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11 | 架构现代化 ：在气泡上下文中打造你的新城区
你好，我是姚琪琳。
前面三节课，我们学习了代码现代化的多种模式。从这节课开始，我们继续学习如何实现架构现代化。
需要说明的是，这四个现代化并不是层层递进的关系，而是既可以同时进行，也可以颠倒顺序。
比如，你既可以先重构代码，再拆分架构，也可以先拆分架构，再重构代码。同时，也可以重组团队结构，专门拉出一个平台团队去搭建DevOps平台。
我在第二节课和你探讨架构现代化时，曾经用“建设新城区”和“改造老城区”做了一个类比，今天我们就来详细讲讲在“建设新城区”时，都有哪些模式。
绞杀植物模式
我选择把绞杀植物模式作为架构现代化的第一个模式，因为它的思想影响了很多其他模式，包括气泡上下文、扩张-收缩、修缮者等等。
绞杀植物模式（Strangler Fig），这是Martin Fowler在2004年左右提出的，它是一种用新系统替换旧系统的模式。我们在第七节课学习的遗留系统现代化的五种策略，其中就有Rebuild/Replace策略，绞杀植物模式就是针对这种策略的。
很多团队在选择了Rebuild/Replace策略后，往往希望一股脑地构建出新的系统或服务，然后直接替换，而忽略了增量演进这个原则。这样做的后果就是，新构建的系统或服务，与原系统有很大差异，甚至根本不可用。
绞杀植物模式描述了绞杀植物是如何工作的。像榕树、无花果树这类绞杀植物，会从宿主植物的头部播种，慢慢向下生长，直到插入土中，长出自己的根。几年甚至几十年过后，这些绞杀植物最终会杀死自己的宿主，占据宿主原来的位置，完成“谋权篡位”。
我们在替换一个软件系统时也是一样，应该在旧系统旁边搭建一个新系统，让它缓慢增长，与旧系统同时存在，逐步地“绞杀”旧系统。这个“逐步”的意思，其实就是增量演进。“同时存在”指的是并行运行。
我们在第六节课我们讲过一个例子，演示如何用绞杀植物模式来增量演进和并行运行，你可以去复习一下。
绞杀植物模式不但可以用来替换旧系统，也可以替换一个服务或模块，或者像我们例子中介绍的那样，用独立的服务来替换单体中的模块。
我的前同事乔梁，在他的著作《持续交付2.0》里总结了这种模式的利弊。它有三个优势：第一，不会遗漏原有需求；第二，可以稳定地提供价值，频繁地交付版本，更好地监控其改造进展。第三，避免“闭门造车”。
劣势主要来自迭代的风险和成本，绞杀的时间跨度会很大，存在一定风险，而且还会产生一定的迭代成本。
总之，绞杀植物模式的这种新旧共存、并行运行、小步快跑、逐步替换的思想，你在之后的很多模式里还会找到相似的影子。
如果拿城市建设来打比方的话，绞杀植物模式就类似于城市迁址。我们在搭建好新址的基础设施（代码库、运行环境、脚手架、配置等）后，就可以把居民（代码）迁移到新址中。但这个过程也应该是逐步进行的，如果一股脑全部搬迁过去，可能就会造成混乱。
就像明成祖迁都北平，建紫禁城建了三年，迁都仅用了几个月，结果诸事不利，差点被儿子迁回南京。倘若一部分一部分地迁移居民，让先去的那些人逐渐处理掉那些混乱，等全部搬过去之后，就会好很多吧。
气泡上下文
逐步替换的下一招就是气泡上下文，我还是先和你聊聊它从何而来。
领域驱动设计的创造者Eric Evans在2013年发表了一篇文章，介绍了如何在遗留系统中应用DDD。
多年来，在落地DDD战术设计的时候，人们往往倾向于选择一个“干净”的限界上下文（Bounded Context）。然而在遗留系统中，这种“干净”的上下文可遇不可求，这就导致在遗留系统中应用DDD十分困难。人们只能在Rebuild/Replace的时候，在新的系统中应用DDD战术设计。
为了能够在遗留系统中使用DDD，Eric在文章中提出了四种模式，其中第一种就是气泡上下文（Bubble Context）模式。这里的气泡，指的是用防腐层（Anticorruption Layer）隔离开的一个小的限界上下文，这个上下文用于特殊的开发目的，并且不打算长期使用。它就像是一个悬浮在遗留系统之上的气泡一样，十分“干净”，却一捅就破。
什么是防腐层呢？它是Eric在《领域驱动设计》一书中提出的模式，顾名思义是为了隔离不同上下文之间模型不匹配的问题，避免一个上下文中的模型渗透到另一个上下文中。
