Aoite 系列(04) - 强劲的 CommandModel 开发模式（上篇）

Aoite 是一个适于任何 .Net Framework 4.0+ 项目的快速开发整体解决方案。Aoite.CommandModel 是一种开发模式，我把它成为“命令模型”，这是一种非常有意思的开发模式。

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1. 概述

CommandModel 的架构并不复杂，核心四大组件分别是：命令（Command）、执行器（Executor）、上下文（Context）和事件（Event）。

CommandModel 核心是剥离所有运行期的所有依赖，注入执行。它可以运用至传统的三层架构，也可以运用到 DDD（CQRS）架构。

不是只能应用到三层架构，只是以最传统最简单的三层架构作为比较。CommandModel 支持任何架构、模式，无论是 Web 和 Winform，亦或者 ASP.NET 和 MVC，亦或者三层架构或领域驱动。请看官不要纠结这些问题。

传统三层架构是这样的（实体层意义上包含 数据库实体 和 视图模型 ）：

如果将 CommandModel 加入三层架构，那么它将变成以下架构：

注入 CommandModel 模式以后，原本的数据访问层不见了，变成了命令层，而命令层是由一个或多个命令（以及对应的一个或多个执行器）组成的集合。

也就是说，CommandModel 其实是将数据访问层进行粒度分解。

CommandModel 的优点：

简化单元测试工作量。传统三层架构（或延伸的各种结构），在单元测试模拟时，往往需要实现整个接口。通过 CommandModel 可以实现非常细粒度的单元测试。
基于服务容器的依赖注入。可以针对每个命令的执行前和执行后进行拦截处理。
支持命令级的缓存。例如：获取积分排行前十的用户列表。
支持命令集级的事务。

1.1 命令（Command）###

命令是一个符合单一职责的设计原则。通过命令的名称（Name）、参数（Properties）和返回结果（Result），它应该非常直观的表达出命令的目的。比如“查询用户编号为？的用户信息”，这就是一个典型的命令。

以下代码则是一个典型的命令（命令的名称可以以 Command 结尾，也可以不以 Command 结尾，这并非强制性的规则，并且两种方式都支持）：

public class FindUserById : ICommand<User>
{
	//- 输入参数
    public long Id { get; set; }
	//- 输出参数
    public User ResultValue { get; set; }
}

具有返回值的命令实现 ICommand<TResultValue> 接口，没有返回值则直接实现 ICommand 接口

1.2 执行器（Executor）###

如果把命令比作一个方法签名，显然执行器对应的则是方法实现。从这个角度来看，命令（Command）和执行器（Executor）是相互依赖的。

执行器是单例模式。一个命令若执行了无数次，执行器只会初始化一次。

比如对应 1.1 节代码的执行器应该是这样：

public class FindUserByIdExecutor : IExecutor<FindUserById>
{
    public void Execute(IContext context, FindUserById command)
    {
        //- 业务代码， context 和 command 参数永不为 null 值
    }
}

每一个执行器都必须实现 IExecutor<TCommand> 接口。

如果该命令具有返回值，方法实现内部应该有 command.ResultValue = ... 的代码。

关于命令和执行器是如何绑定关系，请往下查看第 2 节的内容。

1.3 上下文（Context）

上下文在每一次命令的执行都会产生新的实例。其接口的定义如下所示：

// 摘要:
//     定义一个执行命令模型的上下文。
public interface IContext : IContainerProvider
{
    // 摘要:
    //     获取正在执行的命令模型。
    ICommand Command { get; }
    //
    // 摘要:
    //     获取执行命令模型的其他参数，参数名称若为字符串则不区分大小写的序号字符串比较。
    HybridDictionary Data { get; }
    //
    // 摘要:
    //     获取上下文中的 System.IDbEngine 实例。该实例应不为 null 值，且线程唯一。
    //     * 不应在执行器中开启事务。
    IDbEngine Engine { get; }
    //
    // 摘要:
    //     获取执行命令模型的用户。该属性可能返回 null 值。
    [Dynamic]
    dynamic User { get; }
    // 摘要:
    //     获取或设置键的值。
    //
    // 参数:
    //   key:
    //     键。
    //
    // 返回结果:
    //     返回一个值。
    object this[object key] { get; set; }
}

Command：上下文中的抽象命令。
Data：临时数据存储的字典，生命周期仅限命令执行期间。
Engine：在当前命令模型上下文中的线程上下文的引擎上下文。简单的说，就是在当前线程中唯一的数据库操作引擎。
User：在整个运行环境中，假设用户已登录授权，这里存储的便是已授权的用户信息。若想实现此功能，必须实现 IUserFactory 接口。

