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# 08 | MVC架构解析：模型（Model）篇
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你好，我是四火。
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在上一讲中，我们了解了 MVC 这个老而弥坚的架构模式，而从这一讲开始，连同第 09、10 讲共计 3 篇，我将分别展开介绍 MVC 三大部分内容。今天我要讲的就是第一部分——模型（Model）。
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## 概念
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首先我们要了解的是，我们总在谈“模型”，那到底什么是模型？
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简单说来，**模型就是当我们使用软件去解决真实世界中各种实际问题的时候，对那些我们关心的实际事物的抽象和简化**。比如我们在软件系统中设计“人”这个事物类型的时候，通常只会考虑姓名、性别和年龄等一些系统用得着的必要属性，而不会把性格、血型和生辰八字等我们不关心的东西放进去。
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更进一步讲，我们会谈领域模型（Domain Model）。“领域”两个字显然给出了抽象和简化的范围，不同的软件系统所属的领域是不同的，比如金融软件、医疗软件和社交软件等等。如今领域模型的概念包含了比其原本范围定义以外更多的内容，**我们会更关注这个领域范围内各个模型实体之间的关系**。
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MVC 中的“模型”，说的是“模型层”，它正是由上述的领域模型来实现的，可是当我们讲这一层的时候，它包含了模型上承载的实实在在的业务数据，还有不同数据间的关联关系。因此，**我们在谈模型层的时候，有时候会更关心领域模型这一抽象概念本身，有时候则会更关心数据本身**。
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## 贫血模型和充血模型
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第一次听到“贫血模型”“充血模型”这两个词的时候，可能你就会问了，什么玩意儿？领域模型还有贫血和充血之说？
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其实，这两兄弟是 Martin Fowler 造出来的概念。要了解它们，得先知道这里讲的“血”是什么。
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这里的“血”，就是逻辑。它既包括我们最关心的业务逻辑，也包含非业务逻辑 。因此，**贫血模型（Anemic Domain Model），意味着模型实体在设计和实现上，不包含或包含很少的逻辑。**通常这种情况下，逻辑是被挪了出去，由其它单独的一层代码（比如这层代码是“Service”）来完成。
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严格说起来，贫血模型不是面向对象的，因为对象需要数据和逻辑的结合，这也是贫血模型反对者的重要观点之一。如果主要逻辑在 Service 里面，这一层对外暴露的接口也在 Service 上，那么事实上它就变成了面向“服务”的了，而模型实体，实际只扮演了 Service API 交互入参出参的角色，或者从本质上说，它只是遵循了一定封装规则的容器而已。
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**这时的模型实体，不包含逻辑，但包含状态，而逻辑被解耦到了无状态 Service 中。**既然没有了状态，Service 中的方法，就成为过程式代码的了。请注意，不完全面向对象并不代表它一定“不好”，事实上，在互联网应用设计中，贫血模型和充血模式都有很多成功的使用案例，且非常常见。
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比如这样的一个名为 Book 的类：
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public class Book {
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private int id;
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private boolean onLoan;
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public int getId() {
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return this.id;
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}
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public void setId(int id) {
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this.id = id;
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}
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public boolean isOnLoan() {
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return this.loan;
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}
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public void setOnLoan(boolean onLoan) {
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this.onLoan = onLoan;
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}
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}
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你可以看到，它并没有任何实质上的逻辑在里面，方法也只有简单的 getters 和 setters 等属性获取和设置方法，它扮演的角色基本只是一个用作封装的容器。
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那么真正的逻辑，特别是业务逻辑在哪里呢？有这样一个 Service：
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public class BookService {
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public Book lendOut(int bookId, int userId, Date date) { ... }
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}
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这个 lendOut 方法表示将书从图书馆借出，因此它需要接收图书 id 和 用户 id。在实现中，可能需要校验参数，可能需要查询数据库，可能需要将从数据源获得的原始数据装配到返回对象中，可能需要应用过滤条件，这里的内容，就是逻辑。
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现在，我们再来了解一下充血模型（Rich Domain Model）。**在充血模型的设计中，领域模型实体就是有血有肉的了，既包含数据，也包含逻辑，具备了更高程度的完备性和自恰性**，并且，充血模型的设计才是真正面向对象的。在这种设计下，我们看不到 XXXService 这样的类了，而是通过操纵有状态的模型实体类，就可以达到数据变更的目的。
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```
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public class Book {
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private int id;
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private boolean onLoan;
