使用Domain-Driven创建Hypermedia API

在现实中我们会遇到各种各样的复杂场景，"There is not a right way" 用来描述API的设计方法再合适不过了，没有一种API设计方式可以应对所有的场景。区别于"Consumer-Driven Contract"，本文将描述另外一种设计API的方式：Domain-Driven API。这不是API设计的标准方法，但是他也许可以给你灵感，帮助你设计出更加具有表达力的API。

POST /api/customer
POST /api/customer/order
PUT /api/customer
POST /api/customer/notification

上图是一个API文档片段，他们通过HTTP动作加上统一资源标识符(URI)来描述自己的意图，也许还需要一份不错的文档来描述他的参数，返回类型等，就能被客户端调用和使用。市面上也有类似Swager这样高效的产品，用起来也很方便。但是这样的API或多或少有一些设计方面的小问题：

• 无法通过API描述上下文

纵然一个HTTP动词加上一个描述API资源的名词基本可以能够描述其意图，但是在使用过程中一份API文档似乎还是少不了。在过去的若干年里我去掉了给代码写注释的坏毛病，因为我认识到良好的组织结构和代码是自描述的。然而当我们设计API的时候，大家不约而同的接受了编写文档的事实。在"Consumer-Driven Contract"过程中还要编写一份契约测试来驱动服务端保证契约的一致性。有没有可能让API资源包含这一份契约，同时让消费者去遵守契约呢？

• API消费端知道的太多

在上图的API文档片段中，你知道应该在什么时候调用下面的API吗？

POST /api/customer/notification

你可能不知道，也许是当用户下了订单，也或者是用户支付了订单，这取决于需求。似乎看起来合情合理，但是这样的场景预示着一部分领域逻辑有转移到消费端的嫌疑。打个比方，你去饭店吃饭，服务员拿过来了一个菜单，当你点了一分汤的时候服务员告诉你这个菜单有自己的规则，只有你先点一份蛋炒饭，你才能够点这份汤。这时候你只有一种选择那就是记住这个规则，下次先点蛋炒饭。有没有可能不要把这个规则强加在消费端呢？

• 易碎的设计

API以提供URI的方式来提供服务，而URI在本质上就是一个字符串，作为一个强类型玩家，我不希望这样的字符串分散在各个角落，试想我重命名了一个URI，我不得不搜索并修改所有曾经使用过这个资源的代码。

一、设计Domain

我们在实践领域驱动设计时我们在做什么？找出领域边界、找到聚合根、划分Domain、根据Domain的能力做出抽象并设计良好的模型。而Domain在提供业务需求的过程就是Domain模型状态发生变化的过程。

同样的道理，我们设计API是为了达到什么目的？我希望我的API不但能够完成增删改查，还能够更具表达力。每一个API不是独立存在的，他们是Domain模型在某一时刻状态和能力的体现，每一个API资源在告知消费者目前Domain状态的同时，还可以告诉消费者当前Domain具备了什么样的能力，消费者接下来能够做什么，也即消费者能够请求哪一个API资源。

这么说来API的设计实际上跟Domain能力的设计有千丝万缕的关系,我决定用航空公司的卖票业务来举例说明。

业务需求：

• 一个叫做RestAirline的航空公司提供在线机票出售业务，用户可以按照搜索条件搜索到所有可用的航班(trip)
• 当乘客选中一条可用的航班(trip)就开始了整个预定(booking)流程
• 一旦乘客选择了一条可用的航班就可以修改航班(change trip)和选择座位(seat)
• 当乘客选择完座位还可以添加一些额外的服务，如：接送机服务(transfer service)等, 最后完成支付(payment)
• 乘客在飞机起飞前还可以做在线登机手续(checkin)并打印登机牌(boardingpass)，在Checkin的过程中还可以重新选择座位

注意： 括号中的英文术语可以理解为该公司的Domain language, 我们在领域建模的时候也会使用相同的术语，从而减少跟领域专家的沟通成本。
就上面的需求我们可以很容易的分析出若干个Domain: Booking, Payment, Trip Avalability

• 设计Booking Domain
  我们以Booking Domain为例来描述设计过程，下面的交互图清晰的描述出了Booking的能力

• 实现Booking Domain
  实现过程也相当的直接，如果将下面的代码阅读出来，几乎跟之前描述的业务需求是完全匹配的。Booking Domain的实现需要注意下面几点：

• 所有属性都是private set，意味着Domain的内部属性是靠自己维护的；
• AirportTransfer为Maybe<T>类型，意味着在一个完整的Booking中，可以不选择接送机服务(TransferService)；反之对于Trip属性而言，即便从语言层面上来讲他也是引用类型，也可以为null，但是一个包含空Trip的Booking是不存在的，所以一个完整的Domain里，一旦一个非Maybe<T>类型的属性为null，那我们就可以认为这个Booking就是无效的；
• 该类的构造函数被修饰为private，意味着Booking只能通过选择可用的航班来创建，代码的含义诠释了业务需求

