摘要：将DCI架构总结成一句话就是：领域对象（Object）在不同的场景（Context）中扮演（Cast）不同的角色（Role），角色之间通过交互（Interactive）来完成具体的业务逻辑。
本文分享自华为云社区《实现DCI架构》，作者：元闰子 。
前言
在面向对象编程的理念里，应用程序是对现实世界的抽象，我们经常会将现实中的事物建模为编程语言中的类/对象（“是什么”），而事物的行为则建模为方法（“做什么”）。面向对象编程有三大基本特性（封装、继承/组合、多态）和五大基本原则（单一职责原则、开放封闭原则、里氏替换原则、依赖倒置原则、接口分离原则），但知道这些还并不足以让我们设计出好的程序，于是很多方法论就涌现了出来。
近来最火的当属领域驱动设计（DDD），其中战术建模提出的实体、值对象、聚合等建模方法，能够很好的指导我们设计出符合现实世界的领域模型。但DDD也不是万能的，在某些应用场景下，按照传统的战术建模/面向对象方法设计出来的程序，也会存在可维护性差、违反单一职责原则等问题。
本文介绍的DCI建模方法可以看成是战术建模的一种辅助，在某些场景下，它可以很好的弥补DDD战术建模的一些缺点。接下来，我们将会通过一个案例来介绍DCI是如何解决DDD战术建模的这些缺点的。
本文涉及的代码归档在github项目：https://github.com/ruanrunxue/DCI-Architecture-Implementation
案例
考虑一个普通人的生活日常，他会在学校上课，也会趁着暑假去公司工作，在工作之余去公园游玩，也会像普通人一样在家吃喝玩乐。当然，一个人的生活还远不止这些，为了讲解方便，本文只针对这几个典型的场景进行建模示例。
使用DDD建模
按照DDD战术建模的思路，首先，我们会列出该案例的通用语言：
人、身份证、银行卡、家、吃饭、睡觉、玩游戏、学校、学生卡、学习、考试、公司、工卡、上班、下班、公园、购票、游玩
接着，我们使用战术建模技术（值对象、实体、聚合、领域服务、资源库）对通用语言进行领域建模。
DDD建模后的代码目录结构如下：
- aggregate: 聚合 - company.go - home.go - park.go - school.go - entity: 实体 - people.go - vo: 值对象 - account.go - identity_card.go - student_card.go - work_card.go
我们将身份证、学生卡、工卡、银行卡这几个概念，建模为值对象（Value Object）：
package vo // 身份证 type IdentityCard struct { Id uint32 Name string } // 学生卡 type StudentCard struct { Id uint32 Name string School string } // 工卡 type WorkCard struct { Id uint32 Name string Company string } // 银行卡 type Account struct { Id uint32 Balance int } ...
接着我们将人建模成实体（Entity），他包含了身份证、学生卡等值对象，也具备吃饭、睡觉等行为：
package entity // 人 type People struct { vo.IdentityCard vo.StudentCard vo.WorkCard vo.Account } // 学习 func (p *People) Study() { fmt.Printf("Student %+v studying ", p.StudentCard) } // 考试 func (p *People) Exam() { fmt.Printf("Student %+v examing ", p.StudentCard) } // 吃饭 func (p *People) Eat() { fmt.Printf("%+v eating ", p.IdentityCard) p.Account.Balance-- } // 睡觉 func (p *People) Sleep() { fmt.Printf("%+v sleeping ", p.IdentityCard) } // 玩游戏 func (p *People) PlayGame() { fmt.Printf("%+v playing game ", p.IdentityCard) } // 上班 func (p *People) Work() { fmt.Printf("%+v working ", p.WorkCard) p.Account.Balance++ } // 下班 func (p *People) OffWork() { fmt.Printf("%+v getting off work ", p.WorkCard) } // 购票 func (p *People) BuyTicket() { fmt.Printf("%+v buying a ticket ", p.IdentityCard) p.Account.Balance-- } // 游玩 func (p *People) Enjoy() { fmt.Printf("%+v enjoying park scenery ", p.IdentityCard) }
最后，我们将学校、公司、公园、家建模成聚合（Aggregate），聚合由一个或多个实体、值对象组合而成，组织它们完成具体的业务逻辑：
package aggregate // 家 type Home struct { me *entity.People } func (h *Home) ComeBack(p *entity.People) { fmt.Printf("%+v come back home ", p.IdentityCard) h.me = p } // 执行Home的业务逻辑 func (h *Home) Run() { h.me.Eat() h.me.PlayGame() h.me.Sleep() } // 学校 type School struct { Name string students []*entity.People } func (s *School) Receive(student *entity.People) { student.StudentCard = vo.StudentCard{ Id: rand.Uint32(), Name: student.IdentityCard.Name, School: s.Name, } s.students = append(s.students, student) fmt.Printf("%s Receive stduent %+v ", s.Name, student.StudentCard) } // 执行School的业务逻辑 func (s *School) Run() { fmt.Printf("%s start class ", s.Name) for _, student := range s.students { student.Study() } fmt.Println("students start to eating") for _, student := range s.students { student.Eat() } fmt.Println("students start to exam") for _, student := range s.students { student.Exam() } fmt.Printf("%s finish class ", s.Name) } // 公司 type Company struct { Name string workers []*entity.People } func (c *Company) Employ(worker *entity.People) { worker.WorkCard = vo.WorkCard{ Id: rand.Uint32(), Name: worker.IdentityCard.Name, Company: c.Name, } c.workers = append(c.workers, worker) fmt.Printf("%s Employ worker %s ", c.Name, worker.WorkCard.Name) } // 执行Company的业务逻辑 func (c *Company) Run() { fmt.Printf("%s start work ", c.Name) for _, worker := range c.workers { worker.Work() } fmt.Println("worker start to eating") for _, worker := range c.workers { worker.Eat() } fmt.Println("worker get off work") for _, worker := range c.workers { worker.OffWork() } fmt.Printf("%s finish work ", c.Name) } // 公园 type Park struct { Name string enjoyers []*entity.People } func (p *Park) Welcome(enjoyer *entity.People) { fmt.Printf("%+v come to park %s ", enjoyer.IdentityCard, p.Name) p.enjoyers = append(p.enjoyers, enjoyer) } // 执行Park的业务逻辑 func (p *Park) Run() { fmt.Printf("%s start to sell tickets ", p.Name) for _, enjoyer := range p.enjoyers { enjoyer.BuyTicket() } fmt.Printf("%s start a show ", p.Name) for _, enjoyer := range p.enjoyers { enjoyer.Enjoy() } fmt.Printf("show finish ") }
那么，根据上述方法建模出来的模型是这样的：
模型的运行方法如下：
paul := entity.NewPeople("Paul") mit := aggregate.NewSchool("MIT") google := aggregate.NewCompany("Google") home := aggregate.NewHome() summerPalace := aggregate.NewPark("Summer Palace") // 上学 mit.Receive(paul) mit.Run() // 回家 home.ComeBack(paul) home.Run() // 工作 google.Employ(paul) google.Run() // 公园游玩 summerPalace.Welcome(paul) summerPalace.Run()
贫血模型 VS 充血模型（工程派 VS 学院派）
上一节中，我们使用DDD的战术建模完成了该案例领域模型。模型的核心是People实体，它有IdentityCard、StudentCard等数据属性，也有Eat()、Study()、Work()等业务行为 ，非常符合现实世界中定义。这也是学院派所倡导的，同时拥有数据属性和业务行为的充血模型。
然而，充血模型并非完美，它也有很多问题，比较典型的是这两个：
问题一：上帝类
People这个实体包含了太多的职责，导致它变成了一个名副其实的上帝类。试想，这里还是裁剪了很多“人”所包含的属性和行为，如果要建模一个完整的模型，其属性和方法之多，无法想象。上帝类违反了单一职责原则，会导致代码的可维护性变得极差。
问题二：模块间耦合
School与Company本应该是相互独立的，School不必关注上班与否，Company也不必关注考试与否。但是现在因为它们都依赖了People这个实体，School可以调用与Company相关的Work()和OffWork()方法，反之亦然。这导致模块间产生了不必要的耦合，违反了接口隔离原则。
这些问题都是工程派不能接受的，从软件工程的角度，它们会使得代码难以维护。解决这类问题的方法，比较常见的是对实体进行拆分，比如将实体的行为建模成领域服务，像这样：
type People struct { vo.IdentityCard vo.StudentCard vo.WorkCard vo.Account } type StudentService struct{} func (s *StudentService) Study(p *entity.People) { fmt.Printf("Student %+v studying ", p.StudentCard) } func (s *StudentService) Exam(p *entity.People) { fmt.Printf("Student %+v examing ", p.StudentCard) } type WorkerService struct{} func (w *WorkerService) Work(p *entity.People) { fmt.Printf("%+v working ", p.WorkCard) p.Account.Balance++ } func (w *WorkerService) OffWOrk(p *entity.People) { fmt.Printf("%+v getting off work ", p.WorkCard) } // ...
