Java服务端乱象大揭秘

发表时间: 2019-08-06 11:01

导读

查尔斯·狄更斯在《双城记》中写道:“这是一个最好的时代,也是一个最坏的时代。”移动互联网的快速发展,出现了许多新机遇,很多创业者伺机而动;随着行业竞争加剧,互联网红利逐渐消失,很多创业公司九死一生。

笔者在初创公司摸爬滚打数年,接触了各式各样的Java微服务架构,从中获得了一些优秀的理念,但也发现了一些不合理的现象。现在,笔者总结了一些创业公司存在的Java服务端乱象,并尝试性地给出了一些不成熟的建议。

1.使用Controller基类和Service基类

1.1.现象描述

1.1.1.Controller基类

常见的Controller基类如下:

/** 基础控制器类 */public class BaseController {  /** 注入服务相关 */ /** 用户服务 */ @Autowired protected UserService userService; ... /** 静态常量相关 */ /** 手机号模式 */ protected static final String PHONE_PATTERN = "/^[1]([3-9])[0-9]{9}$/"; ... /** 静态函数相关 */ /** 验证电话 */ protected static vaildPhone(String phone) {...} ...}

常见的Controller基类主要包含注入服务、静态常量和静态函数等,便于所有的Controller继承它,并在函数中可以直接使用这些资源。

1.1.2.Service基类

常见的Service基类如下:

/** 基础服务类 */public class BaseService { /** 注入DAO相关 */ /** 用户DAO */ @Autowired protected UserDAO userDAO; ... /** 注入服务相关 */ /** 短信服务 */ @Autowired protected SmsService smsService; ...  /** 注入参数相关 */ /** 系统名称 */ @Value("${example.systemName}") protected String systemName; ... /** 静态常量相关 */ /** 超级用户标识 */ protected static final long SUPPER_USER_ID = 0L; ... /** 服务函数相关 */ /** 获取用户函数 */ protected UserDO getUser(Long userId) {...} ... /** 静态函数相关 */ /** 获取用户名称 */ protected static String getUserName(UserDO user) {...} ...}

常见的Service基类主要包括注入DAO、注入服务、注入参数、静态常量、服务函数、静态函数等,便于所有的Service继承它,并在函数中可以直接使用这些资源。

1.2.论证基类必要性

首先,了解一下里氏替换原则:

里氏代换原则(Liskov Substitution Principle,简称LSP):所有引用基类(父类)的地方必须能透明地使用其子类的对象。

其次,了解一下基类的优点:

  1. 子类拥有父类的所有方法和属性,从而减少了创建子类的工作量;
  2. 提高了代码的重用性,子类拥有父类的所有功能;
  3. 提高了代码的扩展性,子类可以添加自己的功能。

所以,我们可以得出以下结论:

  1. Controller基类和Service基类在整个项目中并没有直接被使用,也就没有可使用其子类替换基类的场景,所以不满足里氏替换原则;
  2. Controller基类和Service基类并没有抽象接口函数或虚函数,即所有继承基类的子类间没有相关共性,直接导致在项目中仍然使用的是子类;
  3. Controller基类和Service基类只关注了重用性,即子类能够轻松使用基类的注入DAO、注入服务、注入参数、静态常量、服务函数、静态函数等资源。但是,忽略了这些资源的必要性,即这些资源并不是子类所必须的,反而给子类带来了加载时的性能损耗。

综上所述,Controller基类和Service基类只是一个杂凑类,并不是一个真正意义上的基类,需要进行拆分。

1.3.拆分基类的方法

由于Service基类比Controller基类更典型,本文以Service基类举例说明如何来拆分“基类”。

1.3.1.把注入实例放入实现类

根据“使用即引入、无用则删除”原则,在需要使用的实现类中注入需要使用的DAO、服务和参数。

/** 用户服务类 */@Servicepublic class UserService { /** 用户DAO */ @Autowired private UserDAO userDAO; /** 短信服务 */ @Autowired private SmsService smsService; /** 系统名称 */ @Value("${example.systemName}") private String systemName; ...}

1.3.2.把静态常量放入常量类

对于静态常量,可以把它们封装到对应的常量类中,在需要时直接使用即可。

/** 例子常量类 */public class ExampleConstants { /** 超级用户标识 */ public static final long SUPPER_USER_ID = 0L; ...}

