高层抽象是不够的,只强调代码质量也是不够的,模块化能填补高层架构与底层代码之间的空白,增加设计的灵活性,帮助实现高适应性、高可维护性的系统架构。

模块是内聚的,变化将局限在模块的实现细节中,即能封装变化,所以能减小复杂性,降低维护成本。

模块化提供了指导和规律,让我们可以在最小化依赖的同时又能最大化重用的潜能,帮助我们平衡模块的重量级和粒度。这里粒度指一个系统要拆分的各个部分的范围大小,重量级指模块对其他环境依赖的程度。最大化重用会使得可用复杂化,设计软件时,围绕模块的重量级和粒度的权衡是很重要的因素,对系统的模块化都是与项目上下文相关并且要符合当时的情况。一些特定级别的重用已经很成熟了,如ORM框架,Netty框架等。

跨应用重用是服务的最佳用武之地,但通常是粗粒度的,即所做的事情超出我们的需要,如果需要跨应用重用一些需要的行为呢?没有模块的情况下,我们的选择是将其暴露为服务或者复制类的代码,两者都不理想,模块化就是另一种选择,在粒度上,模块是比服务更小的单元且是部署单元。

模块化模式

基本模式

管理关系:设计模块之间的关系

模块重用:强调模块级别的重用

模块内聚:模块的行为应该只服务于一个目的

依赖模式

非循环关系:模块之间的关系非循环依赖

等级化模块:模块关系是等级化的,物理分层旨在为组成应用的分层创建多个模块,更多是与职责相关,而等级与理解系统的结构和关系更为密切,比分层更为细粒度,一个分层可能会有多个等级。

物理分层:模块关系不影响物理分层,如展现、领域、DAO。

容器独立:模块不依赖于具体容器,采用轻量级容器,如Spring

独立部署:模块可独立部署

可用性模式

发布接口:暴露API

外部配置:使用独立的配置文件用于不同的上下文。外部化配置增加了模块的重用行,但降低的易用性。如一个提供连接池的模块,user,password通过配置文件配置而不是硬编码在模块中,这就方便重用,但会使得易用性降低,因为使用之前必须配置对应的上下文

默认实现:为模块接口提供默认实现,并提供扩展机制,默认实现有助于在重用和易用之间取得平衡。如dubbo的扩展点机制

模块门面:为底层细粒度模块创建一个门面,提供高层API协调一组细粒度模块的行为

扩展性模式

抽象化模块:依赖于抽象而不是具体,典型的例子如通过Spring注入具体实现,bean里面依赖的属性是接口

实现工厂:通过实现工厂建立适当的对象引用,如Spring的装配

分离抽象:将抽象类与实现类放在各自的模块中,从而能用新的实现替换已有的实现,帮助创建灵活和可扩展的系统

通用模式

就近异常:异常定义应该接近抛出他们的模块

等级化构建:按照模块的等级构建

测试模块:每个模块应该有一个对应的测试模块

模块化与OSGi

OSGi是Java平台中的动态模块系统,定义了一个模块化单元,称之为bundle,是一个jar文件。bundle会在同一个JVM中进行部署和交互,在进程内跨bundle交互,并且可动态部署bundle。
OSGi只是提供一个运行时环境,使得在Java平台中实现模块化成为可能。

书中好词好句

自上而下的架构

架构的目标是减少变化的成本和影响

软件倾向于随着时间变得腐化,随着时间流逝,变化会悄然发生并以难以预料的方式考验着设计

技术债用来描述为了满足进度或用户期望而做出的设计让步,与财务债一样,也需要支付利息,在将来的开发中要付出额外的努力。我们可以选择继续支付利息或用更好的设计重构来偿还本金,尽管偿还本金需要成本,但是会降低将来要支付的利息。

复杂性阻止我们以优雅的方式使软件系统适应需求的变化。

最大化重用会使得可用复杂化。即软件模块的可重用性越高,则其易用性越差。

模块化与微服务

通过上文的描述,我们已经了解了模块化思想,那与如今的微服务是什么关系呢?
微服务也是可独立部署于容器的,每个微服务仅关注于完成一件任务并很好地完成该任务,每个任务代表着一个小的业务能力。各个微服务之间通过轻量级协议(RESTful API接口, 轻量级消息机制)交互通信。与模块化强调的进程内重用不同,微服务属于分布式服务,通过RPC协议在进程间重用。

相似点:
两者都是可独立部署的,重视逻辑的可复用性,强调一个大的软件系统需要拆分为各个部分,保持高内聚低耦合,实现更好的软件架构。

个人理解:
微服务架构更胜一筹于模块化架构思想。提出模块化架构的本书(中文版)发版于2013年,微服务的概念源于2014年,两者目的相似,现如今已有大量企业对已有系统进行改造或实施微服务架构,开发人员对微服务的认知逐渐深入,大的市场环境已经采用了微服务架构。又微服务已经是一个较小且完整的业务部署单元,不会将其拆分为多个模块化单元在同一进程中部署,就算拆分也是将其拆分为更细粒度的微服务。

虽然实施微服务需要具备完善的基础设施,如容器化、服务注册发现、配置管理、监控等DevOps开发运维一体化设施,但随着应用云化的日益普及,相关设施不断完善,如SpringCloud,其实施的门槛已经较低了。

且动态模块化技术如OSGi尚未普及,所以,个人认为微服务架构比模块化架构更优。

模块化与Java9 Jigsaw

Java 9Java 平台模块化项目(Jigsaw )参考 https://mp.weixin.qq.com/s/Sr...

参考

微服务相关:
https://www.ibm.com/developer...
https://martinfowler.com/micr...

个人博客:https://my.oschina.net/hebaod...

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