这种建模方法，解决了上述两个问题，但也变成了所谓的贫血模型：People变成了一个纯粹的数据类，没有任何业务行为。在人的心理上，这样的模型并不能在建立起对现实世界的对应关系，不容易让人理解，因此被学院派所抵制。
到目前为止，贫血模型和充血模型都有各有优缺点，工程派和学院派谁都无法说服对方。接下来，轮到本文的主角出场了。
DCI架构
DCI（Data，Context，Interactive）架构是一种面向对象的软件架构模式，在《The DCI Architecture: A New Vision of Object-Oriented Programming》一文中被首次提出。与传统的面向对象相比，DCI能更好地对数据和行为之间的关系进行建模，从而更容易被人理解。
- Data，也即数据/领域对象，用来描述系统“是什么”，通常采用DDD中的战术建模来识别当前模型的领域对象，等同于DDD分层架构中的领域层。
- Context，也即场景，可理解为是系统的Use Case，代表了系统的业务处理流程，等同于DDD分层架构中的应用层。
- Interactive，也即交互，是DCI相对于传统面向对象的最大发展，它认为我们应该显式地对领域对象（Object）在每个业务场景（Context）中扮演（Cast）的角色（Role）进行建模。Role代表了领域对象在业务场景中的业务行为（“做什么”），Role之间通过交互完成完整的义务流程。
这种角色扮演的模型我们并不陌生，在现实的世界里也是随处可见，比如，一个演员可以在这部电影里扮演英雄的角色，也可以在另一部电影里扮演反派的角色。
DCI认为，对Role的建模应该是面向Context的，因为特定的业务行为只有在特定的业务场景下才会有意义。通过对Role的建模，我们就能够将领域对象的方法拆分出去，从而避免了上帝类的出现。最后，领域对象通过组合或继承的方式将Role集成起来，从而具备了扮演角色的能力。
DCI架构一方面通过角色扮演模型使得领域模型易于理解，另一方面通过“小类大对象”的手法避免了上帝类的问题，从而较好地解决了贫血模型和充血模型之争。另外，将领域对象的行为根据Role拆分之后，模块更加的高内聚、低耦合了。
使用DCI建模
回到前面的案例，使用DCI的建模思路，我们可以将“人”的几种行为按照不同的角色进行划分。吃完、睡觉、玩游戏，是作为人类角色的行为；学习、考试，是作为学生角色的行为；上班、下班，是作为员工角色的行为；购票、游玩，则是作为游玩者角色的行为。“人”在家这个场景中，充当的是人类的角色；在学校这个场景中，充当的是学生的角色；在公司这个场景中，充当的是员工的角色；在公园这个场景中，充当的是游玩者的角色。
需要注意的是，学生、员工、游玩者，这些角色都应该具备人类角色的行为，比如在学校里，学生也需要吃饭。
最后，根据DCI建模出来的模型，应该是这样的：
在DCI模型中，People不再是一个包含众多属性和方法的“上帝类”，这些属性和方法被拆分到多个Role中实现，而People由这些Role组合而成。
另外，School与Company也不再耦合，School只引用了Student，不能调用与Company相关的Worker的Work()和OffWorker()方法。
代码实现DCI模型
DCI建模后的代码目录结构如下；
- context: 场景 - company.go - home.go - park.go - school.go - object: 对象 - people.go - data: 数据 - account.go - identity_card.go - student_card.go - work_card.go - role: 角色 - enjoyer.go - human.go - student.go - worker.go
从代码目录结构上看，DDD和DCI架构相差并不大，aggregate目录演变成了context目录；vo目录演变成了data目录；entity目录则演变成了object和role目录。
首先，我们实现基础角色Human，Student、Worker、Enjoyer都需要组合它：
package role // 人类角色 type Human struct { data.IdentityCard data.Account } func (h *Human) Eat() { fmt.Printf("%+v eating ", h.IdentityCard) h.Account.Balance-- } func (h *Human) Sleep() { fmt.Printf("%+v sleeping ", h.IdentityCard) } func (h *Human) PlayGame() { fmt.Printf("%+v playing game ", h.IdentityCard) }
接着，我们再实现其他角色，需要注意的是，Student、Worker、Enjoyer不能直接组合Human，否则People对象将会有4个Human子对象，与模型不符：
// 错误的实现 type Worker struct { Human } func (w *Worker) Work() { fmt.Printf("%+v working ", w.WorkCard) w.Balance++ } ... type People struct { Human Student Worker Enjoyer } func main() { people := People{} fmt.Printf("People: %+v", people) } // 结果输出, People中有4个Human： // People: {Human:{} Student:{Human:{}} Worker:{Human:{}} Enjoyer:{Human:{}}}