• Checkin被设计为Sub-Domain，因为Checkin的实现过程略微复杂，是否是一个Sub-Domain取决于设计；

public class Booking
{
    public Guid Id { get; }

    public IReadOnlyList<Passenger> Passengers => _passengers.AsReadOnly();

    public Trip Trip { get; }

    public IReadOnlyList<Maybe<Seat>> Seats => 
                _passengers.Select(p => p.SelectedSeat).ToList().AsReadOnly();

    public Maybe<AirportTransfer> AirportTransfer { get; private set; }

    private readonly List<Passenger> _passengers;

    private readonly CheckinProcess _checkinProcess;

    private Booking(Trip trip, List<Passenger> passengers)
    {
        Id = Guid.NewGuid();
        _checkinProcess = CheckinProcess.CreateCheckinProcess(this);

        Trip = trip;
        _passengers = passengers;
    }

    public static Booking SelectTrip(Trip trip, List<Passenger> passengers)
    {
        //Validation for trip and passengers in here

        var booking = new Booking(trip, passengers);

        return booking;
    }

    public void ChangeFlight(Trip.Journey journey, Flight flight)
    {
        // Checking is it eligible for changing flight;

        Trip.ChangeFlight(journey.Id, flight);
    }

    public void AssignSeat(Seat seat, Passenger passenger)
    {
        //Validation in here

        var p = _passengers.Single(s => s.Name.Equals(passenger.Name));
        p.AssignSeat(seat);
    }
    //... Other capabilities 
}

二、 设计具有Domain能力的API

根据上面设计好的Domain，我们可以轻松设计出第一个表达Domain能力的API: tripselection:

POST /api/booking/tripselection

实际上这一API的实现方式就是直接调用对应的Domain能力：

var booking = Booking.SelectTrip(trip, passengers)

• 站在Domain的角度，这一能力创建了一个Booking，同时还将一个可用的航班(Trip)和乘客列表添加到了Booking中，
  此时的Booking就拥有了一些初始状态，同时还具备了一定的能力：分配座位(seat)和修改航班(flight)。
• 站在API消费者的角度，在消费者消费完毕tripselection这个API之后，除了能够得到一些必要的返回值，还拥有了调用下面三个API的能力：

GET api/booking/{id}
PUT api/booking/{id}/seatassignment
PUT api/booking/{id}/changeflight

这三个API跟Domain在此时拥有的能力是一致的。Hypermedia API的思想在于：API资源除了包含必要的返回值，还能告诉API消费者下一步Domain拥有的能力和此时Domain的状态，也就是API消费者接下来可以请求什么样的API。

三、实现Hypermedia API

根据上面的分析，我们尝试对tripselection API返回的资源进行第一版建模，一个最初的版本如下：

public class TripSelectionResource
{
    private readonly IUrlHelper _urlHelper;

    public TripSelectionResource(IUrlHelper urlHelper)
    {
        _urlHelper = urlHelper;
    }
    public Guid BookingId { get; set; }
    public string BookingResource => _urlHelper.Action("GetBooking", "Booking");
    public string FlightChange => _urlHelper.Action("ChangeFlight", "Booking");
    public string SeatAssignment => _urlHelper.Action("AssignSeat", "Booking");
}

其中 BookingResource，FlightChange，SeatAssignment 分别为对应的API URI地址，使用了ASP.NET Web API提供的 urlHelper.Action("ActionName","ControllerName") 方法来生成一个url。这样的一个方法接受两个字符串来生成一个url地址，但这并不是强类型的玩法，所以马上想到通过解析Lambda expression tree来生成url，在IUrlHelper上扩展一个方法，使得代码更容易支持重构。

public class TripSelectionResource
{
    private readonly IUrlHelper _urlHelper;

    public TripSelectionResource(IUrlHelper urlHelper)
    {
        _urlHelper = urlHelper;
    }
    public Guid BookingId { get; set; }
    public string BookingResource => 
            _urlHelper.Link((BookingController c) => c.GetBooking(BookingId));
    public string FlightChange => 
            _urlHelper.Link((BookingController c) => c.ChangeFlight());
    public string SeatAssignment => 
            _urlHelper.Link((BookingController c) => c.AssignSeat());
}

