為什么企業(yè)級軟件難以開發(fā)

??在介紹響應(yīng)式編程技術(shù)會使軟件開發(fā)工作變得簡單之前巾遭，讓我們先了解一下開發(fā)企業(yè)級軟件為何如此之難巧鸭。當(dāng)然蛹批，你可能在開發(fā)企業(yè)級軟件時遇到過各種難題衙荐，如需要經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)庫出問題瓶埋、應(yīng)用程序服務(wù)器拖慢了你開發(fā)的軟件的運行速度希柿，或者更為嚴(yán)重的情況，你使用的編程語言帶來了問題养筒。這些問題是普遍存在的曾撤。

??根據(jù)領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計（DDD）實踐，使用端口和適配器（也稱為六邊形）架構(gòu)闽颇，可以簡化開發(fā)企業(yè)級軟件的工作盾戴。要實現(xiàn)完整的企業(yè)級應(yīng)用程序，必須考慮架構(gòu)兵多、設(shè)計尖啡、配置、實現(xiàn)和組件的詳細部署工作剩膘，如圖所示

??事實上衅斩，即使對于大多數(shù)資深架構(gòu)師和開發(fā)者來說，這也是一項需要花費數(shù)個月才能完成的工作怠褐，更何況那些初中級開發(fā)者呢畏梆？將這項工作交給初中級開發(fā)者完成，你是否會放心奈懒？將這樣復(fù)雜的工作交給初中級開發(fā)者來做顯然是有風(fēng)險的奠涌。每位開發(fā)者都需要從頭至尾了解并熟練掌握的工作的數(shù)量是驚人的。

領(lǐng)域事件

??持久存儲的領(lǐng)域事件代表了業(yè)務(wù)領(lǐng)域中發(fā)生的事情磷杏。它們能夠傳輸領(lǐng)域模型中出現(xiàn)過的情況溜畅，它們的信息量很大，而且只要你處理領(lǐng)域事件极祸，就需要用到它們慈格。領(lǐng)域事件僅是一種結(jié)果。每個領(lǐng)域事件都是作為在領(lǐng)域中執(zhí)行的某個命令的輸出結(jié)果而被創(chuàng)建的遥金。在命令模式（GoF）中浴捆，應(yīng)用程序中的對象表達了用戶或應(yīng)用程序的目的，從而實現(xiàn)業(yè)務(wù)操作稿械。一旦該目的被實現(xiàn)选泻，那么獲得的結(jié)果就是領(lǐng)域事件。如果你向系統(tǒng)（如瀏覽器、智能手機滔金、云計算色解、消息系統(tǒng)等）輸入命令，就會獲得Actor對象和領(lǐng)域事件餐茵。因而科阎，你最終實現(xiàn)的是“響應(yīng)式堆棧”和Actor模型忿族，如下圖所示锣笨。

什么是Actor模型？

??使Actor對象能夠像第一類值一樣被處理道批，并通過消息傳遞功能加強了Actor對象之間的通信操作错英。Actor是一種無鎖的并發(fā)代理對象，而且執(zhí)行它們的線程通常不會被阻塞隆豹，所以使用Actor對象設(shè)計的應(yīng)用程序能夠完美地利用系統(tǒng)的基礎(chǔ)線程資源椭岩。

Actor模型應(yīng)用程序僅需要關(guān)注下列幾個重要概念。

• 接收哪些類型的消息一一命令和/或事件璃赡？發(fā)出哪些類型的消息一一命令和/或事件判哥？
• 為了回應(yīng)接收到的消息，應(yīng)用程序應(yīng)對其當(dāng)前狀態(tài)做出哪些改變碉考？

響應(yīng)式應(yīng)用程序簡介

??定義：響應(yīng)式應(yīng)用程序具有較好的響應(yīng)性塌计、韌性和靈活性，而且應(yīng)該是由消息驅(qū)動的侯谁，從而能夠使用戶獲得實時操作的感覺锌仅。

