微信支付的架构到底有多牛？
来自公众号：51CTO技术栈
作者：方秋枋，编辑：陶家龙
出处：《基于 C++ 构建微信客户端跨平台开发框架》
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微信支付在各个操作系统，各个应用下的挑战还是蛮大的，这也得益于腾讯架构师的专业。
作为一个重要业务，微信支付在客户端上面临着各种问题，其中最核心问题就是分平台实现导致的问题。
iOS 和安卓实现不一致：
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容易出 Bug
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通过沟通保证不了质量
扩展性差，无法快速响应业务需求：
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需求变更迭代周期长
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数据上报不全面
质量保障体系不完善：
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缺少业务及设计知识沉淀
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协议管理松散
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缺少统一的自动化测试
用户体验不一致：
- 比如下图就是之前安卓和 iOS 没有统一前的收银台
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为了解决分平台实现这个核心问题，并解决以往的技术债务。我们建立起了一整套基于 C++ 的跨平台框架，并对核心支付流程进行了重构。
微信支付跨平台从 iOS 7.0.4 版本起， 安卓从 7.0.7 版本起全面覆盖。
线上效果指标
以 iOS 上线情况为例：
①Crash 率上线前后 Crash 率保持平稳，没有影响微信稳定性，跨平台支付无必现 Crash，做到了用户无感知切换。举个例子，大家可以用微信发一笔红包，拉起的收银台和支付流程就是由基于C++编写的跨平台代码所驱动的。
②效能提升
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以核心支付流程代码为例，跨平台需要 3512 行，iOS 原生需要 6328 行。减少了近 45% 的代码。以新需求开发为例：
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7.0.4 版本需求一：收银台改版。
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7.0.4 版本需求二：简化版本收银台。
跨平台实现：iOS+安卓共计 3 人日，在封板时间前完成。原生实现：iOS， 安卓封板时间后一周才基本完成。跨平台实现：iOS+安卓共计 5 人日，在封板时间前完成。原生实现：iOS， 安卓封板时间后一周才基本完成。那么支付跨平台软件架构怎么样有效进行质量保障，并且提升生产力呢？这是这篇文章的主要内容。
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什么是软件架构
什么是软件架构？正如 Ivar Jacobson （UML 之父）说过的一样，找五个人来回答这个问题，五个人可能都有各自不同的答案。
架构定义可以有很多种说法，从代码规范到发布流程都可以是架构的一部分。
针对微信支付的业务特点，这里对架构的定义是：架构是系统的组成部件及其之间的相互关系（通讯方式）。
这更符合我们程序员日常编写业务代码时对架构的理解。也就是通俗意义上讲的 MVC，MVVM 等。
为什么需要软件架构
早在 1986 年的时候，人月神话的作者在讨论软件的复杂性时，谈到：软件的本质复杂性存在于复杂的业务需求中。
而管理复杂性，最根本的手段就是职责分离。为了实现职责分离，代码重用，架构慢慢地复现出来。架构的本质是管理复杂性。
没有架构，我们所有的代码都耦合在一起，人类的心智模型不擅长处理这种复杂性，架构的设立，和图书馆的图书分类，公司的组织划分等，本质都是一样的。是为了管理复杂性，以取得更高的生产力。
从 0 到 1 构建支付跨平台软件架构
在移动客户端领域，业界基于 C++ 来编写业务代码，并没有成熟的架构。即使使用 C++ 编写业务逻辑，但都不涉及 UI，不涉及界面的跳转流程。
既然业界没有一个成熟的架构可借鉴，那么是不是直接把业界通用的架构简单套用一下就好？
抽象业务流程
现在业界通用的有 MVC，MVP，MVVM 。这些大家都熟悉的软件架构。但是这些软件架构都存在一个问题： 那就是没有处理好业务流程， 界面转场。
微信支付的流程多。而流程就是由一个个的界面（ViewController，Activity）和相关的业务逻辑组合而成。
上面的 MV(X)模式忽略了一个非常重要的一点，那就是业务流程，界面的转场究竟由谁负责。
也即 ViewController 与 ViewController 之间的关系由谁维护，业务流程的逻辑写在哪里。
如果还按照传统的 MVC 模式，那么 ViewController 自己负责和不同的 ViewController 通讯。
那么 ViewController 得不到复用，更致命的是业务流程的代码非常不清晰，业务流程的代码都被分散到各个 Controller 中， 而一个 Controller 又可能耦合了多个业务的代码。
举个例子：一个普通的转账流程，可能会涉及风控拦截，实名验证， 收银台， 绑卡，支付成功页等等。
如果是基于 MVC 这种架构的话，很快代码会变得难以维护。
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因此，为了适应微信支付流程多，界面跳转复杂的特点。架构抽象的第一步就是将业务流程抽象为一个独立的角色 UseCase。
同时, 把界面抽象为 UIPage。 一个大的业务流程可以分解为一个个小的业务流程。
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和刚才基于 MVC 混乱的架构相比：