1.3.3.把服务函数放入服务类

对于服务函数,可以把它们封装到对应的服务类中。在别的服务类使用时,可以注入该服务类实例,然后通过实例调用服务函数。

/** 用户服务类 */@Servicepublic class UserService { /** 获取用户函数 */ public UserDO getUser(Long userId) {...} ...}/** 公司服务类 */@Servicepublic class CompanyService { /** 用户服务 */ @Autowired private UserService userService;  /** 获取管理员 */ public UserDO getManager(Long companyId) { CompanyDO company = ...; return userService.getUser(company.getManagerId()); } ...}

1.3.4.把静态函数放入工具类

对于静态函数,可以把它们封装到对应的工具类中,在需要时直接使用即可。

/** 用户辅助类 */public class UserHelper { /** 获取用户名称 */ public static String getUserName(UserDO user) {...} ...}

2.把业务代码写在Controller中

2.1.现象描述

我们会经常会在Controller类中看到这样的代码:

/** 用户控制器类 */@Controller@RequestMapping("/user")public class UserController { /** 用户DAO */ @Autowired private UserDAO userDAO; /** 获取用户函数 */ @ResponseBody @RequestMapping(path = "/getUser", method = RequestMethod.GET) public Result<UserVO> getUser(@RequestParam(name = "userId", required = true) Long userId) { // 获取用户信息 UserDO userDO = userDAO.getUser(userId); if (Objects.isNull(userDO)) { return null; }  // 拷贝并返回用户 UserVO userVO = new UserVO(); BeanUtils.copyProperties(userDO, userVO); return Result.success(userVO); } ...}

编写人员给出的理由是:一个简单的接口函数,这么写也能满足需求,没有必要去封装成一个服务函数。

2.2.一个特殊的案例

案例代码如下:

/** 测试控制器类 */@Controller@RequestMapping("/test")public class TestController { /** 系统名称 */ @Value("${example.systemName}") private String systemName;  /** 访问函数 */ @RequestMapping(path = "/access", method = RequestMethod.GET) public String access() { return String.format("系统(%s)欢迎您访问!", systemName); }}

访问结果如下:

curl http://localhost:8080/test/access系统(null)欢迎您访问!

为什么参数systemName(系统名称)没有被注入值?《Spring Documentation》给出的解释是:

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.

意思是说:@Value是通过BeanPostProcessor来处理的,而WebApplicationContex和ApplicationContext是单独处理的,所以WebApplicationContex不能使用父容器的属性值。

所以,Controller不满足Service的需求,不要把业务代码写在Controller类中。

2.3.服务端三层架构

SpringMVC服务端采用经典的三层架构,即表现层、业务层、持久层,分别采用@Controller、@Service、@Repository进行类注解。

表现层(Presentation):又称控制层(Controller),负责接收客户端请求,并向客户端响应结果,通常采用HTTP协议。

业务层(Business):又称服务层(Service),负责业务相关逻辑处理,按照功能分为服务、作业等。

持久层(Persistence):又称仓库层(Repository),负责数据的持久化,用于业务层访问缓存和数据库

所以,把业务代码写入到Controller类中,是不符合SpringMVC服务端三层架构规范的。

3.把持久层代码写在Service中

把持久层代码写在Service中,从功能上来看并没有什么问题,这也是很多人欣然接受的原因。

3.1.引起以下主要问题

  1. 业务层和持久层混杂在一起,不符合SpringMVC服务端三层架构规范;
  2. 在业务逻辑中组装语句、主键等,增加了业务逻辑的复杂度;
  3. 在业务逻辑中直接使用第三方中间件,不便于第三方持久化中间件的替换;
  4. 同一对象的持久层代码分散在各个业务逻辑中,背离了面对对象的编程思想;
  5. 在写单元测试用例时,无法对持久层接口函数直接测试。

3.2.把数据库代码写在Service中

这里以数据库持久化中间件Hibernate的直接查询为例。

现象描述:

/** 用户服务类 */@Servicepublic class UserService { /** 会话工厂 */ @Autowired private SessionFactory sessionFactory; /** 根据工号获取用户函数 */ public UserVO getUserByEmpId(String empId) { // 组装HQL语句 String hql = "from t_user where emp_id = '" + empId + "'";  // 执行数据库查询 Query query = sessionFactory.getCurrentSession().createQuery(hql); List<UserDO> userList = query.list(); if (CollectionUtils.isEmpty(userList)) { return null; }  // 转化并返回用户 UserVO userVO = new UserVO(); BeanUtils.copyProperties(userList.get(0), userVO); return userVO; }}