響應(yīng)式應(yīng)用程序的目的：

• 對用戶和其他應(yīng)用程序組件做出回應(yīng)：響應(yīng)式應(yīng)用程序的響應(yīng)時間應(yīng)符合或高于非功能性需求。
• 對失效情況做出回應(yīng)：響應(yīng)式軟件應(yīng)通過使韌性成為本身的重要特征墙贱，從而獲得恢復(fù)任何類型組件的能力热芹。
• 對加載操作做出回應(yīng)：響應(yīng)式程序應(yīng)通過以獨立方式管理離散資源（如系統(tǒng)實體），努力避免出現(xiàn)資源爭用情況惨撇。這種設(shè)計方式能夠使系統(tǒng)擁有韌性和高吞吐量剿吻。
• 對消息做出回應(yīng)：響應(yīng)式應(yīng)用程序的基礎(chǔ)設(shè)計思想是通過其核心的異步消息傳遞模式，實現(xiàn)消息驅(qū)動模式串纺。

響應(yīng)式應(yīng)用程序的關(guān)鍵特性

響應(yīng)性

??響應(yīng)式應(yīng)用程序必須像用戶界面的功能需求一樣具備響應(yīng)性。這些功能需求包括實時用戶界面的功能需求椰棘，實時用戶界面允許多個用戶同時執(zhí)行重疊的編輯操作纺棺。而且，即使出現(xiàn)故障邪狞，響應(yīng)性也必須仍然存在祷蝌。通過被觀察者和觀察者模型可以實現(xiàn)響應(yīng)性；被觀察者和觀察者模型是指當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生改變時帆卓，系統(tǒng)有能力通知對該改變感興趣的一方或多方巨朦。該模型需要使用能夠根據(jù)用戶消耗資源的數(shù)量進行調(diào)整的事件流和可視化模型米丘，而不是使用根據(jù)業(yè)務(wù)操作調(diào)整的系統(tǒng)模型。

韌性

??應(yīng)用程序擁有故障恢復(fù)的能力糊啡。響應(yīng)式應(yīng)用程序通過監(jiān)督較低層級的響應(yīng)式組件來預(yù)測故障情況拄查。這種模式擁有異步操作邊界，而且能夠?qū)⒐收暇唧w化為消息棚蓄，并通過重要的專用消息通道發(fā)送[Read-Write]堕扶。監(jiān)督者會被賦予對被監(jiān)督組件的故障做出回應(yīng)的能力。正確的回應(yīng)可能是徹底停止故障組件梭依，也可能是重新啟動故障組件稍算，還可能是通過忽略故障原因來命令故障組件繼續(xù)運行。監(jiān)督者甚至可以選擇使本身失效役拴，從而使它的監(jiān)督者能夠選擇上述恢復(fù)操作之一糊探。
??這種方式傾向于將故障隔離在它們出現(xiàn)的應(yīng)用程序區(qū)域中，從而使程序員能夠以對癥下藥的方式處理它們河闰。同時這還能夠保護應(yīng)用程序的其他組成部分科平，避免故障以連鎖反應(yīng)的方式影響一個或多個不相關(guān)的應(yīng)用程序區(qū)域。

靈活性

??每當(dāng)我們思考可伸縮性時淤击，總是會橫向或縱向擴展思考范圍匠抗。縱向可伸縮性可以通過添加擁有更多中央處理器（CPU）的高性能計算機實現(xiàn)污抬，每臺計算機都擁有多核處理器（如IntelXeon Phi處理器）和大量的內(nèi)存汞贸。橫向可伸縮性可以通過添加多臺提供日常服務(wù)的服務(wù)器實現(xiàn)，每臺服務(wù)器都應(yīng)擁有中等性能的CPU（如一塊或兩塊Intel i7 Quad Core 4700HQ處理器）印机。
??當(dāng)然矢腻，為了滿足特定的可伸縮性需求，也可以同時使用這兩種擴展方式射赛。但從實踐的觀點看多柑，靈活性比可伸縮性更為重要，因為靈活性還意味著通過調(diào)整滿足當(dāng)前應(yīng)用程序的需求楣责。也就是說竣灌，可能需要在非高峰時間通過調(diào)整使用較少的計算資源。不論增加計算資源還是減少計算資源秆麸，你編寫的軟件都應(yīng)該全天候提供與預(yù)期相符的響應(yīng)性初嘹。靈活性能夠提供這項支持，因為靈活性意味著根據(jù)需求進行調(diào)整沮趣，這種調(diào)整方式是響應(yīng)性的核心屯烦。
??響應(yīng)式組件的消息驅(qū)動特性和它們的位置透明性都為根據(jù)需求調(diào)整應(yīng)用程序提供了幫助，即實現(xiàn)了應(yīng)用程序的靈活性。

