asp.net core系列 62 CQRS架构下Equinox
一.DDD分层架构介绍
本篇分析CQRS架构下的Equinox开源项目。该项目在github上star占有2.4k。便决定分析Equinox项目来学习下CQRS架构。再讲CQRS架构时，先简述下DDD风格，在DDD分层架构中，一般包含表现层、应用程序层(应用服务层)、领域层(领域服务层)、基础设施层。在DDD中讲到服务这个术语时，比如领域服务,应用层服务等，这个服务是指业务逻辑，而不是指任何技术如wcf,web服务。
下图是从经典三层构架演变为DDD下的分层架构图：
1.表现层
表现层前端往后端post的数据称"输入模型(InputModel)"，后端控制器传给前端要显示的数据称"视图模型(ViewModel)"，大多时候视图模型与输入模型是重合的,所在在下面要介绍的开源项目中，作者在应用服务层只定义了ViewModels文件夹。例如在MVC中，控制器里只是编排任务，调用应用程序层。在控制器中代码块应该尽可能轻薄，主要作用是找出层与层之间的分离，控制器只是业务逻辑占位符。
在表现层中与运行环境密切相连，表现层需要关注的是http上下文、会话状态等。
2. 应用服务层
可以在应用服务层引用领域层和基础设施层，是在领域层之上编排业务用例的服务。该层对业务规则一无所知，不会包含任何与业务有关的状态信息。该层关键特点：
(1) 该层是针对不同的前端。该层与表现层有关,是为表现层服务。不同的表现层(移动，webapi, web)都有自己的应用服务层。该层与表现层属于系统的前端。
(2) 应用服务层可能是有状态的，至少就UI任务进度而言。
(3) 它从表现层获取输入模型，然后把视图模型返回去。
3. 领域层
领域层是最重要和最复杂的一层。在DDD的领域模型架构下。该层包含了所有针对一个或多个用例业务逻辑，领域层包含一个领域模型和一组可能的服务。
领域模型大多时候是一个实体关系模型，可以由方法组成。是拥有数据和行为。如果缺少重要行为，那就是一个数据结构，称为贫血模型。领域模型是实现统一语言和表达业务流程所需的操作。
领域层包含的服务是领域服务，是涉及多个领域模型而无法放个单个领域模型中的领域逻辑。领域服务是一个类，包含了多个领域模型实体的行为。领域服务通常也需要访问基础设施层。
在DDD的CQRS架构下，使用二个不同的领域层，而不是一个(在Equinox项目中混合成一个)。这种分离把查询操作放在一层(查询领域层)，把命令操作放在另一层(命令领域层)。在CQRS里，查询栈仅仅基于SQL查询，可以完全没有模型、应用程序层和领域层。查询领域层只需要贫血模型类DTO来做传输对象。
- 基础设施层
这层使用具体技术有关的任何东西：O/RM工具的数据访问持久层、IOC容器的实现(Unity)、以及很多其它横切关注点的实现,如安全(Oauth2)、日志记录、跟踪、缓存等。最突出的组件是持久层。
二.CQRS概述
1.简介
CQRS是DDD开发风格下对领域模型架构的一种简化改进。任何业务系统基本都是查询与写入，对应CQRS是指命令/查询责任分离，查询不以任何方式修改系统状态，只返回数据。另一方面，命令(写入)则修改系统的的状态，但不返回数据，除了状态代码或确认信息。在CQRS里，查询栈仅基于sql查询，可以完全没有模型，应用程序层和领域层。CQRS方案还可以为命令栈和查询栈准备不同的数据库(读与写)。
2.CQRS的好处
(1)是简化设计降低复杂性，对于查询来说，可以直接读取基础设施层的仓储。
(2)是增强可伸缩性的潜能。比如读取是主导操作，可以引入某种程序的缓存，极大减少访问数据库的次数。比如写入在高峰期减慢系统，可以考虑从经典的同步写入模型换到异步写入甚至命令队列。分离了查询和命令，可以完全隔离处理这两个部分的可伸缩性。
3.CQRS实现全局图
在全局图中，右图通过虚线表示双重分层架构，分开了命令通道和查询通道，每个通道都有独立架构。在命令通道里，任何来自表现层的请求都会变成一个命令，并加入到处理器队列。每个命令都携带信息。每个命令都是一个逻辑单元，可以充分地验证相关对象的状态，智能的决定执行哪些更新以及拒绝哪些更新。处理命令可能会产生事件(事件通常是记录命令发生的事情)，这些事件会被其它注册组件处理。
三. Equinox开源项目总览
1.准备环境
(1) Github开源地址下载。Full ASP.NET Core 2.2 application with DDD, CQRS and Event Sourcing
(2) 在sqlserver里执行sql文件GenerateDataBase.sql。
(3) 修改appsettings.json中的ConnectionStrings的数据库连接地址。
2.项目分层说明
表现层：Equinox.UI.Web、Equinox.Services.Api
应用服务层: Equinox.Application
领域层: Equinox.Domain、Equinox.Domain.Core
基础设施层: Equinox.Infra.Data(EF持久化)
基础设施层下的横切关注点：
Equinox.Infra.CrossCutting.Bus(事件和命令总线)
Equinox.Infra.CrossCutting.Identity(用户管理如登录、注册、授权)
Equinox.Infra.CrossCutting.IoC(控制反转的服务注入)
- 项目架构流程梳理图
流程图更正：领域层Equinox.Domain不需要 引用 基础设施层事件总线Equinox.Infra.CrossCutting.Bus。在DDD风格下领域层是独立的，原则上不依赖于其它层。
四.表现层分析
在表现层是Equinox.UI.Web和Equinox.Services.Api 服务。在Equinox.UI.Web下主要是用控制器中的CustomerController来演示CQRS框架的实现，以及AccountController和ManageController的用户登录、注册、退出和用户信息管理。
