微信支付的軟件架構(gòu)究竟有多牛逼...
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作者：Jack Jiangwww.cnblogs.com/imstudy/p/12567241.html背景
作為一個(gè)重要業(yè)務(wù)，微信支付在客戶端上面臨著各種問題。其中最核心問題就是分平臺實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致的問題：
iOS 和安卓實(shí)現(xiàn)不一致
容易出 Bug
通過溝通保證不了質(zhì)量
需求變更迭代周期長
數(shù)據(jù)上報(bào)不全面
缺少業(yè)務(wù)及設(shè)計(jì)知識沉淀
協(xié)議管理松散
缺少統(tǒng)一的自動化測試
為了解決分平臺實(shí)現(xiàn)這個(gè)核心問題，并解決以往的技術(shù)債務(wù)。我們建立起了一整套基于?C++?的跨平臺框架，并對核心支付流程進(jìn)行了重構(gòu)。微信支付跨平臺從 iOS 7.0.4 版本起， 安卓從 7.0.7 版本起全面覆蓋。公眾號（Java 后端?）還發(fā)布過架構(gòu)相關(guān)的文章，關(guān)注后后臺回復(fù)「666」獲取。線上效果指標(biāo)
以 iOS 上線情況為例:Crash 率上線前后 Crash 率保持平穩(wěn)，沒有影響微信穩(wěn)定性，跨平臺支付無必現(xiàn) Crash，做到了用戶無感知切換。舉個(gè)例子，大家可以用微信發(fā)一筆紅包，拉起的收銀臺和支付流程就是由基于 C++ 編寫的跨平臺代碼所驅(qū)動的。效能提升
以核心支付流程代碼為例，跨平臺需要 3512 行，iOS 原生需要 6328 行。減少了近 45% 的代碼。以新需求開發(fā)為例：7.0.4 版本需求一：收銀臺改版7.0.4 版本需求二：簡化版本收銀臺跨平臺實(shí)現(xiàn)：iOS + 安卓 共計(jì) 3 人日，在封板時(shí)間前完成
原生實(shí)現(xiàn)：iOS， 安卓封板時(shí)間后一周才基本完成
跨平臺實(shí)現(xiàn)：iOS + 安卓共計(jì) 5 人日，在封板時(shí)間前完成
原生實(shí)現(xiàn)：iOS， 安卓封板時(shí)間后一周才基本完成
什么是軟件架構(gòu)
什么是軟件架構(gòu)？正如 Ivar Jacobson （UML 之父）說過的一樣，找五個(gè)人來回答這個(gè)問題，五個(gè)人可能都有各自不同的答案。架構(gòu)定義可以有很多種說法，從代碼規(guī)范到發(fā)布流程都可以是架構(gòu)的一部分。針對微信支付的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，這里對架構(gòu)的定義是：架構(gòu)是系統(tǒng)的組成部件及其之間的相互關(guān)系（通訊方式）。這更符合我們程序員日常編寫業(yè)務(wù)代碼時(shí)對架構(gòu)的理解。也就是通俗意義上講的?MVC，MVVM?等。為什么需要軟件架構(gòu)
早在 1986 年的時(shí)候，人月神話的作者在討論軟件的復(fù)雜性時(shí)，談到：軟件的本質(zhì)復(fù)雜性存在于復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求中。而管理復(fù)雜性，最根本的手段就是職責(zé)分離。為了實(shí)現(xiàn)職責(zé)分離，代碼重用，架構(gòu)慢慢地復(fù)現(xiàn)出來。架構(gòu)的本質(zhì)是管理復(fù)雜性。關(guān)注微信公眾號：Java 技術(shù)棧，在后臺回復(fù)：架構(gòu)，可以獲取我整理的 N 篇架構(gòu)干貨。沒有架構(gòu)，我們所有的代碼都耦合在一起，人類的心智模型不擅長處理這種復(fù)雜性，架構(gòu)的設(shè)立，和圖書館的圖書分類，公司的組織劃分等，本質(zhì)都是一樣的。是為了管理復(fù)雜性，以取得更高的生產(chǎn)力。從零到一構(gòu)建支付跨平臺軟件架構(gòu)