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业务流程的代码能够聚合到 UseCase 中，而不是分散到原来 iOS，安卓的各个 ViewController，Activity 中。
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业务流程和界面得到了复用。
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契合微信支付多流程，界面跳转复杂的业务特点。
加入路由机制
既然流程得到了抽象，这个时候需要针对业务流程做更深的思考。在开发支付业务流程时，开发者不可绕过的问题有：
①流程之间，页面之间的流传
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比如我们要给一个朋友转账，输入金额，确认支付，触发 CGI 后。下一个流程是多变的。有可能用户需要去实名，有可能用户要进入一个安全拦截的 WebView，或者是正常拉起收银台。本文中的名词 CGI 可以理解为一个网络请求，类似HTTP请求。那么以往在 iOS，安卓分开实现时，都没有一个统一的处理机制。要么就是通过网络回包的某个字段来判断，要么就是本地维护一些状态来决定下一步走什么流程等等。非常繁琐，易错。
②特殊流程的处理
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支付业务流程还有个特殊的地方，那就是在正常流程的中间，往往很多时候要需要插入一些特殊流程。比如有些地方要跳转 WebView，有些地方要跳转小程序，有些地方要弹窗告知用户风险，或者终止当前流程，等等。我们经常需要在业务代码里面不断重复增加这样的处理。这些问题，引导我想到，微信支付需要一个路由机制。首先了解一下路由机制。
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路由机制的核心思想，就是通过向路由传递数据，然后路由解析数据，并响应。
结合微信支付和网络密切相关的特点。创新地将支付领域模型作为传递的数据。
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那么怎么建立这个支付领域模型的呢？建模，就是建立映射。领域知识+建模方法=领域建模。那么这里的领域知识，就是对支付业务流程的理解。
建模方法，我采用了 UML 建模。最终会落地为 Proto 协议供客户端和后台一起使用。
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首先，微信支付业务特点就是和网络密切相关，流程和页面往往是由 CGI 串联起来。
因此建立模型时，最外层便是网络回包。对于路由机制，这里我们只关心路由数据模型。
路由数据模型由路由类型，还有各个路由类型所需要的信息组合成。路由类型清晰的定义了要触发的行为。
究竟是要开启一个 UseCase，还是要打开一个界面，或者 网页，小程序，弹窗等等。
然后就是这些行为所需要的数据。比如打开小程序所需要的参数，弹窗所需要的参数等。
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建立支付领域模型后，我们路由的解析就变得非常清晰了。路由解析之后，会根据路由类型，触发不同的动作。
比如流程，界面流转，会交给 UseCase 处理。而特殊流程，比如打开小程序，打开 WebView，弹窗这些行为会统一进行处理。
我们在第一步把业务流程抽象为 UseCase。第二步则加入了路由机制。加入路由机制后，支付跨平台的软件架构演进为这个样子。
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加入路由机制后，对比 iOS，安卓原来的旧架构：
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统一了流程，页面的流转。清晰，易维护。
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统一了特殊流程的处理，减少重复工作。
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在加入路由机制的时候，结合微信支付和网络密切相关的特点进行了支付领域建模。支付后台协议重构 2.0 的核心思想也是围绕着这个路由机制展开。
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再来看一下，加入路由机制后，对生产力的提升。以支付流程打开 WebView, 小程序为例，减少将近 83% 的代码。
更重要的是，这里的特殊流程，是在路由机制里面统一处理的，没有耦合到业务代码中，并且是可复用的。
管理网络请求
首先看看原来 iOS 处理支付网络请求的缺陷：
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原来支付的请求，都是通过一个单例网络中心去发起请求，然后收到回包后，通过抛通知，或者调用闭包的方式回调给业务侧。
会存在这样的问题：
①CGI 一对多通讯问题
举个之前遇到的问题：
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那么钱包发起的 CGI 的回包就会覆盖收付款页面的数据。之前在 iOS 只能通过修修补补，增加场景值，增加些标记位来解决。可能某一天就会又出现新的坑。进入钱包页面后，发起了一个 CGI，然后进入收付款页面也发起同一个 CGI。如果收付款发起的回包先到，然后钱包首页的回包再到。
②CGI 生命周期问题
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不时会有用户反馈一下，怎么没有做什么操作，突然就会弹出网络报错。原因就是 CGI 的生命周期有问题，在业务结束后，CGI 的回包仍然得到了处理。
解决方案如下：
①将 CGI 抽象为独立对象
在架构设计上来说，旧架构是通过单例模式实现的集约型 API，而我们新的架构则是通过命令模式实现的离散型 API。
也就是将 CGI 封装为独立对象。我们把 CGI 相关属性和能力内聚起来。开发业务时，只需简单继承 BaseCgi，设置一下参数即可。
