DDD分层架构之领域实体(基础篇)

上一篇,我介绍了自己在DDD分层架构方面的一些感想,本文开始介绍领域层的实体,代码主要参考自《领域驱动设计C#2008实现》,另外参考了网上找到的一些示例代码。

什么是实体

  由标识来区分的对象称为实体。

实体的定义隐藏了几个信息:

  • 两个实体对象,只要它们的标识属性值相等,哪怕标识属性以外的所有属性值都不相等,这两个对象也认为是同一个实体,这意味着两个对象是同一实体在其生命周期内的不同阶段。

  • 为了能正确区分实体,标识必须唯一。

  • 实体的标识属性值是不可变的,标识属性以外的属性值是可变的。如果标识值不大稳定,偶尔会变化,那么就无法将该实体在生命周期内的所有变化关联在一起,这可能导致严重的问题。

实体标识

从实体的定义可以发现,标识是实体的关键特征。关于标识,有几个值得思考的问题。

将什么选作标识

比如中国人都有身份证,身份证号码是唯一的,那么可能会有人使用身份证号作为实体标识。这看起来好像没什么问题,但身份证每隔N年就会换代,身份证号可能发生变化。这违反了标识不可变性和稳定性要求,所以不适合作为实体标识。

对于手工录入流水号作为实体标识的情况,要用户自己保证唯一性已经很困难,如果提供了修改标识的功能,将导致标识不稳定,如果不提供,用户录入错误就只能删除后重新输入,这就太不人道了。

通过程序自动生成一个有意义的流水号作为实体标识,并且不提供修改,这可能是可行的,对于唯一性要求,程序和数据库可以保证,另外不允许修改,就可以保证稳定性。对于像订单号一类的场景可能有效。

可以看到,使用有意义的值作为标识有一定风险,并且难度比较大,为了简单和方便,生成一个无意义的唯一值作为标识更可行。

为标识选择什么类型

对于使用Sql Server的同学,一般会倾向于使用int类型,映射到数据库中的自增长int。它的优势是简单,唯一性由数据库保障,占用空间小,查询速度快。我之前也采用了很长时间,大部分时候很好用,不过偶尔会很头痛。

由于实体标识需要等到插入数据库之后才创建出来,所以你在保存之前不可能知道标识值是多少,如果在保存之前需要拿到Id,唯一的方法是先插入数据库,得到Id以后,再执行另外的操作,换句话说,需要把本来是同一个事务中的操作分成多个事务执行。

使用自增长int类型的第二个毛病是,如果需要合并同一个实体对应的多个数据表记录,悲剧就会发生。比如你现在把一个实体对应的记录水平分区到多个数据库的表中,由于Id是自增长的,每个表都会从1开始自增,你要合并到一个表中,Id就会发生冲突。所以对于比较大点的项目,使用自增长int类型是有一些风险的。

对于比较小,且不是太复杂的项目,使用自增长int类型是个不错的选择,但如果你经常碰到上面提到的问题,说明你需要重新选择标识类型了。

要解决以上问题,最简单的方法是选择Guid作为标识类型。

它的主要优势是生成Guid非常容易,不论是Js,C#还是在数据库中,都能轻易的生成出来。另外,Guid的唯一性很强,基本不可能生成出两个相同的Guid。

Guid类型的主要缺点是占用空间太大。另外实体标识一般映射到数据库的主键,而Sql Server会默认把主键设成聚集索引,由于Guid的不连续性,这可能导致大量的页拆分,造成大量碎片从而拖慢查询。一个解决办法是使用Sql Server来生成Guid,它可以生成连续的Guid值,但这又回到了老路,只有插入数据库你才知道具体的Id值,所以行不通。另一个解决办法是把聚集索引移到其它列上,比如创建时间。如果你打算把聚集索引继续放到Guid标识列上,可以观察到碎片一般都在90%以上,写一个Sql脚本,定时在半夜整理一下碎片,也算一个勉强的办法。