消息驅(qū)動

??系統(tǒng)組件僅會在收到消息時做出回應(yīng)驻龟，所以系統(tǒng)能夠使用可用線程運行應(yīng)用程序中必須立刻對消息做出回應(yīng)温眉，當(dāng)前沒有正在對消息做出回應(yīng)的組件不會占用寶貴的CPU資源。消息的類型包括命令消息翁狐、文檔消息和事件消息类溢。響應(yīng)式應(yīng)用程序中的組件會通過異步消息傳遞模式，接收其他組件發(fā)送的消息谴蔑，所以能夠自然而然地降低各種組件之間的接口和時間耦合性豌骏。響應(yīng)式組件能夠選擇以獨立方式對每條消息做出回應(yīng)的方式，所以它們能夠做好接收預(yù)期內(nèi)消息的準(zhǔn)備工作隐锭。這就進一步降低了發(fā)送消息組件和接收消息組件接口的耦合性窃躲，因為客戶端無須知道發(fā)送消息的次序。響應(yīng)式組件本身是小型的類似原子的單元钦睡，而且它們在同一時刻僅會對一條異步消息做出回應(yīng)蒂窒，所以它們能夠排除所有鎖策略。

企業(yè)級應(yīng)用程序

??也許你所在的企業(yè)項目正處在項目的初始階段荞怒。使用“普通”企業(yè)級軟件開發(fā)工具可能已經(jīng)獲取了一些成果洒琢，但為了達到策略應(yīng)用程序的目標(biāo)，還必須進一步擴大這些成果褐桌∷ヒ郑可以考慮使用Actor型來滿足剛性和之前看起來遙不可及的需求。除了性能和可伸縮性需求外荧嵌，還需要創(chuàng)建軟件模型呛踊，以便反映業(yè)務(wù)預(yù)測的心智模型。領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計（DDD）就是專門用于支持SIS（DDD）開發(fā)的啦撮。
??此外谭网，當(dāng)你面對新的企業(yè)策略挑戰(zhàn)時，必定需要整合企業(yè)中已經(jīng)存在的系統(tǒng)赃春。開發(fā)企業(yè)策略解決方案和整合各種企業(yè)系統(tǒng)工作中的一個要點是對工具的選擇愉择。通常，架構(gòu)師會選擇不使任何人失去工作的解決方案织中。這些解決方案通常是膨脹的锥涕、緩慢的、不具備可伸縮性的狭吼、無彈性的并且昂貴的站楚。當(dāng)前這些常見的解決方案已經(jīng)受到了挑戰(zhàn)，而你的目標(biāo)就是在這類膨脹的解決方案中搏嗡，尋找精煉的、成本效益高的處理方式。

了解Actor模型

Actor是一種計算實體采盒，它會對收到的消息做出回應(yīng)旧乞，并且可以做下列事情：

• 向其他Actor對象發(fā)送一定數(shù)量的消息。
• 創(chuàng)建一定數(shù)量的新Actor對象磅氨，設(shè)定對下一條消息做出的回應(yīng)方式尺栖。