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public void lendOut(User user, Date date) { ... }
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... // 省略属性的获取和设置方法
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}
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在这种方式下，lendOut 方法不再需要传入 bookId，因为它就在 Book 对象里面存着呢；也不再需要传出 Book 对象作为返回值，因为状态的改变直接反映在 Book 对象内部了，即 onLoan 会变成 true。
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也就是说，Book 的行为和数据完完全全被封装的方法控制起来了，中间不会存在不应该出现的不一致状态，因为任何改变状态的行为只能通过 Book 的特定方法来进行，而它是可以被设计者严格把控的。
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而在贫血模型中就做不到这一点，一是因为数据和行为分散在两处，二是为了在 Service 中能组装模型，模型实体中本不该对用户开放的接口会被迫暴露出来，于是整个过程中就会存在状态不一致的可能。
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但是请注意，**无论是充血模型还是贫血模型，它和 Model 层做到何种程度的解耦往往没有太大关系。**比如说这个 lendOut 方法，在某些设计中，它可以拆分出去。对于贫血模型来说，它并非完全属于 BookService，可以拿到新建立的“借书关系”的服务中去，比如：
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public class LoanService {
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public Loan add(int bookId, int userId, Date date) { ... }
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}
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```
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这样一来，借书的关系就可以单独维护了，借书行为发生的时候，Book 和 User 两个实体对应的数据都不需要发生变化，只需要改变这个借书关系的数据就可以了。对于充血模型来说，一样可以做类似拆分。
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## 内部层次划分
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软件的耦合和复杂性问题往往都可以通过分层解决，模型层内部也一样，但是我们需要把握其中的度。**层次划分过多、过细，并不利于开发人员严格遵从和保持层次的清晰，也容易导致产生过多的无用样板代码，从而降低开发效率。**下面是一种比较常见的 Model 层，它是基于贫血模型的分层方式。
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在这种划分方式下，每一层都可以调用自身所属层上的其它类，也可以调用自己下方一层的类，但是不允许往上调用，即依赖关系总是“靠上面的层”依赖着“靠下面的层”。最上面三层是和业务模型实体相关的，而最下面一层是基础设施服务，和业务无关。从上到下，我把各层依次简单介绍一下：
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* 第一层 Facade，提供粗粒度的接口，逻辑上是对 Service 功能的组合。有时候由于事务需要跨多个领域模型的实体控制，那就适合放在这里。举例来说，创建用户的时候，我们同时免费赠送一本电子书给用户，我们既要调用 UserService 去创建用户对象，也要调用 SubscriptionService 去添加一条订购（赠送）记录，而这两个属于不同 Service 的行为需要放到一处 Facade 类里面做统一事务控制。在某些较小系统的设计里面，Service 和 Facade 这两层是糅合在一起的。
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* 第二层 Service，前面已经介绍了，通常会存放仅属于单个领域模型实体的操作。
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* 第三层数据访问层，在某些类型的数据访问中需要，比如关系型数据库，这里存放数据库字段和模型对象之间的 ORM（Object-Relational Mapping，对象关系映射）关系。
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* 第四层基础设施层，这一层的通用性最好，必须和业务无关。某些框架会把基础设施的工作给做了，但有时候也需要我们自己实现。比如 S3Service，存放数据到亚马逊的分布式文件系统。
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## CQRS 模式
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你也许听说过数据库的读写分离，其实，在模型的设计中，也有类似读写分离的机制，其中最常见的一种就叫做 CQRS（Command Query Responsibility Segregation，命令查询职责分离）。
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一般我们设计的业务模型，会同时被用作读（查询模式）和写（命令模式），但是，实际上这两者是有明显区别的，在一些业务场景中，我们希望这两者被分别对待处理，那么这种情况下，CQRS 就是一个值得考虑的选项。
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为什么要把命令和查询分离？我举个例子来说明吧，比如这样的贫血模型：
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class Book {
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private long id;
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private String name;
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private Date publicationDate;
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private Date creationDate;
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... // 省略其它属性和 getter/setter 方法
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}
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那么，相应地，就有这样一个 BookService：
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class BookService {
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public Book add(Book book);
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public Pagination<Book> query(Book book);
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}
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这个接口提供了两个方法：
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一个叫做 add 方法，接收一个 book 对象，这个对象的 name 和 publicationDate 属性会被当做实际值写入数据库，但是 id 会被忽略，因为 id 是数据库自动生成的，具备唯一性，creationDate 也会被忽略，因为它也是由数据库自动生成的，表示数据条目的创建时间。写入数据库完成后，返回一个能够反映实际写入库中数据的 Book 对象，它的 id 和 creationDate 都填上了数据库生成的实际值。
