系统架构之高可扩展系统设计与实现

可扩展性是衡量架构设计的一个因素，也经常被开发者提到。但是，一个系统要设计出比较好的可扩展性是有一定难度的，而且可扩展性体现在不同层次上，有大的可扩展性，也有小的可扩展性，本文从可扩展的本质出发，通过平时常用的框架来印证，最后通过实际案例说明如何设计高可扩展性系统。

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一、可扩展的本质是什么？

可扩展的意思是在面对变化时，用最少的代价去实现，平时我们听得最多的是面向抽象 (接口) 编程，如果只是把这里的抽象理解成接口，那么就有些狭隘了，抽象是通式通法，而接口只是其中一个，所以在谈可扩展实现之前一定要讲清楚可扩展的本质是什么，连本质都不知道，怎么提出系统性解决方案。

1.1 扩展的本质

扩展的本质就是占位符，明确告诉你这里被占了，具体谁占了不清楚。那么问题来了：占位符到底是什么？它是怎么表达的？又要如何实现的？如果可以把这三个问题理清楚，就可以想到很多可扩展性方案，而不再是单一的面向接口编程。

• 占位符到底是什么：占位符仅仅是一个标识，标志这里会有变化，一句话可以概括：凡是可以表达变化的就是占位符，然而具体的变化实现又没有给出，真正体现了做什么和怎么做的分离。

• 占位符怎么表达：要回答这个标识是用什么来表达，变量、接口、配置项…这些都可以表达占位符，变量能被赋值同一类型的数据；接口可以有不同的实现；配置项也可以被赋予不同的值…所以，实现可扩展的思路一下就打开了。

• 如何实现：再往深层次思考，实现一个接口，如何在执行时动态找到实现类？如果把这个问题想清楚，在实际中实现可扩展又会有一套系统性解决方案。整个过程就两点：识别和执行，识别的意思就是要找到对应目标，接下来就是执行。

综上，到这里可能已经有自己应对可扩展的方法，上面已经给了从不同角度看可扩展性的示例，接下来就是系统化提出应对可扩展的方法。

结论一：扩展的本质就是占位符，凡是可以表达变化的就是占位符。

1.2 应对可扩展的方法

先给出应对可扩展的方法：规范、识别、注册、使用，这 4 点都是从上面可推导出来的，下面一一进行详细说明。

• 规范：规范是从占位符推导出来的，既然是标志有变化，一定要遵循一定的规范表达，否则别人是不知道的，如接口，就是很直接地表达这里是有变化的，具体的实现还不知道；变量天然地表达这里是变化的数据。

• 识别：有了规范定义之后，接下来就是识别，之前为什么可扩展一直对我们来讲很虚，那是因为规范和识别都是系统帮我们做的，我们只是知道而没有真正实践。规范是定义，识别是找出有哪些实现了规范。

• 注册：识别出来之后，就要把信息存储起来，可以存储在本地，也可以存储在远程，如果存储在远程就是一个注册的过程，这里的注册就是存储的意思。简单理解就是识别出来之后要集中管理。

• 使用：使用就很简单，找到具体实现并执行逻辑处理。

上面四个单词看起来简单，除了使用是终极目标外，其它三个都是抽象的表达，比如规范如何定义、怎么识别、如何注册？通过上面的表述可以看到具体要怎么实践，这里再总结下：

• 规范如何去定义：凡是可以表达变化的就能用它来定义，常见的有配置项、变量、接口、注解等；

• 怎么去识别：这个要具体去看如何定义规范，如配置项的变化有一个监听变化；注解是要扫描类来识别 annotation；

• 如何去注册：如果系统的交互只是一个，那么存储在本地就行，如果系统的交互是多个，那么要注册到一个注册中心上去。

结论二：应对可扩展的方法：规范、识别、注册、使用。

1.3 扩展的经典案例

此处使用一个经典案例来说明可扩展性，并从其原理上印证上述方法。

在 Java 中，SPI 对于大部分人来讲并不陌生，最典型的加载数据库驱动就是通过 SPI 来实现的。如果你看了 SPI 的原理，再去看上面写的，会感觉两个思路很相似。

SPI 有它的规范，要到指定目录下加载对应文件；找到文件后进行解析、识别并加载；最后就是使用。整个流程能印证上面所提到的：规范、识别、注册、使用。所以，方法的提出有一个点就是从具体案例中进行抽象，提炼共性的东西，再去推演其它案例看能不能也满足。