对于AccountController和ManageController两个控制器关联着Equinox.Infra.CrossCutting.Identity项目。Identity项目包括了需要用的视图模型、对系统的授权、自定义用户表数据、用户数据同步到数据库的迁移版本管理、邮件和SMS。对于授权方案通过Equinox.Infra.CrossCutting.IoC来注入服务。如下所示：
// ASP.NET Authorization Polices
services.AddSingleton<IAuthorizationHandler, ClaimsRequirementHandler>();
Equinox.Services.Api项目实现的功能与Web站点差不多，是通过暴露Web API来实现。下面是表现层的二个项目：
五. 应用服务层分析
Equinox.Application应用服务层包括对AutoMapper的配置管理，通过AutoMapper实现视图模型和领域模型的实体互转。定义ICustomerAppService服务接口供表现层调用，由CustomerAppService类来实现该接口。项目包含了Customer需要的视图模型。还有事件源EventSource。
由CustomerAppService类来实现表现层的查询、命令、获取事件源。项目结构如下：
六.领域层Domain.Core分析
领域层是项目分层架构中，最重要的一层，也是相对复杂的一层。该层作者用了二个项目包括：Domain.Core和Domain项目结构如下所示：
对于Domain.Core项目主要是定义命令和事件的基类。源头是定义的抽象类Message。对于命令和事件,任何前端都会发送消息给应用程序层, Message消息就是数据传输对象，通常消息定义为一个Message基类开始，作为数据容器。
这里使用MediatR中间件作为命令和事件的实现。MediatR支持两种消息类型：Request/Response和Notification。先看下Message消息基类定义：
//注入服务
services.AddMediatR(typeof(Startup));
/// <summary>
/// Message消息
/// 放入通用属性,甚至是普通标记，没有属性
/// </summary>
public abstract class Message : IRequest<bool>
{
/// <summary>
/// 消息类型：实现Message的命令或事件类型
/// </summary>
public string MessageType { get; protected set; }
/// <summary>
/// 聚合ID
/// </summary>
public Guid AggregateId { get; protected set; }
protected Message()
{
MessageType = GetType().Name;
}
}
消息有二种：命令和事件。两种消息都包含了数据传输对象。命令和事件有些微妙差别，命令和事件都是Message派生类。
/// <summary>
/// Event 领域消息
/// 事件类是不可变的，它表示已经发生的事情，意味着只有私有set,没有写入方法。
/// 事件存放通用属性，例如事件触发时间，触发的用户，数据版本号。
/// </summary>
public abstract class Event : Message, INotification
{
public DateTime Timestamp { get; private set; }
protected Event()
{
//事件时间
Timestamp = DateTime.Now;
}
}
/// <summary>
/// Command领域命令(增删改)，不返回任何结果(void)，但会改变数据对象的状态。
/// </summary>
public abstract class Command : Message
{
public DateTime Timestamp { get; private set; }
//DTO绑定验证，使用Fluent API来实现
public ValidationResult ValidationResult { get; set; }
protected Command()
{
//命令时间
Timestamp = DateTime.Now;
}
//实现Command抽象类的DTO数据验证
public abstract bool IsValid();
}
Domain.Core项目还定义了领域实体和领域值对象的基类实现。例如：在领域实体基类中实现了相等性、运算符重载、重写HashCode。对于实体和值对象主要区别是：实体有明确的身份标识如主键ID，GUID。
public abstract class Entity
public abstract class ValueObject<T> where T : ValueObject<T>
Domain.Core项目中的Notifications消息文件夹，用来确认消息发送后的处理状态。下面是表现层发送更新命令后，IsValidOperation()确认消息处理的状态情况。
[HttpPost]
[Authorize(Policy = "CanWriteCustomerData")]
[Route("customer-management/edit-customer/{id:guid}")]
[ValidateAntiForgeryToken]