在移動客戶端領(lǐng)域，業(yè)界基于?C++?來編寫業(yè)務(wù)代碼，并沒有成熟的架構(gòu)。即使使用 C++ 編寫業(yè)務(wù)邏輯，但都不涉及 UI，不涉及界面的跳轉(zhuǎn)流程。既然業(yè)界沒有一個(gè)成熟的架構(gòu)可借鑒，那么是不是直接把業(yè)界通用的架構(gòu)簡單套用一下就好？1. 抽象業(yè)務(wù)流程
現(xiàn)在業(yè)界通用的有 MVC , MVP, MVVM 。這些大家都熟悉的軟件架構(gòu)。但是這些軟件架構(gòu)都存在一個(gè)問題：那就是沒有處理好業(yè)務(wù)流程， 界面轉(zhuǎn)場。微信支付的流程多。而流程就是由一個(gè)個(gè)的界面（ViewController，Activity）和相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯組合而成。上面的 MV (X) 模式忽略了一個(gè)非常重要的一點(diǎn)，那就是業(yè)務(wù)流程，界面的轉(zhuǎn)場究竟由誰負(fù)責(zé)。也即 ViewController 與 ViewController 之間的關(guān)系由誰維護(hù)，業(yè)務(wù)流程的邏輯寫在哪里。如果還按照傳統(tǒng)的 MVC 模式，那么 ViewController 自己負(fù)責(zé)和不同的 ViewController 通訊。那么 ViewController 得不到復(fù)用，更致命的是業(yè)務(wù)流程的代碼非常不清晰，業(yè)務(wù)流程的代碼都被分散到各個(gè) Controller 中， 而一個(gè) Controller 又可能耦合了多個(gè)業(yè)務(wù)的代碼。舉個(gè)例子：一個(gè)普通的轉(zhuǎn)賬流程，可能會涉及風(fēng)控?cái)r截，實(shí)名驗(yàn)證， 收銀臺， 綁卡，支付成功頁等等。如果是基于?MVC?這種架構(gòu)的話，很快代碼會變得難以維護(hù)。
因此，為了適應(yīng)微信支付流程多，界面跳轉(zhuǎn)復(fù)雜的特點(diǎn)。架構(gòu)抽象的第一步就是將業(yè)務(wù)流程抽象為一個(gè)獨(dú)立的角色?UseCase。同時(shí)，把界面抽象為?UIPage。一個(gè)大的業(yè)務(wù)流程可以分解為一個(gè)個(gè)小的業(yè)務(wù)流程。
和剛才基于 MVC 混亂的架構(gòu)相比：業(yè)務(wù)流程的代碼能夠聚合到 UseCase 中，而不是分散到原來 iOS, 安卓的各個(gè) ViewController，Activity 中。
業(yè)務(wù)流程和界面得到了復(fù)用。
契合微信支付多流程，界面跳轉(zhuǎn)復(fù)雜的業(yè)務(wù)特點(diǎn)。
2. 加入路由機(jī)制
既然流程得到了抽象，這個(gè)時(shí)候需要針對業(yè)務(wù)流程做更深的思考。在開發(fā)支付業(yè)務(wù)流程時(shí)，開發(fā)者不可繞過的問題有：1、流程之間，頁面之間的流傳。
比如我們要給一個(gè)朋友轉(zhuǎn)賬，輸入金額，確認(rèn)支付，觸發(fā) Cgi 后。下一個(gè)流程是多變的。有可能用戶需要去實(shí)名，有可能用戶要進(jìn)入一個(gè)安全攔截的 WebView，或者是正常拉起收銀臺。本文中的名詞?CGI?可以理解為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)請求，類似 HTTP 請求。那么以往在 iOS, 安卓分開實(shí)現(xiàn)時(shí)，都沒有一個(gè)統(tǒng)一的處理機(jī)制。要么就是通過網(wǎng)絡(luò)回包的某個(gè)字段來判斷，要么就是本地維護(hù)一些狀態(tài)來決定下一步走什么流程等等。非常繁瑣，易錯(cuò)。2、特殊流程的處理
