那些年，咱們見過的Java服務端亂象
導讀
查爾斯·狄更斯在《雙城記》中寫道：「這是一個最好的時代，也是一個最壞的時代。」移動互聯網的快速發展，出現了許多新機遇，不少創業者乘機而動；隨着行業競爭加重，互聯網紅利逐漸消失，不少創業公司九死一輩子。web
筆者在初創公司摸爬滾打數年，接觸了各式各樣的Java微服務架構，從中得到了一些優秀的理念，但也發現了一些不合理的現象。如今，筆者總結了一些創業公司存在的Java服務端亂象，並嘗試性地給出了一些不成熟的建議。redis
1.使用Controller基類和Service基類
1.1.現象描述
1.1.1.Controller基類
常見的Controller基類以下：數據庫
/** 基礎控制器類 */
public class BaseController {
/** 注入服務相關 */
/** 用戶服務 */
@Autowired
protected UserService userService;
...
/** 靜態常量相關 */
/** 手機號模式 */
protected static final String PHONE_PATTERN = "/^[1]([3-9])[0-9]{9}$/";
...
/** 靜態函數相關 */
/** 驗證電話 */
protected static vaildPhone(String phone) {...}
...
}
常見的Controller基類主要包含注入服務、靜態常量和靜態函數等，便於全部的Controller繼承它，並在函數中能夠直接使用這些資源。編程
1.1.2.Service基類
常見的Service基類以下：api
/** 基礎服務類 */
public class BaseService {
/** 注入DAO相關 */
/** 用戶DAO */
@Autowired
protected UserDAO userDAO;
...
/** 注入服務相關 */
/** 短信服務 */
@Autowired
protected SmsService smsService;
...
/** 注入參數相關 */
/** 系統名稱 */
@Value("${example.systemName}")
protected String systemName;
...
/** 靜態常量相關 */
/** 超級用戶標識 */
protected static final long SUPPER_USER_ID = 0L;
...
/** 服務函數相關 */
/** 獲取用戶函數 */
protected UserDO getUser(Long userId) {...}
...
/** 靜態函數相關 */
/** 獲取用戶名稱 */
protected static String getUserName(UserDO user) {...}
...
}
常見的Service基類主要包括注入DAO、注入服務、注入參數、靜態常量、服務函數、靜態函數等，便於全部的Service繼承它，並在函數中能夠直接使用這些資源。緩存
1.2.論證基類必要性
首先，瞭解一下里氏替換原則：安全
里氏代換原則（Liskov Substitution Principle，簡稱LSP）：全部引用基類（父類）的地方必須能透明地使用其子類的對象。session
其次，瞭解一下基類的優勢：架構
- 子類擁有父類的全部方法和屬性，從而減小了建立子類的工做量；
- 提升了代碼的重用性，子類擁有父類的全部功能；
- 提升了代碼的擴展性，子類能夠添加本身的功能。
因此，咱們能夠得出如下結論：app
- Controller基類和Service基類在整個項目中並無直接被使用，也就沒有可以使用其子類替換基類的場景，因此不知足里氏替換原則；
- Controller基類和Service基類並無抽象接口函數或虛函數，即全部繼承基類的子類間沒有相關共性，直接致使在項目中仍然使用的是子類；
- Controller基類和Service基類只關注了重用性，即子類可以輕鬆使用基類的注入DAO、注入服務、注入參數、靜態常量、服務函數、靜態函數等資源。可是，忽略了這些資源的必要性，即這些資源並非子類所必須的，反而給子類帶來了加載時的性能損耗。
綜上所述，Controller基類和Service基類只是一個雜湊類，並非一個真正意義上的基類，須要進行拆分。
1.3.拆分基類的方法
因爲Service基類比Controller基類更典型，本文以Service基類舉例說明如何來拆分「基類」。
1.3.1.把注入實例放入實現類
根據「使用即引入、無用則刪除」原則，在須要使用的實現類中注入須要使用的DAO、服務和參數。
/** 用戶服務類 */
@Service
public class UserService {
/** 用戶DAO */
@Autowired
private UserDAO userDAO;
/** 短信服務 */
@Autowired
private SmsService smsService;
/** 系統名稱 */
@Value("${example.systemName}")
private String systemName;
...
}
1.3.2.把靜態常量放入常量類
對於靜態常量，能夠把它們封裝到對應的常量類中，在須要時直接使用便可。
/** 例子常量類 */
public class ExampleConstants {
/** 超級用戶標識 */
public static final long SUPPER_USER_ID = 0L;
...