上下文（Context）在整个 CommandModel 中具有非常特殊的意义。比如通过事件（Event）提前定义特殊数据存储在 Context.Data，执行器再根据不同的特殊数据处理不同的业务逻辑。亦或者，它允许了在同一线程里执行若干个命令，而不会重复、多余打开数据库连接；也可以将定义一个事务范围，控制所有的命令执行有效性。

1.4 事件（Event）

事件可以让每一个命令的执行得到有效控制，其的意义类似 HTTP 中 BeginRequest 和 EndRequest。

事件可以做的事情非常多，它让 CommandModel 具备无限扩展的可能。比如常见的命令拦截执行、修改命令参数、命令缓存和日志管理等等……

2. 快速入门

上面说了很多概念性的东西，现在让我们实际操作一下，看看 CommandModel 是如何运用的。

2.1 普通命令

业务上定义了一个目的：查询用户编号为？的用户信息。完整代码如下所示：

public class User
{
    public string Username { get; set; }
    public string Password { get; set; }
}
public class FindUserById : ICommand<User>
{
    public long Id { get; set; }
    public User ResultValue { get; set; }
    class Executor : IExecutor<FindUserById>
    {
        public void Execute(IContext context, FindUserById command)
        {
            if(command.Id == 1)
            {
                command.ResultValue = new User() { Username = "admin", Password = "123456" };
            }
        }
    }
}

我们通过控制台来试着执行这个命令：

var container = new IocContainer();
var bus = new CommandBus(container);
var result = bus.Execute(new FindUserById { Id = 1 }).ResultValue;
Console.WriteLine("{0}\t{1}", result.Username, result.Password);

以上代码最终输出

admin   123456

2.2 泛型命令

泛型命令是一个具有非常大扩展性的功能。我们来定义几个实体：

public interface IPerson
{
    string Name { get; set; }
}
public class Student : IPerson
{
    public string Name { get; set; }
}
public class Teacher : IPerson
{
    public string Name { get; set; }
}

创建命令：

class PersonModify<T> : ICommand where T : IPerson
{
    public T Person { get; set; }
    class Executor : IExecutor<PersonModify<T>>
    {
        public void Execute(IContext context, PersonModify<T> command)
        {
            if(command.Person is Teacher)
            {
                command.Person.Name = command.Person.Name + "老师";
            }
            else if(command.Person is Student)
            {
                command.Person.Name = command.Person.Name + "学生";
            }
        }
    }
}

测试代码：

var container = new IocContainer();
var bus = new CommandBus(container);
var person = new Student { Name = "张三" };
bus.Execute(new PersonModify<Student> { Person = person });
Console.WriteLine(person.Name);

最终输出结果便是：张三学生。

3 缓存

CommandModel 默认实现了缓存的功能，支持内存缓存（容器范围内）和 Redis 缓存。由于缓存的示例代码较多，并且其十分重要，所以我单独拿出一个篇章描述缓存。

使用缓存需要知道的三个重要内容“

CacheAttribute：命令必须包含此特性，表示这是具有缓存功能的命令。它还要求使用者提供一个关键参数 group，这是一个不能为空的参数。它的作用是用于区分 key。比如根据部门编号进行缓存，那么 group 则是 Dept，而 key 则是 Id。
ICommandCache：命令必须实现此接口，此接口有三个作用：获取缓存策略、设置缓存值和获取缓存值。
ICommandCacheStrategy：缓存策略，在实现接口 ICommandCache 接口的 CreateStrategy(IContext context) 方法返回值。默认接口实现 CommandCacheStrategy，其特点是：支持绝对间隔过期方式、支持滑动间隔过期方式、支持基于内存的缓存、支持 Redis 的缓存。可以继承这个类，来进行更多的扩展。