如果生成一个有意义的流水号来作为标识,这时候标识类型就是一个字符串。

有些时候可能还要使用更复杂的组合标识,这一般需要创建一个值对象作为标识类型。

我目前一般都使用Guid作为标识类型,偶尔使用字符串类型。

对于需要更详细的了解实体标识,请参考《企业应用架构模式》标识域一节。

实体层超类型的实现

既然每个实体都有一个标识,那么为所有实体创建一个基类就显得很有用了,这个基类就是层超类型,它为所有领域实体提供基础服务。

为了降低依赖性,现在需要在本系列应用程序框架的VS解决方案中增加一个类库Util.Domains和单元测试项目Util.Domains.Tests,并使用解决方案文件夹进行分类,如下图所示。

各程序集的依赖关系如下图所示。

实体基类可以取名为EntityBase,它应该是一个抽象类,具有一个名为Id的属性。如果采用int作为标识类型,代码可能是这样。

namespace Util.Domains {
    /// <summary>
    /// 领域实体
    /// </summary>
    public abstract class EntityBase{
        /// <summary>
        /// 初始化领域实体
        /// </summary>
        /// <param name="id">标识</param>
        protected EntityBase( int id ) {
            Id = id;
        } 

        /// <summary>
        /// 标识
        /// </summary>
        public int Id { get; private set; }
    }
}

观察上面的代码,这里要考虑的关键问题是Id的set属性是否应该公共出来。根据前面的介绍,实体标识应该是不可变的,如果把Id的set属性设为公开,那么任何人都可以随时很方便的修改它,从而破坏了封装性。

那么,把Id的set属性设成私有,外界确实无法修改它,设置Id的唯一方法是在创建这个实体时,从构造函数传进来。但这会导致哪些问题?先看看ORM,它需要将数据库中的Id列映射到实体的Id属性上,如果set被设为私有,还能映射成功吗。通过测试,一般的ORM都具备映射私有属性的能力,比如EF,所以这不是问题。再来看看表现层,比如Mvc,Mvc提供了一个模型绑定功能,可以把表现层的数据映射到实体的属性上,如果属性是私有的会如何?测试以后,发现只有包含public 的set属性才可以映射成功,甚至字段都不行。再测试Wpf的双向绑定,也基本如此。所以把Id的set属性设为私有,将导致实体在表现层无法直接使用,需要通过Dto或ViewModel进行中转。

所以你需要在封装性和易用性上作出权衡,如果你希望更高的健壮性,那就把Id的set属性隐藏起来,否则直接把Id暴露出来,通过约定告诉大家不要在创建了实体之后修改Id的值。由于本系列准备演示Dto的用法,所以会把Id setter隐藏起来,并通过Dto来转换。如果你需要更方便,请删除Id setter上的private。

现在Id类型为int,如果要使用Guid类型的实体,我们需要创建另一个实体基类。

namespace Util.Domains {
    /// <summary>
    /// 领域实体
    /// </summary>
    public abstract class EntityBase{
        /// <summary>
        /// 初始化领域实体
        /// </summary>
        /// <param name="id">标识</param>
        protected EntityBase( Guid id ) {
            Id = id;
        } 

        /// <summary>
        /// 标识
        /// </summary>
        public Guid Id { get; private set; }
    }
}

它们的唯一变化是Id数据类型不同,我们可以把Id类型设为object,从而支持所有类型。

namespace Util.Domains {
    /// <summary>
    /// 领域实体
    /// </summary>
    public abstract class EntityBase{
        /// <summary>
        /// 初始化领域实体
        /// </summary>
        /// <param name="id">标识</param>
        protected EntityBase( object id ) {
            Id = id;
        } 

        /// <summary>
        /// 标识
        /// </summary>
        public object Id { get; private set; }
    }
}