二、可扩展性系统实践之路

此处以优惠券业务平台为例讲解可扩展性系统设计与实现，在上一篇文章中已经讲了优惠券系统是一个平台型的业务系统，要做到业务与业务的隔离、业务与平台的隔离。

2.1 识别变化

经过整体分析之后，已经确定大业务流程：建券、发券、用券、退券，以及对应的子流程，接下来就是要分析出哪些内容会变化。

比较明显的变化就是领券、用券门槛的变化，因为不同业务线有不同的限制条件，有的要限制不同人群，有的要限制领取次数…已经认别了变化接下来就是要处理这些变化。

结论三：找扩展点就是找系统经常变化的地方。

2.2 处理变化的常见手段

2.2.1 野蛮处理

一个最简单的处理，就是在代码中写 if else，它的特点是简单直接上线，不足的点长期下去，系统会变得很难维护、可扩展性较差。

   if(productId = ProductEnum.A){       // 具体的处理   }else if(productId = ProductEnum.B){      // 具体的处理   }else if(productId = ProductEnum.C){      // 具体的处理   }else{      ......   }

这种代码放到现在，很多系统还是这么做的，而且是在业务发展初期最喜欢用这种野蛮处理方式，搞上去就能直接上线，快速支持业务。

2.2.2 面向接口设计

对上面野蛮方式的一个常见处理就是面向接口设计，抽象出一个限制条件检查的接口，不同的业务线有对应的实现，通过配置指定业务线下所有的实现，将这些实现放到一个映射中，在程序执行过程中，通过业务线就可以执行所有的接口实现类并依次执行。

     List<Rule> ruleList = RuleFacotry.getByProductId(prodcutId);

这种方法比第一种明显要好，体现了一定的可扩展性，新加一个规则限制，重新实现接口就行，然后在配置项中加上这个新的实现，代码的改动量也还好。它有一个明显的问题就是每次新加一个实现就要发布上线，有没有办法不发布上线就能满足目的呢？有，就是下面提到的一类可扩展性设计的方法。

2.3 一类可扩展性设计的方法

再来明确一下目标：系统具备可扩展性和不发布系统就能实现新增功能。

还是使用上面说的方法：规范、认别、注册、使用，下面结合这个具体的案例来说明。

• 规范：这里是用接口来作为规范描述限制条件，包含入参和出参，这里有一个开放平台，实现了一个接口后就可以提交代码。

• 识别：在建优惠券时，会加载业务线有哪些业务规则实现，在领取、使用时可以进行配置选择，此时只是插入一个变量标识使用某个限制条件 (如限人群，这个实现的逻辑可能会变化，通过变量名来标识变化)。

• 注册：系统在执行的过程中，发现有限制条件的变量名，拿这个变量名从开放平台中拉取具体的实现存储在本地 (有一个缓存时间，具体的过期时间依业务考虑，我们取的是 30 分钟)。

• 执行：拿到具体的实现后，依次执行。

再整理下流程步骤，让大家更进一步掌握该设计方法：

• 在开放平台提交限制条件接口的实现代码，有限制人群的实现、限制领取券次数…

• 在开放平台提交之后，会入库存储，数据库里会存储一个业务线对应的多个限制实现。

• 创建优惠券时，会加载业务下的限制规则，通过配置选择具体要使用到的限制规则 (相同业务线下的不同优惠券可以有不同的规则限制)，配置选择后，会在规范字段中存储规则实现的 id(规则实现可能会变化，会有多次提交)，所以这里存储的是 id，在执行的时候可以拿到这个 id。

• 在领券、用券时，会检查规则限制有哪些，通过 id 列表从远程开放平台拉取具体实现，把 java 代码拉下来之后就可以编译，并存储到本地或者集群缓存中。

• 最后就是执行具体的实现逻辑。

结合这张图看就会清晰很多，整体的业务平台架构比较清晰，分为开放平台、配置平台、业务平台和数据平台，一个新业务方接进来很简单，简单配置下就可以使用。

三、小结

本篇文章主要讲可扩展性系统的设计与实现，从可扩展的本质讲起，可扩展的本质就是占位符，凡是可表达变化的都可以称之为占位符，常见的有变量、接口、配置项、注解等，然后提出应对可扩展性的方法：规范、识别、注册、使用四个步骤，虽然只有 8 个字，但它包含了一套系统的处理方案，不再是单一的面向接口编程，最后结合具体的案例进行说明如何设计可扩展性系统。

作者介绍：

高福来，先后在 Oracle、阿里工作，目前在滴滴小桔车服加油团队负责营销基础 (优惠券、奖励金)，在分布式中间件和系统架构方面积累了一定的经验，擅长用通俗易懂的语言描述复杂问题。

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