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六边形软件架构模式（Architecture Pattern）

news 来源：原创 2025/6/30 8:46:29

文章目录

  • 一 六边形架构
    • 1.1 六边形架构的核心思想
    • 1.2 六边形架构的主要组成部分
    • 1.3 六边形架构的优点
  • 二 案例订单管理系统
    • 2.1 六边形架构设计
    • 2.2 Java代码实现
      • 2.2.1 结构设计
      • 2.2.2 领域模型（Domain Model）
      • 2.2.3 业务服务接口（端口）
      • 2.2.3 应用用例层（协调业务流程）
      • 2.2.4 输出端口（Repository接口）
      • 2.2.5 输出适配器（JPA Repository实现）
      • 2.2.6 输入适配器（REST Controller）
      • 2.2.7 启动类
  • 三 总结

一 六边形架构

  • 六边形架构（Hexagonal Architecture），也称为“端口与适配器架构”（Ports and Adapters Architecture），是一种软件架构模式，旨在提升软件系统的可维护性、可测试性和灵活性。它最早由Alistair Cockburn提出，目的是通过将应用程序的核心逻辑与外围技术（如数据库、用户界面、外部服务等）解耦，减少系统对外部依赖的耦合度，从而使系统更容易更换和扩展。

1.1 六边形架构的核心思想

六边形架构将系统分为两部分：

  1. 应用核心（Domain/Business Logic）： 这是系统的核心业务逻辑，独立于任何外部技术。它只关注业务规则和流程。
  2. 外围接口（Ports and Adapters）： 通过“端口”定义系统与外部世界交互的接口，例如输入端口（供用户界面或其他系统调用）和输出端口（供数据库、消息队列等使用）。“适配器”则是实现这些端口的具体代码，负责将外部系统的调用转换为应用核心能够理解的形式，反之亦然。

1.2 六边形架构的主要组成部分

  • Domain（领域/业务逻辑）： 六边形中心，包含业务规则和逻辑。
  • Ports（端口）： 应用核心对外提供的接口，定义了核心与外部交互的契约。
  • Adapters（适配器）： 实现端口接口的具体代码，负责与外部系统（数据库、UI、外部服务）通信。
  • Application（应用服务）： 介于领域模型和端口之间，处理业务用例的协调。
  • 用户界面（UI）和外部系统： 通过适配器访问核心逻辑。

1.3 六边形架构的优点

  • 解耦性强： 业务逻辑不依赖具体技术实现，便于替换外部组件。
  • 可测试性好： 业务逻辑可以单独测试，外围适配器可以通过模拟端口接口来测试。
  • 灵活扩展： 可以方便地添加新的适配器来支持不同的UI、数据库或外部服务。
  • 遵循单一职责原则： 各层职责分明，代码结构清晰。

二 案例订单管理系统

2.1 六边形架构设计

假设有一个订单管理系统：

  • 核心业务逻辑： 订单的创建、修改、计算价格等。
  • 输入端口： 定义订单创建的接口（如createOrder()）。
  • 输入适配器： 通过REST API接收请求，调用输入端口。
  • 输出端口： 定义订单存储的接口（如saveOrder()）。
  • 输出适配器： 实现数据持久化，如MySQL数据库的实现。
输出适配器层
输入适配器层
核心业务逻辑层
调用
调用
依赖
实现
数据库持久化实现 OrderRepositoryImpl
REST Controller
订单模型 Order
订单业务接口 OrderService / 输入端口
订单业务实现 OrderUseCase
订单存储接口 OrderRepository / 输出端口

说明

  • 核心业务逻辑层是整个系统的中心，包含订单领域模型和业务逻辑接口及实现。
  • 输入适配器层负责接收外部请求（如REST API），调用核心的输入端口。
  • 输出适配器层负责实现核心业务依赖的输出端口，如数据库存储。
  • 核心业务逻辑通过端口与外界通信，实现解耦。
  • 核心业务逻辑只通过端口与外界交互，具体的存储方式和用户界面可以随时替换而不影响核心代码。

2.2 Java代码实现

  • 基于 六边形架构 的思想，使用 Java Spring Boot 框架，给出一个简化版的订单管理系统示例代码。示例中会体现：领域层（核心业务逻辑）、端口（接口）、适配器（输入、输出适配器）。

2.2.1 结构设计

com.yang.ordersystem
├── domain                  # 领域模型和业务逻辑
│   ├── model
│   │   └── Order.java
│   └── service
│       └── OrderService.java  (核心业务接口)
│
├── application             # 应用服务层（用例）
│   └── OrderUseCase.java
│
├── adapter
│   ├── inbound            # 输入适配器 (如 REST Controller)
│   │   └── OrderController.java
│   └── outbound           # 输出适配器 (如数据库存储)
│       ├── OrderRepository.java  (端口接口)
│       └── OrderRepositoryImpl.java  (数据库实现)
│
└── OrdersystemApplication.java
  • 输入适配器 OrderController 通过 REST 接口接收请求，调用业务接口。
  • 业务接口 OrderService 定义业务操作的契约。
  • 领域模型 Order 独立于框架和技术。
  • 应用用例层 OrderUseCase 实现业务逻辑，依赖输出端口 OrderRepository。
  • 输出适配器 OrderRepositoryImpl 负责和数据库交互。