但弱类型的object将导致装箱和拆箱,另外也不太易用,这时候是泛型准备登场的时候了。

namespace Util.Domains {
    /// <summary>
    /// 领域实体
    /// </summary>
    /// <typeparam name="TKey">标识类型</typeparam>
    public abstract class EntityBase<TKey> {
        /// <summary>
        /// 初始化领域实体
        /// </summary>
        /// <param name="id">标识</param>
        protected EntityBase( TKey id ) {
            Id = id;
        } 

        /// <summary>
        /// 标识
        /// </summary>
        [Required]
        public TKey Id { get; private set; }
    }
}

将标识类型通过泛型参数TKey传进来,由于标识类型可以任意,所以不需要进行泛型约束。另外在Id上方加了一个Required特性,当Id为字符串或其它引用类型的时候,就能派上用场了。

下面要解决的问题是实体对象相等性比较,需要重写Equals,GetHashCode方法,另外需要重写==和!=两个操作符重载。

        /// <summary>
        /// 相等运算
        /// </summary>
        public override bool Equals( object entity ) {
            if ( entity == null )
                return false;
            if ( !( entity is EntityBase<TKey> ) )
                return false;
            return this == (EntityBase<TKey>)entity;
        }

        /// <summary>
        /// 获取哈希
        /// </summary>
        public override int GetHashCode() {
            return Id.GetHashCode();
        }

        /// <summary>
        /// 相等比较
        /// </summary>
        /// <param name="entity1">领域实体1</param>
        /// <param name="entity2">领域实体2</param>
        public static bool operator ==( EntityBase<TKey> entity1, EntityBase<TKey> entity2 ) {
            if ( (object)entity1 == null && (object)entity2 == null )
                return true;
            if ( (object)entity1 == null || (object)entity2 == null )
                return false;
            if ( entity1.Id == null )
                return false;
            if ( entity1.Id.Equals( default( TKey ) ) )
                return false;
            return entity1.Id.Equals( entity2.Id );
        }

         /// <summary>
        /// 不相等比较
        /// </summary>
        /// <param name="entity1">领域实体1</param>
        /// <param name="entity2">领域实体2</param>
        public static bool operator !=( EntityBase<TKey> entity1, EntityBase<TKey> entity2 ) {
            return !( entity1 == entity2 );
        }    

在操作符==的代码中,有一句需要注意,entity1.Id.Equals( default( TKey ) ),比如,一个实体的标识为int类型,这个实体在刚创建的时候,Id默认为0,另外创建一个该类的实例,Id也为0,那么这两个实体是相等还是不等?从逻辑上它们是不相等的,属于不同的实体, 只是标识目前还没有创建,可能需要等到保存到数据库中才能产生。这有什么影响呢?当进行某些集合操作时,如果你发现操作N个实体,但只有一个实体操作成功,那很有可能是因为这些实体的标识是默认值,而你的相等比较没有识别出来,这一句代码能够解决这个问题。

考虑领域实体基类还能帮我们干点什么,其实还很多,比如状态输出、初始化、验证、日志等。下面先来介绍一下状态输出。

当我在操作每个实体的时候,我经常需要在日志中记录完整的实体状态,即实体所有属性名值对的列表。这样方便我在查找问题的时候,可以了解某个实体当时是个什么情况。

要输出实体的状态,最方便的方法是重写ToString,然后把实体状态列表返回回来。这样ToString方法将变得有意义,因为它输出一个实体的类名基本没什么用。

要输出实体的全部属性值,一个办法是通过反射在基类中进行,但这可能会造成一点性能下降,由于通过代码生成器可以轻松生成这个操作,所以我没有采用反射的方法。

        /// <summary>
        /// 描述
        /// </summary>
        private StringBuilder _description;

        /// <summary>
        /// 输出领域对象的状态
        /// </summary>
        public override string ToString() {
            _description = new StringBuilder();
            AddDescriptions();
            return _description.ToString().TrimEnd().TrimEnd( ',' );
        } 

        /// <summary>
        /// 添加描述
        /// </summary>
        protected virtual void AddDescriptions() {
        }

