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Java 中的命令查询职责分离：优化数据交互以实现可扩展性

架构事件驱动性能可扩展性大约 3 分钟

也称为

  • CQRS

命令查询职责分离设计模式的意图

命令查询职责分离 (CQRS) 旨在将修改应用程序状态的操作（命令）与读取状态的操作（查询）分离。这种分离增强了复杂软件系统中的可扩展性、性能和可维护性。

命令查询职责分离模式的详细解释及现实世界示例

现实世界示例

想象一个现代图书馆，借书和还书（命令）的任务在服务台处理，而搜索书籍和阅读书籍（查询）的任务则在阅览区进行。服务台优化了交易效率和记录保存，确保书籍正确地借出和归还。同时，阅览区优化了舒适性和可访问性，使读者更容易找到并参与书籍。这种分离提高了图书馆的整体效率和用户体验，就像 CQRS 模式提高了软件系统的性能和可维护性一样。

通俗地说

CQRS 设计模式将修改数据（命令）的操作与检索数据（查询）的操作分离，以提高软件系统的性能、可扩展性和可维护性。通过实现 CQRS，您可以独立优化系统的读写操作，从而实现更有效的数据处理并提高整体系统性能。

Microsoft 的文档说

CQRS 将读写操作分离到不同的模型中，使用命令来更新数据，使用查询来读取数据。

Java 中 CQRS 模式编程示例

实现命令查询职责分离 (CQRS) 模式的一种方法是将读写操作分离到不同的服务中。

让我们先看看代码实现，然后解释它的工作原理。

public static void main(String[] args) {

    // Create Authors and Books using CommandService
    var commands = new CommandServiceImpl();

    commands.authorCreated(AppConstants.E_EVANS, "Eric Evans", "evans@email.com");
    commands.authorCreated(AppConstants.J_BLOCH, "Joshua Bloch", "jBloch@email.com");
    commands.authorCreated(AppConstants.M_FOWLER, "Martin Fowler", "mFowler@email.com");

    commands.bookAddedToAuthor("Domain-Driven Design", 60.08, AppConstants.E_EVANS);
    commands.bookAddedToAuthor("Effective Java", 40.54, AppConstants.J_BLOCH);
    commands.bookAddedToAuthor("Java Puzzlers", 39.99, AppConstants.J_BLOCH);
    commands.bookAddedToAuthor("Java Concurrency in Practice", 29.40, AppConstants.J_BLOCH);
    commands.bookAddedToAuthor("Patterns of Enterprise"
            + " Application Architecture", 54.01, AppConstants.M_FOWLER);
    commands.bookAddedToAuthor("Domain Specific Languages", 48.89, AppConstants.M_FOWLER);
    commands.authorNameUpdated(AppConstants.E_EVANS, "Eric J. Evans");

    // Query the database using QueryService
    var queries = new QueryServiceImpl();

    var nullAuthor = queries.getAuthorByUsername("username");
    var evans = queries.getAuthorByUsername(AppConstants.E_EVANS);
    var blochBooksCount = queries.getAuthorBooksCount(AppConstants.J_BLOCH);
    var authorsCount = queries.getAuthorsCount();
    var dddBook = queries.getBook("Domain-Driven Design");
    var blochBooks = queries.getAuthorBooks(AppConstants.J_BLOCH);

    LOGGER.info("Author username : {}", nullAuthor);
    LOGGER.info("Author evans : {}", evans);
    LOGGER.info("jBloch number of books : {}", blochBooksCount);
    LOGGER.info("Number of authors : {}", authorsCount);
    LOGGER.info("DDD book : {}", dddBook);
    LOGGER.info("jBloch books : {}", blochBooks);

    HibernateUtil.getSessionFactory().close();
}

  1. 命令服务：CommandServiceImpl 类用于写操作。它提供创建作者和书籍以及将书籍添加到作者的方法。

  2. 查询服务：QueryServiceImpl 类用于读操作。它提供获取作者和书籍详细信息的方法。

这种关注点分离允许应用程序灵活地处理数据访问和操作，这是 CQRS 模式的一个关键方面。

程序输出

17:37:56.040 [main] INFO  com.iluwatar.cqrs.app.App - Author username : null
17:37:56.040 [main] INFO  com.iluwatar.cqrs.app.App - Author evans : Author(name=Eric J. Evans, email=evans@email.com, username=eEvans)
17:37:56.041 [main] INFO  com.iluwatar.cqrs.app.App - jBloch number of books : 3
17:37:56.041 [main] INFO  com.iluwatar.cqrs.app.App - Number of authors : 3
17:37:56.041 [main] INFO  com.iluwatar.cqrs.app.App - DDD book : Book(title=Domain-Driven Design, price=60.08)
17:37:56.042 [main] INFO  com.iluwatar.cqrs.app.App - jBloch books : [Book(title=Effective Java, price=40.54), Book(title=Java Puzzlers, price=39.99), Book(title=Java Concurrency in Practice, price=29.4)]

何时在 Java 中使用命令查询职责分离模式

  • 需要为可扩展性和可维护性而对读写操作使用不同模型的系统，例如电子商务平台和高流量网站。
  • 复杂的领域模型，例如金融服务或医疗保健应用程序，其中更新对象的任务与读取对象数据的任务有很大不同。
  • 读取操作性能优化至关重要的场景，系统可以从用于读写操作的不同数据模型或数据库中受益，从而提高数据检索速度和准确性。

Java 中 CQRS 模式的现实世界应用

  • 分布式系统和微服务架构，其中不同的服务管理读写职责。
  • 事件溯源系统，其中应用程序状态的更改以事件序列的形式存储。
  • 高性能 Web 应用程序，分离读写数据库以优化负载处理。

命令查询职责分离模式的优缺点

优点

  • 可扩展性：通过分离读写模型，每个模型都可以根据其特定需求进行独立扩展。
  • 优化：允许优化读模型以提高查询效率，以及优化写模型以确保事务完整性。
  • 可维护性：通过分离关注点来降低复杂性，从而产生更简洁、更易于维护的代码。
  • 灵活性：提供根据其需求为读写端选择不同技术的灵活性。

权衡

  • 复杂性：由于读写模型之间的同步（尤其是在一致性维护方面）而引入复杂性。
  • 开销：对于简单的系统来说可能有点过分，因为其好处可能无法超过额外的复杂性。
  • 学习曲线：需要更深入的理解和仔细的设计才能有效地实现，从而增加初始学习曲线。
  • 事件溯源：通常与 CQRS 结合使用，其中应用程序状态的更改以事件序列的形式存储。
  • 领域驱动设计 (DDD)：CQRS 非常适合 DDD 上下文，提供了清晰的边界和关注点分离。
  • 资源库：可以用来抽象数据层，在命令端和查询端之间提供更无缝的集成。

参考资料和鸣谢

MIT 许可
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