当你遇到一个新的需求时，可以评估这个需求，如果它适合的话，可以不在遗留系统中开发这个需求，而是将它放到气泡上下文中，在一个全新的环境内开发这个需求。由于防腐层隔离了遗留系统，因此你可以在气泡中相对自由地进行领域建模，而不必受到遗留系统的限制。
然而，Eric的气泡上下文是没有自己的数据库的，只能访问遗留系统中的数据库。为此，它提出了基于防腐层的仓库（ACL-backed Repository）模式，即在仓库中调用防腐层，由防腐层去直接访问遗留系统数据库。
我们上节课学过，仓库模式用起来就像是内存中的集合，所以会让人觉得，气泡上下文中真的有自己的数据一样。这样一来，气泡上下文中的开发者就可以专注于业务逻辑开发，而不必关心数据从哪儿来，大大降低了认知负载。
当然，如果你不想让领域层中的仓库依赖防腐层，就可以将仓库的接口定义在领域层，将仓库的实现类定义在防腐层，以实现依赖倒置。
就像一些新企业建厂办公（DDD落地），老城区的空间不够或者条件不适合。那么就会建立一个新城区（气泡上下文），按照更适合这些企业需求的方式规划和布局（应用DDD的各种战术模式）。当新城区需要供电供水供暖（数据）时，就拉一条新的管线（基于防腐层的仓库）从老城区来获取这些资源。
自治气泡
显然，这样的方式是不可能长久的。新需求中必然有需要建新表的时候，如果仍然建立在遗留系统中，就会让遗留系统更加混乱。就像新城区的人多了，却还要跑到老城区的医院和学校去，这就太麻烦了。因此，Eric提出了第二种模式：自治气泡（Autonomous Bubble）。
顾名思义，自治气泡就是能够自治的气泡，它有自己的数据库，与遗留系统是弱耦合的。它不再直接访问遗留系统的数据和服务，而是通过同步防腐层（Synchronizing ACL），将遗留系统中的数据同步到自治气泡中。同步的方式可以是轻量级的每日同步脚本，也可以是消息或领域事件。
这就像是新城区中建好了水电气厂，也建好了医院、学校等其他基础设施（数据库），但是工厂的员工、医院的医生、学校的老师（数据）仍然住在老城区，他们需要每天辛苦地通勤到新城区工作（同步数据）。
你会发现，这种自治气泡非常接近于微服务架构中的一个服务，都有独立的数据库，能够独立演进，与其他服务通过事件等机制进行弱耦合地通信。只不过在微服务架构中，还可以通过API来访问其他服务。而在原始的自治气泡模式中，是彻底隔断了API调用这种方式的。
变动数据捕获
要想在自治气泡中同步数据，Eric给出的原始方案是用定期脚本或领域事件。其实还有一种方式是变动数据捕获（Change Data Capture）模式，简称CDC。它能识别和跟踪数据库中的数据变动，并捕获这种变动，完成一系列后续处理，比如：将变动内容发布到一个事件总线中，再由气泡上下文去消费这个事件，从而同步数据；或者干脆直接连接其他数据库进行同步。
一般来说，有两种捕获变动数据的方法。
一种是使用数据库触发器。大多数关系型数据库都支持触发器，尤其是Oracle这类数据库，还能在触发器中调用外部服务，做起同步来尤其简单。
但我要提醒你，使用触发器一定要慎重，如果一个系统有一两个触发器还不算大问题，但有些系统（尤其是遗留系统）就是构建在大量的触发器之上的。这简直就是灾难，因为它们很难管理，你根本不知道一个数据变化会触发哪些行为，以至于无法搞清楚系统是如何工作的。基于大量数据库触发器的系统，认知负载太高了。
另一种捕获数据的方式是使用一个单独的工具，来轮询数据库的事务日志。由于日志本身包含了数据的变动，你根本不需要去解析。工具本身也运行在单独的进程中，也不用担心和数据库产生耦合和竞争。轮询事务日志的做法，可以称得上是最整洁的CDC方案。
在将单体应用拆分为微服务的时候，CDC是一个经常会使用到的模式。但在微服务架构下，它就有点不合时宜了。因为它把服务内部的数据泄露到了事件总线中，破坏了封装。更好的方式还是应该让服务来发布领域事件（Domain Event）到事件总线中，其他服务来消费领域事件，而不是变动的数据。比如一个订单开始配送了，应该由物流服务发布一个“订单已配送”事件，而不是由CDC来发布一个订单表中，一行数据的变化情况。
事件拦截