理论上所有的API都能划分为两类，Command和Query(参考CQRS pattern)，其中能够改变Domain状态的API都可以认为是API消费者发送了一个Command；另一类API则可以划分到Query，无论API消费者请求多少遍都不会改变Domain的状态，通常指Get请求。
针对TripSelectionResource包含的三个API，我们也可以将其划分为两类：

public class TripSelectionResource
{
    private readonly IUrlHelper _urlHelper;

    public TripSelectionResource(IUrlHelper urlHelper)
    {
        _urlHelper = urlHelper;
    }
    public Guid BookingId { get; set; }
    public Link<BookingResource> Booking => 
            _urlHelper.Link((BookingController c) => c.GetBooking(BookingId));
    public ChangeFlightCommand ChangeFlight => new ChangeFlightCommand(_urlHelper);
    public AssignSeatCommand AssignSeat => new AssignSeatCommand(_urlHelper);
}

Query类的API被抽象为 Link<T> 类型，Command类的API如 ChangeFlightCommand，他不但告诉了API消费端该API的URI，还告诉了API消费端应当遵守的契约。

public class ChangeFlightCommand : HypermediaCommand<FlightChangeResource>
{
    public ChangeFlightCommand(IUrlHelper urlHelper) : 
            base(urlHelper.Link((BookingController c) => c.ChangeFlight(null))) { }
    public Trip.Journey Journey { get; set; }
    public Flight Flight { get; set; }
}

一个按照上面建模方式返回的tripselection资源如下：

{
    "BookingId": "6cedc5fc-afed-4e34-8906-2ddc4b8cac6f",
    "Booking": {
        "Uri": "localhost:3000/api/booking/6cedc5fc-afed-4e34-8906-2ddc4b8cac6f"
    },
    "ChangeFlight": {
        "BookingId": "6cedc5fc-afed-4e34-8906-2ddc4b8cac6f",
        "Journey": {
            "Id": "00000000-0000-0000-0000-000000000000",
            // Ignore other fields
        },
        "Flight": {
            "Number": null,
            // Ignore other fields
        },
        "PostUrl": {
            "Uri": 
            "localhost:3000/api/booking/6cedc5fc-afed-4e34-8906-2ddc4b8cac6f/flightchange"
        }
    },
    "AssignSeat": {
        "BookingId": "6cedc5fc-afed-4e34-8906-2ddc4b8cac6f",
        "Seat": {
            "Number": null,
            "SeatType": 0
        },
        "Passenger": {
            "Name": null,
            "PassengerType": 0,
            "Age": 0,
            "Email": null
        },
        "PostUrl": {
            "Uri": 
            "localhost:3000/api/booking/6cedc5fc-afed-4e34-8906-2ddc4b8cac6f/seatassignment"
        }
    }
}

这一份资源包含了服务端返回值BookingId， 同时还返回了此时API消费端接下来能够使用的API列表，其中Command类型的API还包含了契约内容。

四、如何优雅的消费Hypermedia API

按照本文提供的设计思路，因为我们设计好的API总能够返回下次可用的API列表，所以我们可以认为所有的API是有层级关系的，那么服务端一定会提供一个最顶端的API供消费者使用。试想一个消费端如何消费这样的API呢？

第一个回合，一定是API消费端拿到了最顶端的API地址，我们期望消费端能够通过这个API得到一些有用的信息：

var startResource = restAirlineApiNavigator.Execute();

第二个回合，从上一个资源中拿到搜索可用航班的API地址，按照契约发送请求：

var searchTripsCommand = startResource.SearchTripsCommand;
searchTripsCommand.SearchCriteria = TripSearchCriteria.DefaultTripSearchCriteria();
var tripAvailabilityResource = restAirlineApiNavigator.PostCommand(searchTripsCommand);

第三个回合，从上面的资源中拿到选择可用航班的API地址，按照契约发送请求:

var selectTripCommand = tripAvailabilityResource.SelectTripCommand;
selectTripCommand.Trip = tripAvailabilityResource.AvailableTrips.First();
var tripSelectonResource = restAirlineApiNavigator.PostCommand(selectTripCommand);

上面是一个C#版本的API消费端，restAirlineApiNavigator是一个Typed api navigator，他拥有下面接口：

public interface IApiNavigator<TResource>
{
    TResource Execute();

    TResourceToFetch PostCommand<TResourceToFetch>
                        (HypermediaCommand<TResourceToFetch> command);

    SubApiNavigator<TTargetResource, TResource> FollowLink<TTargetResource>(
        Func<TResource, Link<TTargetResource>> navigator);
}

当然，如果你API消费端是Javascript，你应该没法写出这样的API Navigator来帮你做类型保证，不过你可以写一个TypeScript版本的API navigator，一个典型的Hypermedia消费过程如下：

getProducts(): Observable<ProductsResource> {
    const products = this.apiNavigator
        .followLink(start => start.productHome)
        .followLink(product => product.products)
        .execute();
    return products;
}

也许这种设计方式无法满足所有的场景，但是他可以在一定程度上帮助你创建出更具表达力的API，同时也使API消费端在一定程度上减少对文档的依赖。比起理论，本文更多在讨论实践及实现细节，当然很多内容难免有纰漏，欢迎大家指正。