为解决该问题，我们引入了xxxTrait接口：
// 人类角色特征 type HumanTrait interface { CastHuman() *Human } // 学生角色特征 type StudentTrait interface { CastStudent() *Student } // 员工角色特征 type WorkerTrait interface { CastWorker() *Worker } // 游玩者角色特征 type EnjoyerTrait interface { CastEnjoyer() *Enjoyer }
Student、Worker、Enjoyer组合HumanTrait，并通过Compose(HumanTrait)方法进行特征注入，只要在注入的时候保证Human是同一个，就可以解决该问题了。
// 学生角色 type Student struct { // Student同时也是个普通人，因此组合了Human角色 HumanTrait data.StudentCard } // 注入人类角色特征 func (s *Student) Compose(trait HumanTrait) { s.HumanTrait = trait } func (s *Student) Study() { fmt.Printf("Student %+v studying ", s.StudentCard) } func (s *Student) Exam() { fmt.Printf("Student %+v examing ", s.StudentCard) } // 员工角色 type Worker struct { // Worker同时也是个普通人，因此组合了Human角色 HumanTrait data.WorkCard } // 注入人类角色特征 func (w *Worker) Compose(trait HumanTrait) { w.HumanTrait = trait } func (w *Worker) Work() { fmt.Printf("%+v working ", w.WorkCard) w.CastHuman().Balance++ } func (w *Worker) OffWork() { fmt.Printf("%+v getting off work ", w.WorkCard) } // 游玩者角色 type Enjoyer struct { // Enjoyer同时也是个普通人，因此组合了Human角色 HumanTrait } // 注入人类角色特征 func (e *Enjoyer) Compose(trait HumanTrait) { e.HumanTrait = trait } func (e *Enjoyer) BuyTicket() { fmt.Printf("%+v buying a ticket ", e.CastHuman().IdentityCard) e.CastHuman().Balance-- } func (e *Enjoyer) Enjoy() { fmt.Printf("%+v enjoying scenery ", e.CastHuman().IdentityCard) }
最后，实现People这一领域对象：
package object type People struct { // People对象扮演的角色 role.Human role.Student role.Worker role.Enjoyer } // People实现了HumanTrait、StudentTrait、WorkerTrait、EnjoyerTrait等特征接口 func (p *People) CastHuman() *role.Human { return &p.Human } func (p *People) CastStudent() *role.Student { return &p.Student } func (p *People) CastWorker() *role.Worker { return &p.Worker } func (p *People) CastEnjoyer() *role.Enjoyer { return &p.Enjoyer } // People在初始化时，完成对角色特征的注入 func NewPeople(name string) *People { // 一些初始化的逻辑... people.Student.Compose(people) people.Worker.Compose(people) people.Enjoyer.Compose(people) return people }
进行角色拆分之后，在实现Home、School、Company、Park等场景时，只需依赖相应的角色即可，不再需要依赖People这一领域对象：