public IActionResult Edit(CustomerViewModel customerViewModel)
{
if (!ModelState.IsValid) return View(customerViewModel);
_customerAppService.Update(customerViewModel);
if (IsValidOperation())
ViewBag.Sucesso = "Customer Updated!";
return View(customerViewModel);
}
Domain.Core项目中的Bus文件夹，用来做命令总线和事件总线的发送接口，由Equinox.Infra.CrossCutting.Bus项目来实现总线接口的发送。
七.领域层Domain分析
下面是Domain项目结构如下：
在上面结构中，Commands和Events文件夹分别用来存储命令和事件的数据传输对象，是贫血的DTO类，也可以理解为领域实体。例如Commands文件夹下命令数据传输对象定义：
/// <summary>
/// Customer数据转输对象抽象类，放Customer通过属性 /// </summary>
public abstract class CustomerCommand : Command
{ public Guid Id { get; protected set; } public string Name { get; protected set; } public string Email { get; protected set; } public DateTime BirthDate { get; protected set; }
}
/// <summary>
/// Customer注册命令消息参数
/// </summary>
public class RegisterNewCustomerCommand : CustomerCommand
{
public RegisterNewCustomerCommand(string name, string email, DateTime birthDate)
{
Name = name;
Email = email;
BirthDate = birthDate;
}
/// <summary>
/// 命令信息参数验证
/// </summary>
/// <returns></returns>
public override bool IsValid()
{
ValidationResult = new RegisterNewCustomerCommandValidation().Validate(this);
return ValidationResult.IsValid;
}
}
当在应用服务层发送命令(Bus.SendCommand)后，由领域层的CommandHandlers文件夹下的类来处理命令，再调用EF持久层来改变实体状态。下面梳理下命令的执行流程，由表现层开始一个customer新增如下所示：
image
当在表现层点击Create后，调用应用服务层Register方法，触发一个新增事件，代码如下：
/// <summary>
/// 新增
/// </summary>
/// <param name="customerViewModel">视图模型</param>
public void Register(CustomerViewModel customerViewModel)
{
//将视图模型 映射到 RegisterNewCustomerCommand 新增命令实体
var registerCommand = _mapper.Map<RegisterNewCustomerCommand>(customerViewModel);
Bus.SendCommand(registerCommand);
}
当SendCommand发送命令后，由领域层CustomerCommandHandler类中的Handle来处理该命令，如下所示：
/// <summary>
/// Customer注册命令处理
/// </summary>
/// <param name="message"></param>
/// <param name="cancellationToken"></param>
/// <returns></returns>
public Task<bool> Handle(RegisterNewCustomerCommand message, CancellationToken cancellationToken)
{
//对实体属性进行验证
if (!message.IsValid())
{
NotifyValidationErrors(message);
return Task.FromResult(false);
}
//将命令消息转成领域实体
var customer = new Customer(Guid.NewGuid(), message.Name, message.Email, message.BirthDate);
//如果注册用户邮件已存在,发起一个事件
if (_customerRepository.GetByEmail(customer.Email) != null)
{
Bus.RaiseEvent(new DomainNotification(message.MessageType, "The customer e-mail has already been taken."));
return Task.FromResult(false);
}
//由Equinox.Infra.Data.Repository来实现数据持久化。事件是过去在系统中发生的事情。该事件通常是命令的结果.