这样，系统核心业务和外部技术解耦，符合六边形架构思想，便于维护和扩展。

2.2.2 领域模型（Domain Model）

package com.yang.ordersystem.domain.model;import java.util.UUID;public class Order {private String id;private String product;private int quantity;private double price;public Order(String product, int quantity, double price) {this.id = UUID.randomUUID().toString();this.product = product;this.quantity = quantity;this.price = price;}// 省略 getter/setter
}

2.2.3 业务服务接口（端口）

package com.yang.ordersystem.domain.service;import com.yang.ordersystem.domain.model.Order;public interface OrderService {Order createOrder(String product, int quantity, double price);
}

2.2.3 应用用例层（协调业务流程）

package com.yang.ordersystem.application;import com.yang.ordersystem.domain.model.Order;
import com.yang.ordersystem.domain.service.OrderService;
import com.yang.ordersystem.adapter.outbound.OrderRepository;
import org.springframework.stereotype.Service;@Service
public class OrderUseCase implements OrderService {private final OrderRepository orderRepository;public OrderUseCase(OrderRepository orderRepository) {this.orderRepository = orderRepository;}@Overridepublic Order createOrder(String product, int quantity, double price) {// 业务校验示例if (quantity <= 0) {throw new IllegalArgumentException("Quantity must be greater than zero");}if (price <= 0) {throw new IllegalArgumentException("Price must be greater than zero");}Order order = new Order(product, quantity, price);orderRepository.save(order);return order;}
}

2.2.4 输出端口（Repository接口）

package com.yang.ordersystem.adapter.outbound;import com.yang.ordersystem.domain.model.Order;public interface OrderRepository {void save(Order order);
}

2.2.5 输出适配器（JPA Repository实现）

  • 假设数据库表结构已经准备好。
package com.yang.ordersystem.adapter.outbound;import com.yang.ordersystem.domain.model.Order;
import org.springframework.stereotype.Component;import javax.persistence.Entity;
import javax.persistence.Id;
import javax.persistence.Table;import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;// JPA 实体
@Entity
@Table(name = "orders")
class OrderEntity {@Idprivate String id;private String product;private int quantity;private double price;// 省略构造函数和getter/setterpublic OrderEntity() {}public OrderEntity(Order order) {this.id = order.getId();this.product = order.getProduct();this.quantity = order.getQuantity();this.price = order.getPrice();}public String getId() { return id; }public String getProduct() { return product; }public int getQuantity() { return quantity; }public double getPrice() { return price; }public void setId(String id) { this.id = id; }public void setProduct(String product) { this.product = product; }public void setQuantity(int quantity) { this.quantity = quantity; }public void setPrice(double price) { this.price = price; }
}// Spring Data JPA接口
interface SpringDataOrderRepository extends JpaRepository<OrderEntity, String> {
}// 适配器实现
@Component
public class OrderRepositoryImpl implements OrderRepository {private final SpringDataOrderRepository springDataOrderRepository;@Autowiredpublic OrderRepositoryImpl(SpringDataOrderRepository springDataOrderRepository) {this.springDataOrderRepository = springDataOrderRepository;}@Overridepublic void save(Order order) {OrderEntity entity = new OrderEntity(order);springDataOrderRepository.save(entity);}
}

2.2.6 输入适配器（REST Controller）

package com.yang.ordersystem.adapter.inbound;import com.yang.ordersystem.domain.model.Order;
import com.yang.ordersystem.domain.service.OrderService;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;@RestController
@RequestMapping("/orders")
public class OrderController {private final OrderService orderService;  // 依赖于业务接口public OrderController(OrderService orderService) {this.orderService = orderService;}// 创建订单接口@PostMappingpublic Order createOrder(@RequestBody CreateOrderRequest request) {return orderService.createOrder(request.getProduct(), request.getQuantity(), request.getPrice());}// 请求体DTOpublic static class CreateOrderRequest {private String product;private int quantity;private double price;public String getProduct() {return product;}public int getQuantity() {return quantity;}public double getPrice() {return price;}public void setProduct(String product) {this.product = product;}public void setQuantity(int quantity) {this.quantity = quantity;}public void setPrice(double price) {this.price = price;}}
}

2.2.7 启动类

package com.yang.ordersystem;import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;@SpringBootApplication
public class OrdersystemApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(OrdersystemApplication.class, args);}
}

三 总结

  • 六边形架构是一种强调依赖反转和模块解耦的架构设计理念，通过“端口”和“适配器”模式，将业务逻辑与外部技术分离，提升系统的灵活性、可测试性和可维护性，特别适用于复杂、长期维护的软件系统。

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