3.1 创建具有缓存效果的命令

[Cache("User")]
public class GetDate : ICommand<DateTime>, ICommandCache
{
	//- 根据传入的用户编号，获取一个时间
    public long UserId { get; set; }
    public DateTime ResultValue { get; set; }
    class Executor : IExecutor<GetDate>
    {
        public void Execute(IContext context, GetDate command)
        {
            command.ResultValue = DateTime.Now.AddDays(command.UserId); //- 当前时间加上 UserId 值的天数
        }
    }
	//- 缓存策略，弹性 3 秒内缓存
    ICommandCacheStrategy ICommandCache.CreateStrategy(IContext context)
    {
        return new CommandCacheStrategy(UserId.ToString(), TimeSpan.FromSeconds(3), this, context);
    }
	//- 返回需缓存的内容
    object ICommandCache.GetCacheValue()
    {
        return this.ResultValue;
    }
	//- 设置缓存值，若值不合法必须返回 false，否则执行器永不会执行
    bool ICommandCache.SetCacheValue(object value)
    {
        if(value is DateTime)
        {
            this.ResultValue = (DateTime)value;
            return true;
        }
        return false;
    }

3.2 缓存测试代码

var container = new IocContainer();
var bus = new CommandBus(container);
for(int i = 0; i < 6; i++)
{
    //- 0、1、2
    Console.WriteLine("{0} -> {1}", i % 3, bus.Execute(new GetDate() { UserId = i % 3 }).ResultValue);
}
Console.WriteLine("开始休眠 3 秒...");
System.Threading.Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(3));
Console.WriteLine("结束休眠 3 秒...");
for(int i = 0; i < 6; i++)
{
    //- 0、1、2
    Console.WriteLine("{0} -> {1}", i % 3, bus.Execute(new GetDate() { UserId = i % 3 }).ResultValue);
}
Console.WriteLine("测试 5 次，每次间隔 2 秒...");
for(int i = 0; i < 5; i++)
{
    Console.WriteLine("{0} -> {1}", 99, bus.Execute(new GetDate() { UserId = 99 }).ResultValue);
    Console.WriteLine("开始休眠 2 秒，避免缓冲过期...");
    System.Threading.Thread.Sleep(TimeSpan.FromSeconds(2));
}

最终输出结果：

0 -> 2015/2/6 16:40:46
1 -> 2015/2/7 16:40:46
2 -> 2015/2/8 16:40:46
0 -> 2015/2/6 16:40:46
1 -> 2015/2/7 16:40:46
2 -> 2015/2/8 16:40:46
开始休眠 3 秒...
结束休眠 3 秒...
0 -> 2015/2/6 16:40:49
1 -> 2015/2/7 16:40:49
2 -> 2015/2/8 16:40:49
0 -> 2015/2/6 16:40:49
1 -> 2015/2/7 16:40:49
2 -> 2015/2/8 16:40:49
测试 5 次，每次间隔 2 秒...
99 -> 2015/5/16 16:40:49
开始休眠 2 秒，避免缓冲过期...
99 -> 2015/5/16 16:40:49
开始休眠 2 秒，避免缓冲过期...
99 -> 2015/5/16 16:40:49
开始休眠 2 秒，避免缓冲过期...
99 -> 2015/5/16 16:40:49
开始休眠 2 秒，避免缓冲过期...
99 -> 2015/5/16 16:40:49
开始休眠 2 秒，避免缓冲过期...

3.2 使用 Redis 作为缓存提供程序

非常简单，只要往 Container（服务容器）添加 IRedisProvider，即刻支持 Redis！默认实现的 RedisProvider 取得是 Aoite.Redis.RedisManager.Context。

4. 进阶内容

进阶内容包含了更多关于 CommandModel 的内容。

提醒：在多线程中使用了 System.Db.Context 或 Aoite.Redis.RedisManager.Context，你应该在线程结束中调用 GA.ResetContexts。比如说，在 HTTP Application 中，每一个请求结束，都应当调用 GA.ResetContexts（如果你使用了 Aoite.Web 框架，则不需要手工调用）。

4.1 命令和执行器的映射

一个命令是如何与执行器进行映射的，其映射的优先级和规则如下：

命令包含了 BindingExecutorAttribute 特性。此特性可以指定执行器的数据类型（也可以是一个泛型）。
命令的嵌套类型，并且类型名称为“Executor”。这是推荐的用法。
相同命名空间下，命令名称（若以 Command 为后缀则会去掉 Command）加上“Executor”。

示例1：命令以 Command 结尾。

class Simple1Command : ICommand {}
class Simple1Executor : IExecutor<Simple1Command> {}

示例2：命令不以 Command 结尾。

class Simple2 : ICommand {}
class Simple2Executor : IExecutor<Simple2> {}

示例3：泛型+嵌套执行器。

class Simple3<T1, T2> : ICommand
{
	//....
    class Executor : IExecutor<Simple3<T1, T2>>
    {
        //....
    }
}