??執(zhí)行這些操作的次序不分先后，而且可以通過并行方式執(zhí)行它們烦租。在功能齊全的Actor系統(tǒng)中延赌，所有事物都是Actor對象。這意味著我們通常使用的基本數(shù)據(jù)類型（如字符串和整型）都是Actor對象叉橱。最實用的模式是設(shè)計一種將Actor對象用作特殊類型系統(tǒng)組件的Actor系統(tǒng)挫以。在這種系統(tǒng)中，Actor對象的尺寸比整型值大窃祝，但也不會比整型值的尺寸超出太多掐松。要確定Actor對象的適當(dāng)尺寸，可將它們視為專門化的應(yīng)用服務(wù)粪小，如單個的領(lǐng)域模型實體或小型的領(lǐng)域模型集合

Actor系統(tǒng)和Actor對象具有下列基本特點

• 直接通過異步消息傳遞方式進行通信：如果Actor對象A1要向Actor對象A2發(fā)送消息M1大磺，那么Actor對象A1就必須知道Actor對象A2的地址。如果Actor對象A1知道Actor對象A2的地址探膊，那么它就能夠直接向Actor對象A2發(fā)送消息M1杠愧，但Actor對象A2會使用獨立線程接收和處理消息M1。換言之逞壁，消息M1是通過異步方式被發(fā)送給Actor對象A2的流济。實際上，在發(fā)送者Actor對象和接收者Actor對象之間還存在一個間接處理層——郵箱（消息緩存單元）猾担。
• 狀態(tài)機：Actor模型支持有限狀態(tài)機袭灯。當(dāng)Actor對象轉(zhuǎn)換為某個預(yù)設(shè)狀態(tài)時，就能夠改變對未來接收到的信息的處理模式绑嘹。通過變?yōu)榱硪环N消息處理器稽荧，Actor對象就成了一種有限狀態(tài)機。
• 無共享：一個Actor對象不會與其他Actor對象或相關(guān)組件共享可變狀態(tài)工腋。
• 無鎖的并發(fā)處理方式：因為Actor對象不會共享它們的可變狀態(tài)姨丈，而且它們在同一時刻僅會接收一條消息，所以在對消息做出回應(yīng)前擅腰，Actor對象永遠都不需要嘗試鎖定它們的狀態(tài)蟋恬。
• 并行性：并發(fā)處理方式和并行處理方式是不同的概念。并發(fā)處理方式是指多個計算操作同時出現(xiàn)趁冈。并行處理方式是指以并發(fā)處理方式完成單個目標(biāo)歼争。并行性是通過將單個的復(fù)雜處理過程拆分成較小的任務(wù)并以并發(fā)處理方式執(zhí)行它們實現(xiàn)的拜马。當(dāng)?shù)燃壿^高的Actor對象能夠?qū)⒍鄠€任務(wù)分派給多個下級Actor對象，或者任務(wù)中含有復(fù)雜的處理層級時沐绒，就適合通過Actor模型使用并行處理方式俩莽。
• Actor對象的系統(tǒng)性：單個Actor對象不具備并行性。Actor對象的量級非常輕乔遮，因此在單個系統(tǒng)中創(chuàng)建許多Actor對象是受推薦的處理方式扮超。任何問題都可以通過添加Actor對象來解決。