}
1.3.3.把服務函數放入服務類
對於服務函數，能夠把它們封裝到對應的服務類中。在別的服務類使用時，能夠注入該服務類實例，而後經過實例調用服務函數。
/** 用戶服務類 */
@Service
public class UserService {
/** 獲取用戶函數 */
public UserDO getUser(Long userId) {...}
...
}
/** 公司服務類 */
@Service
public class CompanyService {
/** 用戶服務 */
@Autowired
private UserService userService;
/** 獲取管理員 */
public UserDO getManager(Long companyId) {
CompanyDO company = ...;
return userService.getUser(company.getManagerId());
}
...
}
1.3.4.把靜態函數放入工具類
對於靜態函數，能夠把它們封裝到對應的工具類中，在須要時直接使用便可。
/** 用戶輔助類 */
public class UserHelper {
/** 獲取用戶名稱 */
public static String getUserName(UserDO user) {...}
...
}
2.把業務代碼寫在Controller中
2.1.現象描述
咱們會常常會在Controller類中看到這樣的代碼：
/** 用戶控制器類 */
@Controller
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
/** 用戶DAO */
@Autowired
private UserDAO userDAO;
/** 獲取用戶函數 */
@ResponseBody
@RequestMapping(path = "/getUser", method = RequestMethod.GET)
public Result<UserVO> getUser(@RequestParam(name = "userId", required = true) Long userId) {
// 獲取用戶信息
UserDO userDO = userDAO.getUser(userId);
if (Objects.isNull(userDO)) {
return null;
}
// 拷貝並返回用戶
UserVO userVO = new UserVO();
BeanUtils.copyProperties(userDO, userVO);
return Result.success(userVO);
}
...
}
編寫人員給出的理由是：一個簡單的接口函數，這麼寫也能知足需求，沒有必要去封裝成一個服務函數。
2.2.一個特殊的案例
案例代碼以下：
/** 測試控制器類 */
@Controller
@RequestMapping("/test")
public class TestController {
/** 系統名稱 */
@Value("${example.systemName}")
private String systemName;
/** 訪問函數 */
@RequestMapping(path = "/access", method = RequestMethod.GET)
public String access() {
return String.format("系統(%s)歡迎您訪問！", systemName);
}
}
訪問結果以下：
curl http://localhost:8080/test/access 系統(null)歡迎您訪問！
爲何參數systemName（系統名稱）沒有被注入值？《Spring Documentation》給出的解釋是：
Note that actual processing of the @Value annotation is performed by a BeanPostProcessor.
BeanPostProcessor interfaces are scoped per-container. This is only relevant if you are using container hierarchies. If you define a BeanPostProcessor in one container, it will only do its work on the beans in that container. Beans that are defined in one container are not post-processed by a BeanPostProcessor in another container, even if both containers are part of the same hierarchy.
意思是說：@Value是經過BeanPostProcessor來處理的，而WebApplicationContex和ApplicationContext是單獨處理的，因此WebApplicationContex不能使用父容器的屬性值。
因此，Controller不知足Service的需求，不要把業務代碼寫在Controller類中。
2.3.服務端三層架構
SpringMVC服務端採用經典的三層架構，即表現層、業務層、持久層，分別採用@Controller、@Service、@Repository進行類註解。
表現層（Presentation）：又稱控制層（Controller），負責接收客戶端請求，並向客戶端響應結果，一般採用HTTP協議。
業務層（Business）：又稱服務層（Service），負責業務相關邏輯處理，按照功能分爲服務、做業等。
持久層（Persistence）：又稱倉庫層（Repository），負責數據的持久化，用於業務層訪問緩存和數據庫。
因此，把業務代碼寫入到Controller類中，是不符合SpringMVC服務端三層架構規範的。
3.把持久層代碼寫在Service中
把持久層代碼寫在Service中，從功能上來看並無什麼問題，這也是不少人欣然接受的緣由。
3.1.引發如下主要問題
- 業務層和持久層混雜在一塊兒，不符合SpringMVC服務端三層架構規範；
- 在業務邏輯中組裝語句、主鍵等，增長了業務邏輯的複雜度；
- 在業務邏輯中直接使用第三方中間件，不便於第三方持久化中間件的替換；
- 同一對象的持久層代碼分散在各個業務邏輯中，背離了面對對象的編程思想；
- 在寫單元測試用例時，沒法對持久層接口函數直接測試。