建议方案:

/** 用户DAO类 */@Repositorypublic class UserDAO { /** 会话工厂 */ @Autowired private SessionFactory sessionFactory;  /** 根据工号获取用户函数 */ public UserDO getUserByEmpId(String empId) { // 组装HQL语句 String hql = "from t_user where emp_id = '" + empId + "'";  // 执行数据库查询 Query query = sessionFactory.getCurrentSession().createQuery(hql); List<UserDO> userList = query.list(); if (CollectionUtils.isEmpty(userList)) { return null; }  // 返回用户信息 return userList.get(0); }}/** 用户服务类 */@Servicepublic class UserService { /** 用户DAO */ @Autowired private UserDAO userDAO; /** 根据工号获取用户函数 */ public UserVO getUserByEmpId(String empId) { // 根据工号查询用户 UserDO userDO = userDAO.getUserByEmpId(empId); if (Objects.isNull(userDO)) { return null; }  // 转化并返回用户 UserVO userVO = new UserVO(); BeanUtils.copyProperties(userDO, userVO); return userVO; }}

关于插件:

阿里的AliGenerator是一款基于MyBatis Generator改造的DAO层代码自动生成工具。利用AliGenerator生成的代码,在执行复杂查询的时候,需要在业务代码中组装查询条件,使业务代码显得特别臃肿。

/** 用户服务类 */@Servicepublic class UserService { /** 用户DAO */ @Autowired private UserDAO userDAO; /** 获取用户函数 */ public UserVO getUser(String companyId, String empId) { // 查询数据库 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; }  // 转化并返回用户 UserVO userVO = new UserVO(); BeanUtils.copyProperties(userList.get(0), userVO); return userVO; }}

个人不喜欢用DAO层代码生成插件,更喜欢用原汁原味的MyBatis XML映射,主要原因如下:

  • 会在项目中导入一些不符合规范的代码;
  • 只需要进行一个简单查询,也需要导入一整套复杂代码;
  • 进行复杂查询时,拼装条件的代码复杂且不直观,不如在XML中直接编写SQL语句;
  • 变更表格后需要重新生成代码并进行覆盖,可能会不小心删除自定义函数。

当然,既然选择了使用DAO层代码生成插件,在享受便利的同时也应该接受插件的缺点。

3.3.把Redis代码写在Service中

现象描述:

/** 用户服务类 */@Servicepublic class UserService { /** 用户DAO */ @Autowired private UserDAO userDAO; /** Redis模板 */ @Autowired private RedisTemplate<String, String> redisTemplate; /** 用户主键模式 */ private static final String USER_KEY_PATTERN = "hash::user::%s"; /** 保存用户函数 */ public void saveUser(UserVO user) { // 转化用户信息 UserDO userDO = transUser(user); // 保存Redis用户 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); // 保存数据库用户 userDAO.save(userDO); }}

建议方案:

/** 用户Redis类 */@Repositorypublic class UserRedis { /** Redis模板 */ @Autowired private RedisTemplate<String, String> redisTemplate; /** 主键模式 */ private static final String KEY_PATTERN = "hash::user::%s";  /** 保存用户函数 */ 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); }}/** 用户服务类 */@Servicepublic class UserService { /** 用户DAO */ @Autowired private UserDAO userDAO; /** 用户Redis */ @Autowired private UserRedis userRedis; /** 保存用户函数 */ public void saveUser(UserVO user) { // 转化用户信息 UserDO userDO = transUser(user); // 保存Redis用户 userRedis.save(userDO); // 保存数据库用户 userDAO.save(userDO); }}

把一个Redis对象相关操作接口封装为一个DAO类,符合面对对象的编程思想,也符合SpringMVC服务端三层架构规范,更便于代码的管理和维护。

4.把数据库模型类暴露给接口

4.1.现象描述

/** 用户DAO类 */@Repositorypublic class UserDAO { /** 获取用户函数 */ public UserDO getUser(Long userId) {...}}/** 用户服务类 */@Servicepublic class UserService { /** 用户DAO */ @Autowired private UserDAO userDAO; /** 获取用户函数 */ public UserDO getUser(Long userId) { return userDAO.getUser(userId); }}/** 用户控制器类 */@Controller@RequestMapping("/user")public class UserController { /** 用户服务 */ @Autowired private UserService userService; /** 获取用户函数 */ @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); }}