如果你的遗留系统是事件驱动的架构（Event-Driven Architecture），那么恭喜你，你的自治气泡上下文甚至整个架构现代化的工作都轻松了不少。你可以使用事件拦截（Event Interception）模式来取代CDC，实现气泡中的数据同步。
Martin Fowler早在2004年就提出了这种模式，作为构建绞杀植物应用的一种落地方案。你可以拦截一些系统中已有的事件，为它们编写新的监听程序，来进行数据的同步或开始连带的业务处理。必要的时候也可以在遗留系统中补充一些缺失的事件。
遗留系统封装API
无论是在气泡上下文中使用基于防腐层的仓库，还是在自治气泡中使用同步防腐层，其实都很别扭。如果你的遗留系统是一个Web系统，可以方便地添加API，最简洁的方式是将遗留系统封装为若干个API，对外提供业务能力，供各个气泡上下文访问。
但你仍然需要在气泡上下文中提供一个防腐层，只不过这个防腐层不再直连遗留系统的数据库，而是去访问遗留系统封装的API。
在封装API时，强烈建议你新写API，不要复用那些老的API。一方面老API是为特定的页面而编写的，很难被其他气泡复用。另一方面，即使能复用，老页面与气泡的需求变化方向和速率也是不同的，很可能出现为了满足老页面的需求变化而改了API，结果气泡上下文中的功能被破坏了。
如果你的遗留系统不是基于Web的，就会稍微麻烦一些了。如果还想应用这种模式，可以新建立一个服务，直连遗留系统数据库，对外提供各种API。但这会造成大量的代码和业务的重复，你需要仔细斟酌。
在应用了遗留系统封装API模式后，自治气泡就更像是一个微服务了。它有自己的数据库，对于依赖的数据通过API来访问。当然如果遗留系统本身是基于事件的，你还可以充分利用事件机制，来实现服务之间的松耦合。
这就像是新城区建设得差不多了，有了自己的水电气厂和医院学校，甚至连工人医生和老师（数据）都住在新城区了（独立的数据库），但对于某些特殊场景，如高端的商场、电影院等，你仍然需要时不时去一趟老城区（调用API）。
小结
总结一下今天的内容。我们从Martin Fowler“灵光一现”发明的绞杀植物模式出发，接着学习了Eric Evans发明的气泡上下文和自治气泡模式，以及在气泡中可以使用的数据同步和访问方式，包括变动数据捕获、事件拦截和遗留系统封装API。
从气泡上下文，到自治气泡，再到微服务，这其实描述了一个新需求落地成微服务的演进路线。一步到位地去开发一个微服务，认知负载偏高，而且你可能也并不需要。我们按需演进地去开发，认知负载就会低得多，也更容易得到一个刚刚好的架构。
有很多新需求都可以通过气泡上下文来构建，比如报表、问卷、评分等。在着手开发类似这样的需求前，作为架构师，你应该思考一下：是否仍然在遗留系统中进行开发，是否可以新建一个服务来开发。
这样可以和遗留系统划清界限、保持隔离。新的服务可以更好地规划和设计，遗留系统也没有变得更糟。这有点类似我们在代码现代化中介绍的新生和外覆方法，它们自己是可测的，同时也没有影响到旧方法。
气泡上下文一开始可能不需要自己的数据库，只需要从遗留系统中获取数据即可。慢慢地随着需求的迭代，开始有了自己的数据，就可以用自治气泡的方式让它拥有自己的数据库，并通过变动数据捕获或事件拦截的方式来同步遗留系统中的数据，或通过API来访问遗留系统的功能。
我曾经在项目中使用过很多次气泡上下文模式，当时并不知道这是一种模式，只是想把这种看似与遗留系统不太相干的需求放在外面，不要再和遗留系统纠缠在一起了。没想到用起来效果还真的挺不错。
无论是绞杀植物还是气泡，以及之前课程里提到的接缝、工厂、仓库，包括新老城区建设等等，其实都是一种隐喻。隐喻不但有助于我们理解概念，还能激发我们在看似不相关的场景中，发现相似点的这种概念性思维（Conceptual Thinking）。
最后请允许我感叹一句，像Martin Fowler这种看到绞杀植物绞杀了宿主的现象，从而联想到遗留系统也应该以这样的方式进行替换，真的是把概念性思维发挥到了极致啊。
下一节课，我们继续新城区的建设，来学习如何从一个遗留系统的大泥球单体架构，一步步演进到微服务。
思考题
感谢你学完了今天的内容，今天的作业请你分享一下，你的项目中是否有意无意使用过气泡上下文来开发新的需求呢？如果有，你们如何处理数据问题呢？
期待你的分享。 如果你觉得这节课对你有帮助，别忘了分享给你的同事和朋友，我们一起打造新城区。