3.2.把數據庫代碼寫在Service中
這裏以數據庫持久化中間件Hibernate的直接查詢爲例。
現象描述：
/** 用戶服務類 */
@Service
public class UserService {
/** 會話工廠 */
@Autowired
private SessionFactory sessionFactory;
/** 根據工號獲取用戶函數 */
public UserVO getUserByEmpId(String empId) {
// 組裝HQL語句
String hql = "from t_user where emp_id = '" + empId + "'";
// 執行數據庫查詢
Query query = sessionFactory.getCurrentSession().createQuery(hql);
List<UserDO> userList = query.list();
if (CollectionUtils.isEmpty(userList)) {
return null;
}
// 轉化並返回用戶
UserVO userVO = new UserVO();
BeanUtils.copyProperties(userList.get(0), userVO);
return userVO;
}
}
建議方案：
/** 用戶DAO類 */
@Repository
public class UserDAO {
/** 會話工廠 */
@Autowired
private SessionFactory sessionFactory;
/** 根據工號獲取用戶函數 */
public UserDO getUserByEmpId(String empId) {
// 組裝HQL語句
String hql = "from t_user where emp_id = '" + empId + "'";
// 執行數據庫查詢
Query query = sessionFactory.getCurrentSession().createQuery(hql);
List<UserDO> userList = query.list();
if (CollectionUtils.isEmpty(userList)) {
return null;
}
// 返回用戶信息
return userList.get(0);
}
}
/** 用戶服務類 */
@Service
public class UserService {
/** 用戶DAO */
@Autowired
private UserDAO userDAO;
/** 根據工號獲取用戶函數 */
public UserVO getUserByEmpId(String empId) {
// 根據工號查詢用戶
UserDO userDO = userDAO.getUserByEmpId(empId);
if (Objects.isNull(userDO)) {
return null;
}
// 轉化並返回用戶
UserVO userVO = new UserVO();
BeanUtils.copyProperties(userDO, userVO);
return userVO;
}
}
關於插件：
阿里的AliGenerator是一款基於MyBatis Generator改造的DAO層代碼自動生成工具。利用AliGenerator生成的代碼，在執行復雜查詢的時候，須要在業務代碼中組裝查詢條件，使業務代碼顯得特別臃腫。
/** 用戶服務類 */
@Service
public class UserService {
/** 用戶DAO */
@Autowired
private UserDAO userDAO;
/** 獲取用戶函數 */
public UserVO getUser(String companyId, String empId) {
// 查詢數據庫
UserParam userParam = new UserParam();
userParam.createCriteria().andCompanyIdEqualTo(companyId)
.andEmpIdEqualTo(empId)
.andStatusEqualTo(UserStatus.ENABLE.getValue());
List<UserDO> userList = userDAO.selectByParam(userParam);
if (CollectionUtils.isEmpty(userList)) {
return null;
}
// 轉化並返回用戶
UserVO userVO = new UserVO();
BeanUtils.copyProperties(userList.get(0), userVO);
return userVO;
}
}
我的不喜歡用DAO層代碼生成插件，更喜歡用原汁原味的MyBatis XML映射，主要緣由以下：
- 會在項目中導入一些不符合規範的代碼；
- 只須要進行一個簡單查詢，也須要導入一整套複雜代碼；
- 進行復雜查詢時，拼裝條件的代碼複雜且不直觀，不如在XML中直接編寫SQL語句；
- 變動表格後須要從新生成代碼並進行覆蓋，可能會不當心刪除自定義函數。
固然，既然選擇了使用DAO層代碼生成插件，在享受便利的同時也應該接受插件的缺點。
3.3.把Redis代碼寫在Service中
現象描述：
/** 用戶服務類 */
@Service
public class UserService {
/** 用戶DAO */
@Autowired
private UserDAO userDAO;
/** Redis模板 */
@Autowired
private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;
/** 用戶主鍵模式 */
private static final String USER_KEY_PATTERN = "hash::user::%s";
/** 保存用戶函數 */
public void saveUser(UserVO user) {
// 轉化用戶信息
UserDO userDO = transUser(user);
// 保存Redis用戶
String userKey = MessageFormat.format(USER_KEY_PATTERN, userDO.getId());
Map<String, String> fieldMap = new HashMap<>(8);
fieldMap.put(UserDO.CONST_NAME, user.getName());