        /// <summary>
        /// 添加描述
        /// </summary>
        protected void AddDescription( string description ) {
            if ( string.IsNullOrWhiteSpace( description ) )
                return;
            _description.Append( description );
        } 

        /// <summary>
        /// 添加描述
        /// </summary>
        protected void AddDescription<T>( string name, T value ) {
            if ( string.IsNullOrWhiteSpace( value.ToStr() ) )
                return;
            _description.AppendFormat( "{0}:{1},", name, value );
        }

在子类中需要重写AddDescriptions方法,并在该方法中调用AddDescription这个辅助方法来添加属性名值对的描述。

由于验证和日志等内容需要一些公共操作类提供帮助,所以放到后面几篇进行介绍。

为了使泛型的EntityBase<TKey>用起来更简单一点,我创建了一个EntityBase,它从泛型EntityBase<Guid>派生,这是因为我现在主要使用Guid作为标识类型。

namespace Util.Domains {
    /// <summary>
    /// 领域实体基类
    /// </summary>
    public abstract class EntityBase : EntityBase<Guid> {
        /// <summary>
        /// 初始化领域实体
        /// </summary>
        /// <param name="id">标识</param>
        protected EntityBase( Guid id )
            : base( id ) {
        }
    }
}

完整单元测试代码如下。

 using System;

namespace Util.Domains.Tests.Samples {
    /// <summary>
    /// 测试实体
    /// </summary>
    public class Test : EntityBase {
        /// <summary>
        /// 初始化
        /// </summary>
        public Test()
            : this( Guid.NewGuid() ) {
        }

        /// <summary>
        /// 初始化员工
        /// </summary>
        /// <param name="id">员工编号</param>
        public Test( Guid id )
            : base( id ) {
        }

        /// <summary>
        /// 姓名
        /// </summary>
        public string Name { get; set; }

        /// <summary>
        /// 添加描述
        /// </summary>
        protected override void AddDescriptions() {
            AddDescription( "Id:"+ Id + "," );
            AddDescription( "姓名", Name );
        }
    }
}

using System;
using Microsoft.VisualStudio.TestTools.UnitTesting;
using Util.Domains.Tests.Samples;

namespace Util.Domains.Tests {
    /// <summary>
    /// 实体基类测试
    /// </summary>
    [TestClass]
    public class EntityBaseTest {
        /// <summary>
        /// 测试实体1
        /// </summary>
        private Test _test1;
        /// <summary>
        /// 测试实体2
        /// </summary>
        private Test _test2;

        /// <summary>
        /// 测试初始化
        /// </summary>
        [TestInitialize]
        public void TestInit() {
            _test1 = new Test();
            _test2 = new Test();
        }

        /// <summary>
        /// 通过构造方法设置标识
        /// </summary>
        [TestMethod]
        public void TestId() {
            Guid id = Guid.NewGuid();
            _test1 = new Test( id );
            Assert.AreEqual( id, _test1.Id );
        }

        /// <summary>
        /// 新创建的实体不相等
        /// </summary>
        [TestMethod]
        public void TestNewEntityIsNotEquals() {
            Assert.IsFalse( _test1.Equals( _test2 ) );
            Assert.IsFalse( _test1.Equals( null ) );

            Assert.IsFalse( _test1 == _test2 );
            Assert.IsFalse( _test1 == null );
            Assert.IsFalse( null == _test2 );

            Assert.IsTrue( _test1 != _test2 );
            Assert.IsTrue( _test1 != null );
            Assert.IsTrue( null != _test2 );
        }

        /// <summary>
        /// 当两个实体的标识相同,则实体相同
        /// </summary>
        [TestMethod]
        public void TestEntityEquals_IdEquals() {
            Guid id = Guid.NewGuid();
            _test1 = new Test( id );
            _test2 = new Test( id );
            Assert.IsTrue( _test1.Equals( _test2 ) );
            Assert.IsTrue( _test1 == _test2 );
            Assert.IsFalse( _test1 != _test2 );
        }