Action擴展特性（Akka系統(tǒng)）

• 位置透明性：使用抽象引用代表Actor對象的地址蹋肮。如果Actor對象A1獲得了Actor對象A2的引用出刷，Actor對象A1就能夠向Actor對象A2發(fā)送消息。提供支持的Actor系統(tǒng)會負責(zé)處理傳送消息的操作坯辩，不論Actor對象A2是位于本地Actor系統(tǒng)還是位于遠程Actor系統(tǒng)中馁龟。
• 監(jiān)督：在Actor對象之間建立依賴關(guān)系，父Actor對象監(jiān)督子（下級）Actor對象濒翻。當(dāng)監(jiān)督者Actor對象向下級Actor對象分派任務(wù)時屁柏，就必須對這些下級Actor對象出現(xiàn)的失效情況做出回應(yīng)。合法的回應(yīng)包括繼續(xù)運行有送、重啟和停止下級Actor對象淌喻。監(jiān)督者還可以通過使本身失效從而使失效情況升級，這會將失效控制權(quán)上交給監(jiān)督者的父對象（監(jiān)督者的監(jiān)督者）雀摘。監(jiān)督機制適于在并行處理方式中使用裸删，在該方式中監(jiān)督者會將多個任務(wù)分派給多個下級對象，從而形成任務(wù)處理層級阵赠。
• Future/Promise對象：這兩種對象提供了接收異步操作結(jié)果的手段涯塔，不論該結(jié)果是代表異步操作成功完成還是異步操作出現(xiàn)失效情況。為了管理接收到的結(jié)果清蚀，系統(tǒng)需要使用特殊的Actor對象（如Future和Promise）匕荸。擁有Future對象的組件可以選擇以等待/阻塞方式接收結(jié)果，也可以選擇以異步方式接收結(jié)果枷邪。

管理不確定性系統(tǒng)

??什么是不確定性榛搔，為什么我們要關(guān)心它呢？在應(yīng)用程序開發(fā)過程中东揣，不確定性系統(tǒng)是指當(dāng)使用相同的輸入數(shù)據(jù)多次執(zhí)行程序時践惑，會輸出不同結(jié)果的系統(tǒng)。事件驅(qū)動的響應(yīng)式應(yīng)用程序天生就具有不確定性嘶卧，實際上尔觉，不應(yīng)將不確定性和不可靠混為一談，只要你了解了應(yīng)用程序產(chǎn)生不確定輸出結(jié)果的情況芥吟，就不必過于擔(dān)心程序的不確定性侦铜。具有天生不確定性的是由事件驅(qū)動的架構(gòu)专甩，而Actor模型只不過恰好是一種由事件驅(qū)動的架構(gòu)。而且钉稍，通過引入Actor對象（Actor對象本身是一種具有原子確定性的單元）配深，Actor 模型還能夠幫助我們推導(dǎo)天生具有不確定性的并發(fā)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。因此嫁盲，真正的決策點是使用無法伸縮的單線程架構(gòu)設(shè)計程序，還是使用可管理的烈掠、多線程的羞秤、由事件驅(qū)動的架構(gòu)設(shè)計程序。

對象性能模型

Actor對象只能根據(jù)發(fā)送消息才能交互左敌●埃可通過下列方式獲得引用。

• 初始情況：Actor對象A可能一開始就已經(jīng)擁有Actor對象B的引用矫限。
• 父子關(guān)系：當(dāng)Actor對象A創(chuàng)建了Actor對象B后哺哼，Actor對象A立刻就獲得了Actor對象B的唯一引用。
• 贈予：當(dāng)Actor對象A創(chuàng)建了Actor對象B后叼风，Actor對象A可以將Actor對象B的引用贈予其他Actor對象取董。
• 介紹：如果Actor對象A擁有Actor對象B和Actor對象C的引用，那么Actor對象A可以通過發(fā)送消息使Actor對象B獲得Actor對象C的引用无宿。

??Actor對象B可以保留該引用并在將來使用該引用茵汰。

Actor模型的明晰性

??利用Actor模型可以大幅度簡化企業(yè)級應(yīng)用程序。領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計(DDD)的主要目標(biāo)之一孽鸡，是在軟件模型(DDD)中使業(yè)務(wù)概念變得明確和清晰蹂午。另一方面，精簡的架構(gòu)僅含有用戶界面和清晰的軟件模型彬碱。據(jù)此甚至能夠推斷出用戶界面也是軟件模型的組成部分豆胸，因為它反映和表現(xiàn)了業(yè)務(wù)專家的心智模型(SIS)，通過這種方式幫助用戶做出重要決策巷疼。下圖進一步突出了軟件模型具有明晰性的重要性晚胡。指定消息的接收者是明確的，不論這條消息是命令消息還是事件消息皮迟。