fieldMap.put(UserDO.CONST_SEX, String.valueOf(user.getSex()));
fieldMap.put(UserDO.CONST_AGE, String.valueOf(user.getAge()));
redisTemplate.opsForHash().putAll(userKey, fieldMap);
// 保存數據庫用戶
userDAO.save(userDO);
}
}
建議方案：
/** 用戶Redis類 */
@Repository
public class UserRedis {
/** Redis模板 */
@Autowired
private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;
/** 主鍵模式 */
private static final String KEY_PATTERN = "hash::user::%s";
/** 保存用戶函數 */
public UserDO save(UserDO user) {
String key = MessageFormat.format(KEY_PATTERN, userDO.getId());
Map<String, String> fieldMap = new HashMap<>(8);
fieldMap.put(UserDO.CONST_NAME, user.getName());
fieldMap.put(UserDO.CONST_SEX, String.valueOf(user.getSex()));
fieldMap.put(UserDO.CONST_AGE, String.valueOf(user.getAge()));
redisTemplate.opsForHash().putAll(key, fieldMap);
}
}
/** 用戶服務類 */
@Service
public class UserService {
/** 用戶DAO */
@Autowired
private UserDAO userDAO;
/** 用戶Redis */
@Autowired
private UserRedis userRedis;
/** 保存用戶函數 */
public void saveUser(UserVO user) {
// 轉化用戶信息
UserDO userDO = transUser(user);
// 保存Redis用戶
userRedis.save(userDO);
// 保存數據庫用戶
userDAO.save(userDO);
}
}
把一個Redis對象相關操做接口封裝爲一個DAO類，符合面對對象的編程思想，也符合SpringMVC服務端三層架構規範，更便於代碼的管理和維護。
4.把數據庫模型類暴露給接口
4.1.現象描述
/** 用戶DAO類 */
@Repository
public class UserDAO {
/** 獲取用戶函數 */
public UserDO getUser(Long userId) {...}
}
/** 用戶服務類 */
@Service
public class UserService {
/** 用戶DAO */
@Autowired
private UserDAO userDAO;
/** 獲取用戶函數 */
public UserDO getUser(Long userId) {
return userDAO.getUser(userId);
}
}
/** 用戶控制器類 */
@Controller
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
/** 用戶服務 */
@Autowired
private UserService userService;
/** 獲取用戶函數 */
@RequestMapping(path = "/getUser", method = RequestMethod.GET)
public Result<UserDO> getUser(@RequestParam(name = "userId", required = true) Long userId) {
UserDO user = userService.getUser(userId);
return Result.success(user);
}
}
上面的代碼，看上去是知足SpringMVC服務端三層架構的，惟一的問題就是把數據庫模型類UserDO直接暴露給了外部接口。
4.2.存在問題及解決方案
存在問題：
- 間接暴露數據庫表格設計，給競爭對手競品分析帶來方便；
- 若是數據庫查詢不作字段限制，會致使接口數據龐大，浪費用戶的寶貴流量；
- 若是數據庫查詢不作字段限制，容易把敏感字段暴露給接口，致使出現數據的安全問題；
- 若是數據庫模型類不能知足接口需求，須要在數據庫模型類中添加別的字段，致使數據庫模型類跟數據庫字段不匹配問題；
- 若是沒有維護好接口文檔，經過閱讀代碼是沒法分辨出數據庫模型類中哪些字段是接口使用的，致使代碼的可維護性變差。
解決方案：
- 從管理制度上要求數據庫和接口的模型類徹底獨立；
- 從項目結構上限制開發人員把數據庫模型類暴露給接口。
4.3.項目搭建的三種方式
下面，將介紹如何更科學地搭建Java項目，有效地限制開發人員把數據庫模型類暴露給接口。
第1種：共用模型的項目搭建
共用模型的項目搭建，把全部模型類放在一個模型項目（example-model）中，其它項目（example-repository、example-service、example-website）都依賴該模型項目，關係圖以下：
| 序號 | 項目名稱 | 打包類型 | 項目功能 |
|---|---|---|---|
| 1 | example-model | jar | 定義了全部模型類，包括DO類和VO類等 |
| 2 | example-repository | jar | 對應持久層，實現了MySQL、Redis相關DAO等 |
| 3 | example-service | jar | 對應業務層，實現了Service、Job、Workflow等 |
| 4 | example-webapp | war | 對應表現層，實現了Controller、Interceptor、Filter等 |
風險：
表現層項目（example-webapp）能夠調用業務層項目（example-service）中的任意服務函數，甚至於越過業務層直接調用持久層項目（example-repository）的DAO函數。
第2種：模型分離的項目搭建