        /// <summary>
        /// 测试状态输出
        /// </summary>
        [TestMethod]
        public void TestToString() {
            _test1 = new Test { Name = "a" };
            Assert.AreEqual( string.Format( "Id:{0},姓名:a", _test1.Id ), _test1.ToString() );
        }
    }
}

完整EntityBase代码如下。

 using System.ComponentModel.DataAnnotations;
using System.Text;

namespace Util.Domains {
    /// <summary>
    /// 领域实体
    /// </summary>
    /// <typeparam name="TKey">标识类型</typeparam>
    public abstract class EntityBase<TKey> {

        #region 构造方法

        /// <summary>
        /// 初始化领域实体
        /// </summary>
        /// <param name="id">标识</param>
        protected EntityBase( TKey id ) {
            Id = id;
        }

        #endregion

        #region 字段

        /// <summary>
        /// 描述
        /// </summary>
        private StringBuilder _description;

        #endregion

        #region Id(标识)

        /// <summary>
        /// 标识
        /// </summary>
        [Required]
        public TKey Id { get; private set; }

        #endregion

        #region Equals(相等运算)

        /// <summary>
        /// 相等运算
        /// </summary>
        public override bool Equals( object entity ) {
            if ( entity == null )
                return false;
            if ( !( entity is EntityBase<TKey> ) )
                return false;
            return this == (EntityBase<TKey>)entity;
        }

        #endregion

        #region GetHashCode(获取哈希)

        /// <summary>
        /// 获取哈希
        /// </summary>
        public override int GetHashCode() {
            return Id.GetHashCode();
        }

        #endregion

        #region ==(相等比较)

        /// <summary>
        /// 相等比较
        /// </summary>
        /// <param name="entity1">领域实体1</param>
        /// <param name="entity2">领域实体2</param>
        public static bool operator ==( EntityBase<TKey> entity1, EntityBase<TKey> entity2 ) {
            if ( (object)entity1 == null && (object)entity2 == null )
                return true;
            if ( (object)entity1 == null || (object)entity2 == null )
                return false;
            if ( entity1.Id == null )
                return false;
            if ( entity1.Id.Equals( default( TKey ) ) )
                return false;
            return entity1.Id.Equals( entity2.Id );
        }

        #endregion

        #region !=(不相等比较)

        /// <summary>
        /// 不相等比较
        /// </summary>
        /// <param name="entity1">领域实体1</param>
        /// <param name="entity2">领域实体2</param>
        public static bool operator !=( EntityBase<TKey> entity1, EntityBase<TKey> entity2 ) {
            return !( entity1 == entity2 );
        }

        #endregion

        #region ToString(输出领域对象的状态)

        /// <summary>
        /// 输出领域对象的状态
        /// </summary>
        public override string ToString() {
            _description = new StringBuilder();
            AddDescriptions();
            return _description.ToString().TrimEnd().TrimEnd( ',' );
        }

        /// <summary>
        /// 添加描述
        /// </summary>
        protected virtual void AddDescriptions() {
        }

        /// <summary>
        /// 添加描述
        /// </summary>
        protected void AddDescription( string description ) {
            if ( string.IsNullOrWhiteSpace( description ) )
                return;
            _description.Append( description );
        }

        /// <summary>
        /// 添加描述
        /// </summary>
        protected void AddDescription<T>( string name, T value ) {
            if ( string.IsNullOrWhiteSpace( value.ToStr() ) )
                return;
            _description.AppendFormat( "{0}:{1},", name, value );
        }

        #endregion
    }
}

using System;

namespace Util.Domains {
    /// <summary>
    /// 领域实体基类
    /// </summary>
    public abstract class EntityBase : EntityBase<Guid> {
        /// <summary>
        /// 初始化领域实体
        /// </summary>
        /// <param name="id">标识</param>
        protected EntityBase( Guid id )
            : base( id ) {
        }
    }
}

为了完成实体基类的验证,我需要先提供两个公共操作类,即验证和自定义异常类,待把这两个类完成后,我们再继续介绍实体基类在验证方面的支持。

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