_customerRepository.Add(customer);
//新增成功后，使用事件记录这次命令。
if (Commit())
{
Bus.RaiseEvent(new CustomerRegisteredEvent(customer.Id, customer.Name, customer.Email, customer.BirthDate));
}
return Task.FromResult(true);
}
下面是注册customer的信息，以及注册产生的事件数据，如下所示：
image
在领域层的Interfaces文件夹中，最重要的包括IRepository<TEntity>接口，是通过Equinox.Infra.Data.Repository来实现接口，来进行数据持久化。下面是领域层仓储接口：
/// <summary>
/// 领域层仓储接口，定义了通用的方法
/// </summary>
/// <typeparam name="TEntity"></typeparam>
public interface IRepository<TEntity> : IDisposable where TEntity : class
{
void Add(TEntity obj);
TEntity GetById(Guid id);
IQueryable<TEntity> GetAll();
void Update(TEntity obj);
void Remove(Guid id);
int SaveChanges();
}
/// <summary>
/// Customer仓储接口，在基数仓储上扩展
/// </summary>
public interface ICustomerRepository : IRepository<Customer>
{
Customer GetByEmail(string email);
}
Interfaces文件夹中还定义了IUser和IUnitOfWork接口类，也是需要Equinox.Infra.Data.Repository来实现。
八. 基础设施层分析
Equinox.Infra.Data项目是EF用来持久化命令和事件，以及查询数据的仓储，结构如下：
image
其中UoW文件夹下的UnitOfWork类用来实现领域层的IUnitOfWork，使用Commit保存数据。
public bool Commit()
{
return _context.SaveChanges() > 0;
}
Repository文件夹下的类用来实现领域层的IRepository接口，使用EF的DbSet来操作EF TEntity对象，再调用Commit提交到数据库。
public virtual void Add(TEntity obj)
{
DbSet.Add(obj);
}
Repository文件夹下还包含EventSourcing事件源，存储到StoredEvent表中。
九.命令总线分析
Equinox.Infra.CrossCutting.Bus项目中使用了中间件MediatR，定义了InMemoryBus类来实现领域层的IMediatorHandler命令总线接口发送,使用SendCommand (T)和RaiseEvent (T)方法发送命令和事件。
MediatR是用于消息发送和消息处理的解耦，MediatR是一种进程内消息传递机制。 支持以同步或异步的形式进行请求/响应，命令，查询，通知和事件的消息传递，并通过C#泛型支持消息的智能调度。 其中IRequest和INotification分别对应单播和多播消息的抽象。
例如：在领域层中，Message消息实现IRequest，代码如下：
/// <summary>
/// Message消息
/// 放入通用属性,甚至是普通标记，没有属性。IRequest<T> - 有返回值
/// </summary>
public abstract class Message : IRequest<bool>
最后Equinox.Infra.CrossCutting.Identity主要做用户管理，授权，迁移管理。Equinox.Infra.CrossCutting.IoC做整个解决方案下项目需要的服务注入。
参考文献：
Microsoft.NET企业级应用架构设计 第二版