// 家 type Home struct { me *role.Human } func (h *Home) ComeBack(human *role.Human) { fmt.Printf("%+v come back home ", human.IdentityCard) h.me = human } // 执行Home的业务逻辑 func (h *Home) Run() { h.me.Eat() h.me.PlayGame() h.me.Sleep() } // 学校 type School struct { Name string students []*role.Student } func (s *School) Receive(student *role.Student) { // 初始化StduentCard逻辑 ... s.students = append(s.students, student) fmt.Printf("%s Receive stduent %+v ", s.Name, student.StudentCard) } // 执行School的业务逻辑 func (s *School) Run() { fmt.Printf("%s start class ", s.Name) for _, student := range s.students { student.Study() } fmt.Println("students start to eating") for _, student := range s.students { student.CastHuman().Eat() } fmt.Println("students start to exam") for _, student := range s.students { student.Exam() } fmt.Printf("%s finish class ", s.Name) } // 公司 type Company struct { Name string workers []*role.Worker } func (c *Company) Employ(worker *role.Worker) { // 初始化WorkCard逻辑 ... c.workers = append(c.workers, worker) fmt.Printf("%s Employ worker %s ", c.Name, worker.WorkCard.Name) } // 执行Company的业务逻辑 func (c *Company) Run() { fmt.Printf("%s start work ", c.Name) for _, worker := range c.workers { worker.Work() } fmt.Println("worker start to eating") for _, worker := range c.workers { worker.CastHuman().Eat() } fmt.Println("worker get off work") for _, worker := range c.workers { worker.OffWork() } fmt.Printf("%s finish work ", c.Name) } // 公园 type Park struct { Name string enjoyers []*role.Enjoyer } func (p *Park) Welcome(enjoyer *role.Enjoyer) { fmt.Printf("%+v come park %s ", enjoyer.CastHuman().IdentityCard, p.Name) p.enjoyers = append(p.enjoyers, enjoyer) } // 执行Park的业务逻辑 func (p *Park) Run() { fmt.Printf("%s start to sell tickets ", p.Name) for _, enjoyer := range p.enjoyers { enjoyer.BuyTicket() } fmt.Printf("%s start a show ", p.Name) for _, enjoyer := range p.enjoyers { enjoyer.Enjoy() } fmt.Printf("show finish ") }
模型的运行方法如下：
paul := object.NewPeople("Paul") mit := context.NewSchool("MIT") google := context.NewCompany("Google") home := context.NewHome() summerPalace := context.NewPark("Summer Palace") // 上学 mit.Receive(paul.CastStudent()) mit.Run() // 回家 home.ComeBack(paul.CastHuman()) home.Run() // 工作 google.Employ(paul.CastWorker()) google.Run() // 公园游玩 summerPalace.Welcome(paul.CastEnjoyer()) summerPalace.Run()
写在最后
从前文所描述的场景中，我们可以发现传统的DDD/面向对象设计方法在对行为进行建模方面存在着不足，进而导致了所谓的贫血模型和充血模型之争。
DCI架构的出现很好的弥补了这一点，它通过引入角色扮演的思想，巧妙地解决了充血模型中上帝类和模块间耦合问题，而且不影响模型的正确性。当然，DCI架构也不是万能的，在行为较少的业务模型中，使用DCI来建模并不合适。
最后，将DCI架构总结成一句话就是：领域对象（Object）在不同的场景（Context）中扮演（Cast）不同的角色（Role），角色之间通过交互（Interactive）来完成具体的业务逻辑。
参考
1、The DCI Architecture: A New Vision of Object-Oriented Programming, Trygve Reenskaug & James O. Coplien
2、软件设计的演变过程, _张晓龙_
3、Implement Domain Object in Golang, _张晓龙_
4、DCI: 代码的可理解性, chelsea
5、DCI in C++, MagicBowen