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你看，这个方法，实际做了两件事，一件是插入数据，即写操作；另一件是返回数据库写入的实际对象，即读操作。
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另一个方法是 query 方法，用于查询，这个 Book 入参，被用来承载查询参数了 。比方说，如果它的 author 值为“Jim”，表示查询作者名字为“Jim”的图书，返回一个分页对象，内含分页后的结果列表。
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但这个方法，其实有着明显的问题。这个问题就是，查询条件的表达，并不能用简单的业务模型很好地表达。换言之，这个模型 Book，能用来表示写入，却不适合用来表示查询。为什么呢？
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比方说，你要查询出版日期从 2018 年到 2019 年之间的图书，你该怎么构造这个 Book 对象？很难办对吧，因为 Book 只能包含一个 publicationDate 参数，这种“难办”的本质原因，是模型的不匹配，即这个 Book 对象根本就不适合用来做查询调用的模型。
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在清楚了问题以后，解决方法 CQRS 就自然而然产生了。**简单来说，CQRS 模式下，模型层的接口分为且只分为两种：**
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* **命令（Command），它不返回任何结果，但会改变数据的状态。**
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* **查询（Query），它返回结果，但是不会改变数据的状态。**
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也就是说，它把命令和查询的模型彻底分开了。上面的例子 ，使用 CQRS 的方式来改写一下，会变成这样：
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class BookService {
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public void add(Book book);
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public Pagination<Book> query(Query bookQuery);
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}
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你看，在 add 操作的时候，不再有返回值；而在 query 操作的时候，入参变成了一个 Query 对象，这是一个专门的“查询对象”，查询对象里面可以放置多个查询条件，比如：
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Query bookQuery = new Query(Book.class);
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query.addCriteria(Criteria.greaterThan("publicationDate", date_2018));
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query.addCriteria(Criteria.lessThan("publicationDate", date_2019));
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读到这里，不知道你有没有联想到这样两个知识点：
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第一个知识点，在 [\[第 04 讲\]](https://time.geekbang.org/column/article/136795) 我们学习 REST 风格的时候，我们把 HTTP 的请求从两个维度进行划分，是否幂等，以及是否安全。**按照这个角度来考量，CQRS 中的命令，可能是幂等的（例如对象更新），也可能不是幂等的（例如对象创建），但一定是不安全的；CQRS 中的查询，一定是幂等的，且一定是安全的。**
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第二个知识点，在 [\[第 07 讲\]](https://time.geekbang.org/column/article/140196) 我们学习 MVC 的一般化，其中的“第二种”典型情况时，Controller 会调用 Model 层的，执行写入操作；而 View 层会调用 Model 层，执行只读操作——看起来这不就是最适合 CQRS 的一种应用场景吗？
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所以说，技术确实都是相通的。
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## 总结思考
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今天我们详细剖析了 MVC 架构中 Model 层的方方面面，并结合例子理解了贫血模型和充血模型的概念和特点，还介绍了一种典型的模型层的内部层次划分方法，接着介绍了 CQRS 这种将命令和查询行为解耦开的模型层设计方式。
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其中，贫血模型和充血模型的理解是这一讲的重点，这里我再强调一下：
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* 贫血模型，逻辑从模型实体中剥离出去，并被放到了无状态的 Service 层中，于是状态和逻辑就被解耦开了；
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* 充血模型，它既包含数据，也包含逻辑，具备了更高程度的完备性和自恰性。
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最后，我来提两个问题，一同检验下今天的学习成果吧：
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* 请回想一下，在你经历过的项目中，使用过什么 MVC 框架，Model 层的代码是遵循贫血模型还是充血模型设计的？
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* 在文中应用 CQRS 模式的时候，add 方法不再返回 Book 对象，这样一来，方法调用者就无法知道实际插入的 Book 对象的 id 是什么，就无法在下一步根据 id 去数据库查询出这个 Book 对象了。那么，这个问题该怎么解决呢？
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好，今天的内容就到这里，有余力还可以了解下扩展阅读的内容。有关今天的知识点，如果你在实际的工作经历中遇到过，其实是非常适合拿来一起比较的。可以谈谈你在这方面的经验，也可以分享你的不同理解，期待你的想法！
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## 扩展阅读
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* [AnemicDomainModel](https://martinfowler.com/bliki/AnemicDomainModel.html)，Martin Fowler 写的批评贫血模型的文章，他自己提出了贫血和充血的概念，因此我们可以到概念的源头去，看看他做出批评的理由是什么。
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* 【基础】在模型层我们经常会和数据库打交道，SQL 是这部分的基础，如果你完全不了解 SQL，可以阅读 W3school 上的 [SQL 基础教程](https://www.w3school.com.cn/sql/index.asp)（左侧目录中的基础教程，内容简短）。
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* 文中提到了查询对象（Query Object），这其实是一种常见的设计模式，文中举例说明了是怎么使用的，但是，如果你想知道它是怎么实现的，可以阅读 [Query Object Pattern](https://www.sourcecodeexamples.net/2018/04/query-object-pattern.html) 这篇文章，上面有很好的例子。
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