模型分離的項目搭建，單獨搭建API項目（example-api），抽象出對外接口及其模型VO類。業務層項目（example-service）實現了這些接口，並向表現層項目（example-webapp）提供服務。表現層項目（example-webapp）只調用API項目（example-api）定義的服務接口。
| 序號 | 項目名稱 | 打包類型 | 項目功能 |
|---|---|---|---|
| 1 | example-api | jar | 業務層的表現層，定義了對外開放接口和VO類 |
| 2 | example-repository | jar | 對應持久層，定義了DO類並實現了MySQL、Redis相關DAO等 |
| 3 | example-service | jar | 對應業務層，實現了Service、Job、Workflow等 |
| 4 | example-webapp | war | 對應表現層，實現了Controller、Interceptor、Filter等 |
風險：
表現層項目（example-webapp）仍然能夠調用業務層項目（example-service）提供的內部服務函數和持久層項目（example-repository）的DAO函數。爲了不這種狀況，只好管理制度上要求表現層項目（example-webapp）只能調用API項目（example-api）定義的服務接口函數。
第3種：服務化的項目搭建
服務化的項目搭，就是把業務層項目（example-service）和持久層項目（example-repository）經過Dubbo項目（example-dubbo）打包成一個服務，向業務層項目（example-webapp）或其它業務項目（other-service）提供API項目（example-api）中定義的接口函數。
| 序號 | 項目名稱 | 打包類型 | 項目功能 |
|---|---|---|---|
| 1 | example-api | jar | 對應業務層的表現層，定義了對外開放接口和VO類 |
| 2 | example-repository | jar | 對應持久層，定義了DO類並實現了MySQL、Redis相關DAO等 |
| 3 | example-service | jar | 對應業務層，實現了Service、Job、Workflow等 |
| 4 | example-dubbo | war | 對應業務層的表現層，經過Dubbo提供服務 |
| 5 | example-webapp | war | 對應表現層，實現了Controller等，經過Dubbo調用服務 |
| 6 | other-service | jar | 對應其它項目的業務層，經過Dubbo調用服務 |
說明：Dubbo項目（example-dubbo）只發布API項目（example-api）中定義的服務接口，保證了數據庫模型沒法暴露。業務層項目（example-webapp）或其它業務項目（other-service）只依賴了API項目（example-api），只能調用該項目中定義的服務接口。
4.4.一條不太建議的建議
有人會問：接口模型和持久層模型分離，接口定義了一個查詢數據模型VO類，持久層也須要定義一個查詢數據模型DO類；接口定義了一個返回數據模型VO類，持久層也須要定義一個返回數據模型DO類……這樣，對於項目早期快速迭代開發很是不利。能不能只讓接口不暴露持久層數據模型，而可以讓持久層使用接口的數據模型？
若是從SpringMVC服務端三層架構來講，這是不容許的，由於它會影響三層架構的獨立性。可是，若是從快速迭代開發來講，這是容許的，由於它並不會暴露數據庫模型類。因此，這是一條不太建議的建議。
/** 用戶DAO類 */
@Repository
public class UserDAO {
/** 統計用戶函數 */
public Long countByParameter(QueryUserParameterVO parameter) {...}
/** 查詢用戶函數 */
public List<UserVO> queryByParameter(QueryUserParameterVO parameter) {...}
}
/** 用戶服務類 */
@Service
public class UserService {
/** 用戶DAO */
@Autowired
private UserDAO userDAO;
/** 查詢用戶函數 */
public PageData<UserVO> queryUser(QueryUserParameterVO parameter) {
Long totalCount = userDAO.countByParameter(parameter);
List<UserVO> userList = null;
if (Objects.nonNull(totalCount) && totalCount.compareTo(0L) > 0) {
userList = userDAO.queryByParameter(parameter);
}
return new PageData<>(totalCount, userList);
}
}
/** 用戶控制器類 */
@Controller
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
/** 用戶服務 */
@Autowired
private UserService userService;
/** 查詢用戶函數(parameter中包括分頁參數startIndex和pageSize) */
@RequestMapping(path = "/queryUser", method = RequestMethod.POST)
public Result<PageData<UserVO>> queryUser(@Valid @RequestBody QueryUserParameterVO parameter) {
PageData<UserVO> pageData = userService.queryUser(parameter);
return Result.success(pageData);
}
}
後記
「仁者見仁、智者見智」，每一個人都有本身的想法，而文章的內容也只是個人一家之言。
謹以此文獻給那些我工做過的創業公司，是您們曾經放手讓我去整改亂象，讓我從中受益頗深並得以技術成長。
本文做者：中間件小哥
本文爲雲棲社區原創內容，未經容許不得轉載。
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