上面的代码,看上去是满足SpringMVC服务端三层架构的,唯一的问题就是把数据库模型类UserDO直接暴露给了外部接口。

4.2.存在问题及解决方案

存在问题:

  1. 间接暴露数据库表格设计,给竞争对手竞品分析带来方便;
  2. 如果数据库查询不做字段限制,会导致接口数据庞大,浪费用户的宝贵流量;
  3. 如果数据库查询不做字段限制,容易把敏感字段暴露给接口,导致出现数据的安全问题;
  4. 如果数据库模型类不能满足接口需求,需要在数据库模型类中添加别的字段,导致数据库模型类跟数据库字段不匹配问题;
  5. 如果没有维护好接口文档,通过阅读代码是无法分辨出数据库模型类中哪些字段是接口使用的,导致代码的可维护性变差。

解决方案:

  1. 从管理制度上要求数据库和接口的模型类完全独立;
  2. 从项目结构上限制开发人员把数据库模型类暴露给接口。

4.3.项目搭建的三种方式

下面,将介绍如何更科学地搭建Java项目,有效地限制开发人员把数据库模型类暴露给接口。

第1种:共用模型的项目搭建

共用模型的项目搭建,把所有模型类放在一个模型项目(example-model)中,其它项目(example-repository、example-service、example-website)都依赖该模型项目,关系图如下:

风险:

表现层项目(example-webapp)可以调用业务层项目(example-service)中的任意服务函数,甚至于越过业务层直接调用持久层项目(example-repository)的DAO函数。

第2种:模型分离的项目搭建

模型分离的项目搭建,单独搭建API项目(example-api),抽象出对外接口及其模型VO类。业务层项目(example-service)实现了这些接口,并向表现层项目(example-webapp)提供服务。表现层项目(example-webapp)只调用API项目(example-api)定义的服务接口。

风险:

表现层项目(example-webapp)仍然可以调用业务层项目(example-service)提供的内部服务函数和持久层项目(example-repository)的DAO函数。为了避免这种情况,只好管理制度上要求表现层项目(example-webapp)只能调用API项目(example-api)定义的服务接口函数。

第3种:服务化的项目搭建

服务化的项目搭,就是把业务层项目(example-service)和持久层项目(example-repository)通过Dubbo项目(example-dubbo)打包成一个服务,向业务层项目(example-webapp)或其它业务项目(other-service)提供API项目(example-api)中定义的接口函数。

说明:Dubbo项目(example-dubbo)只发布API项目(example-api)中定义的服务接口,保证了数据库模型无法暴露。业务层项目(example-webapp)或其它业务项目(other-service)只依赖了API项目(example-api),只能调用该项目中定义的服务接口。

4.4.一条不太建议的建议

有人会问:接口模型和持久层模型分离,接口定义了一个查询数据模型VO类,持久层也需要定义一个查询数据模型DO类;接口定义了一个返回数据模型VO类,持久层也需要定义一个返回数据模型DO类……这样,对于项目早期快速迭代开发非常不利。能不能只让接口不暴露持久层数据模型,而能够让持久层使用接口的数据模型?

如果从SpringMVC服务端三层架构来说,这是不允许的,因为它会影响三层架构的独立性。但是,如果从快速迭代开发来说,这是允许的,因为它并不会暴露数据库模型类。所以,这是一条不太建议的建议。

/** 用户DAO类 */@Repositorypublic class UserDAO { /** 统计用户函数 */ public Long countByParameter(QueryUserParameterVO parameter) {...} /** 查询用户函数 */ public List<UserVO> queryByParameter(QueryUserParameterVO parameter) {...}}/** 用户服务类 */@Servicepublic class UserService { /** 用户DAO */ @Autowired private UserDAO userDAO; /** 查询用户函数 */ 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); }}/** 用户控制器类 */@Controller@RequestMapping("/user")public class UserController { /** 用户服务 */ @Autowired private UserService userService; /** 查询用户函数(parameter中包括分页参数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); }}

后记

“仁者见仁、智者见智”,每个人都有自己的想法,而文章的内容也只是我的一家之言。

谨以此文献给那些我工作过的创业公司,是您们曾经放手让我去整改乱象,让我从中受益颇深并得以技术成长。

作者:中间件小哥