示例5：特性+泛型，可以看出执行器的名称是“不符合”规则的。

[BindingExecutor(typeof(TestSimple4<,>))]
class Simple4<T1, T2> : ICommand { }
class TestSimple4<T1, T2> : IExecutor<Simple4<T1, T2>>{}

4.2 用户工厂（UserFactory）

表示当前用户的方式有两种：第一种是通过命令参数（将当前用户信息作为参数）；第二种则是通过执行器的 context.User 属性获取用户信息。本节要讲解的就是如何利用 context.User 获取上下文中的用户。

假设我们定义了以下命令。

public class GetUsername : ICommand<string>
{
	//-目的：获取当前用户的账号。
    public string ResultValue { get; set; }
    class Executor : IExecutor<GetUsername>
    {
        public void Execute(IContext context, GetUsername command)
        {
			//- 模拟：编号为 1 返回 admin，否则返回 user
            if(context.User.Id == 1) command.ResultValue = "admin";
            else command.ResultValue = "user";
        }
    }
}

然后添加测试代码：

var container = new IocContainer();
object user = new { Id = 1 };
container.AddService<IUserFactory>(new UserFactory(c => user));
var bus = new CommandBus(container);
Console.WriteLine(bus.Execute(new GetUsername()).ResultValue);
user = new { Id = 2 };
Console.WriteLine(bus.Execute(new GetUsername()).ResultValue);

以上代码的输出内容是

admin
user

4.3 事件（Event）

事件由两个部分组成，分别是：事件仓库（EventStore）和事件（Event）。事件仓库负责全局的事件（比如你想对所有命令进行执行前捕获和执行后捕获），事件则针对固定命令类型进行捕获。如果你要全局事件，在程序运行开始就应该手工注册 IEventStore 类型，并继承 EventStore 或实现 IEventStore 。

var container = new IocContainer();
object user = new SimpleUser { Id = 1 };
container.AddService<IUserFactory>(new UserFactory(c => user));
container.GetService<IEventStore>().Register<GetUsername>(new MockEvent<GetUsername>((context, command) =>
{
    if(context.User.Id == 1) context.User.Id = 2;
    else if(context.User.Id == 2) context.User.Id = 1;
    return true;
}, (context, command, exception) =>
{
    Console.WriteLine("执行后结果 {0}", command.ResultValue);
}));
var bus = new CommandBus(container);
Console.WriteLine(bus.Execute(new GetUsername()).ResultValue);
user = new SimpleUser { Id = 2 };
Console.WriteLine(bus.Execute(new GetUsername()).ResultValue);

经过事件的干扰以后，输出内容变成

执行后结果 user
user
执行后结果 admin
admin

从执行器可以看出，预期输出的第一个选项应该是 admin，第二个才是 user。通过事件的拦截和处理，CommandModel 可以有效的对数据进行校验、捕获和处理等工作。

4.4 命令的事务机制

本节的事务更多指的是 ADO.NET 的事务。 ADO.NET 的事务实现方式有两种方式：第一种是利用 System.Data.Common.DbTransaction 的派生类，第二种则是利用 System.Transactions.TransactionScope 实现事务机制。

结合 Db.Context 数据库上下文，CommandModel 巧妙的运用第二种方式进行事务的控制，具体代码请看下篇内容。

5.结束

下篇内容主要利用命令模型服务（CommandModelServiceBase）做一个完整的示例（含数据库和单元测试）。Aoite.CommandModel.CommandModelServiceBase 是一个默认 CommandModel 服务（业务逻辑层）的实现（若采用 Aoite.Web 框架，可以通过继承 System.Web.Mvc.XControllerBase 和 System.Web.Mvc.XWebViewPageBase）。

命令模型服务（CommandModelServiceBase）的主要成员：

ICommandBus Bus { get; }：命令总线。
IIocContainer Container { get; set; }：服务容器。
dynamic User { get; }：执行命令模型的用户。
IDisposable AcquireLock(key, timeout = null)：一个全局锁的功能，如果获取锁超时将会抛出异常。
long Increment(key, increment )：获取指定键的原子递增序列。
ITransaction BeginTransaction()：开始事务模式。
TCommand Execute<TCommand>(command, executing, executed)：执行一个命令模型。
Task<TCommand> ExecuteAsync<TCommand>(command, executing, executed)：以异步的方式执行一个命令模型。

关于 Aoite.CommandModel 的上篇内容，就到此结束了，如果你喜欢这个框架，不妨点个推荐吧！如果你非常喜欢这个框架，那请顺便到Aoite GitHub Star 一下：）

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