深刻理解六边形架构

六边形架构或六角架构是Alistair Cockburn在2005年提出，解决了传统的分层架构所带来的问题，实际上它也是一种分层架构，只不过不是上下或左右，而是变成了内部和外部。在领域驱动设计（DDD）和微服务架构中都出现了六边形架构的身影，在《实现领域驱动设计》一书中，做者将六边形架构应用到领域驱动设计的实现，六边形的内部表明了application和domain层，而在Chris Richardson对微服务架构模式的定义中，每一个微服务使用六边形架构设计，足见六边形架构的重要性。那么让咱们一探究竟，它为什么如此受青睐。

问题

传统的分层架构具备普遍的应用，例如经典的三层架构，把系统分为表示层、业务逻辑层、数据访问层。在Martin Fowler的《企业应用架构模式》一书中作过深刻阐述，本书04年出版，时至今日分层架构仍然是经常使用的设计方法，分层架构能够下降耦合、提升复用、分而治之，但同时也仍是存在一些问题：

• 应用逻辑在不一样层泄露，致使替换某一层变得困难、难以对核心逻辑完整测试：你是否有过困惑，代码到底应该放在哪一个层，虽然定义了各层的职责，可是总有人不严格遵循层次的分界，对于三层架构，经常会出现业务逻辑写在了表示层，或者业务逻辑直接和数据访问绑定。
• 传统的分层架构是一维的结构，有时应用不光是上下的依赖，多是多维的依赖，这时一维的结构就没法适应了。

架构说明

六边形架构又称为端口-适配器，这个名字更容器理解。六边形架构将系统分为内部（内部六边形）和外部，内部表明了应用的业务逻辑，外部表明应用的驱动逻辑、基础设施或其余应用。内部经过端口和外部系统通讯，端口表明了必定协议，以API呈现。一个端口可能对应多个外部系统，不一样的外部系统须要使用不一样的适配器，适配器负责对协议进行转换。这样就使得应用程序可以以一致的方式被用户、程序、自动化测试、批处理脚本所驱动，而且，能够在与实际运行的设备和数据库相隔离的状况下开发和测试。

内涵

六边形架构的重点体如今如下几个方面：

• 关注点
  对于分层架构中层次的界定，Martin Fowler给出了一个断定的方法，就是若是把表示层换成其余实现，若是和原来的表示层有重复实现的内容，那么这部份内容就应该放到业务逻辑层。那么如何让开发人员在系统设计过程当中始终保持这种视角，传统的分层架构是难以作到的。六边形架构有一个明确的关注点，从一开始就强调把重心放在业务逻辑上，外部的驱动逻辑或被驱动逻辑存在可变性、可替换性，依赖具体技术细节。而业务逻辑相对更加稳定，体现应用的核心价值，须要被详尽的测试。

• 外部可替换
  一个端口对应多个适配器，是对一类外部系统的概括，它体现了对外部的抽象。应用经过端口为外界提供服务，这些端口须要被良好的设计和测试。内部不关心外部如何使用端口，从一开始就要假定外部使用者是可替换的。六边形的六并无实质意义，只是为了留足够的空间放置端口和适配器，通常端口数不会超过4个。适配器能够分为2类，“主”、“从”适配器，也可称为“驱动者”和“被驱动者”。

• 自动测试
  在六边形架构中，自动化测试和用户具备同等的地位，在实现用户界面的同时就须要考虑自动化测试。它们对应相同的端口。六边形架构不只让自动化测试这件事情成为设计第一要素，同时自动化测试也保证应用逻辑不会泄露到用户界面，在技术上保证了层次的分界。

• 依赖倒置
  六边形架构必须遵循以下规则：内部相关的代码不能泄露到外部。所谓的泄露是指不能出现内部依赖外部的状况，只能外部依赖内部，这样才能保证外部是能够替换的。对于驱动者适配器，就是外部依赖内部的。可是对于被驱动者适配器，实际是内部依赖外部，这时须要使用依赖倒置，由驱动者适配器将被驱动者适配器注入到应用内部，这时端口的定义在应用内部，可是实现是由适配器实现。

代码示例

https://github.com/zhongpan/hexagonal-architecture-sample

• app层

app.h

#pragma once

namespace app {
    class RateRepository {
    public:
        virtual double getRate(double amount) = 0;
    };
    
    class Discounter {
    public:
        Discounter(RateRepository* rateRepository)
        : _rateRepository(rateRepository) {}
        
        double discount(double amount);
        
    private:
        RateRepository* _rateRepository;
    };
     
}

app.cpp

#include "app.h"

namespace app {
    
    double Discounter::discount(double amount) {
        if (amount <= 0) return 0;
        double rate = _rateRepository->getRate(amount);
        return amount * rate;
    }
}

• 命令行adapter

cmd.cpp

#include "app.h"
#include "repo.h"
#include <iostream>

using namespace app;
using namespace repo;

int main(int argc, char* argv[]) {
    double amount = 0.0;
    std::cout << "please enter amount:";
    std::cin >> amount;
    MockRateRepository repo;
    Discounter app(&repo);
    std::cout << "discount is:" << app.discount(amount) << std::endl;
}

• 单元测试adapter

test.cpp

#define BOOST_TEST_MAIN
#include "app.h"
#include <boost/test/unit_test.hpp>
#include <boost/smart_ptr.hpp>
using namespace boost;

class MockConstRateRepository : public app::RateRepository {
public:
    MockConstRateRepository(double rate) : _rate(rate) {}
    double getRate(double amount) {
        return _rate;
    }
private:
    double _rate;
};

BOOST_AUTO_TEST_SUITE(s_discount)

BOOST_AUTO_TEST_CASE(t_discount)
{
    double RATE_0point01 = 0.01;
    MockConstRateRepository repo(RATE_0point01);
    app::Discounter app(&repo);
    BOOST_CHECK_EQUAL(app.discount(100), 100*RATE_0point01);
    BOOST_CHECK_EQUAL(app.discount(0), 0);
    BOOST_CHECK_EQUAL(app.discount(-100), 0);
}

BOOST_AUTO_TEST_SUITE_END()

• 持久化adapter

repo.h

#pragma once
#include "app.h"

namespace repo {
    class MockRateRepository : public app::RateRepository {
    public:
        double getRate(double amount);
    };
}

repo.cpp

#include "repo.h"

namespace repo {
    double MockRateRepository::getRate(double amount) {
        if (amount <= 100) return 0.01;
        if (amount <= 1000) return 0.02;
        return 0.05;
    }
}