《Java应用架构设计:模块化模式与OSGi》读书笔记

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...