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②划分职责，明确生命周期关于 CGI 由谁发起，之前安卓和 iOS 都没有一个统一的做法。有些人会放到 Activity，ViewController，和 UI 代码耦合起来。
因此，在跨平台软件架构中，我们统一由业务流程 UseCase 进行发起。并且生命周期是一对一的，一个 CGI 只会有一个 UseCase 处理， UseCase 销毁后，CGI也随之销毁。
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对比旧架构：
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杜绝了一对多通信造成的 Bug。
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生命周期和业务逻辑绑定，不会出现业务结束，CGI 回来后再触发动作。
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高内聚，低耦合。将 CGI 相关的数据，能力集中处理，业务侧无需感知。
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提供统一的缓存，加密能力。
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第一步和第二步，我们抽象了业务流程，加入了路由机制。
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在第三步管理网络请求后，我们的软件架构演进为这样子：
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规范数据传递
iOS 和安卓的旧架构都存在信息传递不当和数据污染问题。这个问题最严重。iOS 和 安卓都出过不少 Bug。
首先我们来看看最近现网出现过的问题：之前 iOS 出现，不少内部同事，外部的用户都在反馈：进行零钱页后，会无故弹空白框。而支付又和金钱有关，引起用户的恐慌。
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具体原因就是：
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进入支付首页时，后台返回了数据，然后被写入到一个公共的 Model。
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然后进入钱包页，再进入零钱页。这个公共 Model 一路被传递过去。
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然后零钱页读取了公共 Model 的数据，但是代码无法处理，导致出现了这个让用户恐慌的问题。
除此之外，之前还有有很多发生在安卓，iOS ，像钱包页零钱展示错误。付款的时候银行卡失效等等问题。
这些问题五花八门，看起来发生的地方，场景都不一样。每次遇到这类问题的时候，就只能去修修补补。
但是深究下去，会发现真正的原因，是软件架构上存在的问题：
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支付旧的架构采用了黑板模式，虽然方便了数据读写。但是带来的问题和收益完全不成正比：
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存在公共读写的数据类型。安卓传递的数据类型是一个字典，而 iOS 则是一个 Model 对象。所有的界面，业务逻辑都共用一个数据。
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无序的数据流动。数据的流动是不可追溯的，数据的修改可以发生在任意使用公共数据的地方。
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那么支付跨平台软件架构，为了杜绝这样的问题我是这么做的:
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去掉公共读写的数据类型。
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传递值类型（Value Type）的数据, 后面流程修改数据时，不影响前面的流程。
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单向传递数据，只依赖注入必要数据。
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如果数据修改需要通知前序流程，使用代理模式通讯。
规范数据传递后，对比旧架构：
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从架构上根本解决了困扰微信支付已久的数据污染的问题。
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数据的流动变为单向，数据流动变得可追溯。
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那么规范数据传递后，我们软件架构就演进为这样子：
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总结
软件的本质复杂性存在于复杂的业务需求中。而软件架构的本质就是管理复杂性，因此真正的好的架构，正是在复杂的业务需求中反复提炼和总结归纳而来，解决了真正的业务问题，不是空谈。
软件架构除了清理历史旧架构的缺陷，是我们业务开发的基石之外。还能够赋能业务，为业务带来价值。
在建立软件架构的基础上，还围绕着软件架构建立起微信支付的跨平台自动化数据上报机制，防重复支付，安全横切等带来巨大业务收益的能力。有机会的话，后面也会进一步编写相关文章和大家交流探讨。
架构是一个不断演进的过程，随着新的支付业务基于跨平台软件架构的不断编写， 我也会对这个架构进行持续的更新迭代。让这个软件架构更贴合微信支付，更加健壮和完整。