支付業(yè)務(wù)流程還有個(gè)特殊的地方，那就是在正常流程的中間，往往很多時(shí)候要需要插入一些特殊流程。比如有些地方要跳轉(zhuǎn) Webview, 有些地方要跳轉(zhuǎn)小程序，有些地方要彈窗告知用戶風(fēng)險(xiǎn)，或者終止當(dāng)前流程，等等。我們經(jīng)常需要在業(yè)務(wù)代碼里面不斷重復(fù)增加這樣的處理。這些問題，引導(dǎo)我想到，微信支付需要一個(gè)路由機(jī)制。首先了解一下路由機(jī)制。
路由機(jī)制的核心思想，就是通過向路由傳遞數(shù)據(jù)，然后路由解析數(shù)據(jù)，并響應(yīng)。結(jié)合微信支付和網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān)的特點(diǎn)。創(chuàng)新地將支付領(lǐng)域模型作為傳遞的數(shù)據(jù)。
那么怎么建立這個(gè)支付領(lǐng)域模型的呢？建模，就是建立映射。領(lǐng)域知識 + 建模方法 = 領(lǐng)域建模。那么這里的領(lǐng)域知識，就是對支付業(yè)務(wù)流程的理解。建模方法，我采用了 UML 建模。最終會落地為 Proto 協(xié)議供客戶端和后臺一起使用。
首先，微信支付業(yè)務(wù)特點(diǎn)就是和網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān)，流程和頁面往往是由 Cgi 串聯(lián)起來。因此建立模型時(shí)，最外層便是網(wǎng)絡(luò)回包。對于路由機(jī)制，這里我們只關(guān)心路由數(shù)據(jù)模型。路由數(shù)據(jù)模型由路由類型，還有各個(gè)路由類型所需要的信息組合成。路由類型清晰的定義了要觸發(fā)的行為。究竟是要開啟一個(gè) UseCase，還是要打開一個(gè)界面，或者 網(wǎng)頁，小程序，彈窗等等。然后就是這些行為所需要的數(shù)據(jù)。比如打開小程序所需要的參數(shù)，彈窗所需要的參數(shù)等。
建立支付領(lǐng)域模型后，我們路由的解析就變得非常清晰了。路由解析之后，會根據(jù)路由類型，觸發(fā)不同的動作。比如流程，界面流轉(zhuǎn)，會交給 UseCase 處理。而特殊流程，比如打開小程序，打開 webview, 彈窗這些行為會統(tǒng)一進(jìn)行處理。我們在第一步把業(yè)務(wù)流程抽象為 UseCase。第二步則加入了路由機(jī)制。加入路由機(jī)制后，支付跨平臺的軟件架構(gòu)演進(jìn)為這個(gè)樣子。
加入路由機(jī)制后，對比 iOS，安卓原來的舊架構(gòu):統(tǒng)一了流程，頁面的流轉(zhuǎn)。清晰，易維護(hù)。
統(tǒng)一了特殊流程的處理，減少重復(fù)工作。
在加入路由機(jī)制的時(shí)候，結(jié)合微信支付和網(wǎng)絡(luò)密切相關(guān)的特點(diǎn)進(jìn)行了支付領(lǐng)域建模。支付后臺協(xié)議重構(gòu) 2.0 的核心思想也是圍繞著這個(gè)路由機(jī)制展開。
再來看一下，加入路由機(jī)制后，對生產(chǎn)力的提升。以支付流程打開 WebView, 小程序?yàn)槔?，減少將近 83% 的代碼。更重要的是，這里的特殊流程，是在路由機(jī)制里面統(tǒng)一處理的，沒有耦合到業(yè)務(wù)代碼中，并且是可復(fù)用的。3. 管理網(wǎng)絡(luò)請求
首先看看原來 iOS 處理支付網(wǎng)絡(luò)請求的缺陷：
原來支付的請求，都是通過一個(gè)單例網(wǎng)絡(luò)中心去發(fā)起請求，然后收到回包后，通過拋通知，或者調(diào)用閉包的方式回調(diào)給業(yè)務(wù)側(cè)。會存在這樣的問題：1、CGI 一對多通訊問題。舉個(gè)之前遇到的問題。
那么錢包發(fā)起的 Cgi 的回包就會覆蓋收付款頁面的數(shù)據(jù)。之前在 iOS 只能通過修修補(bǔ)補(bǔ)，增加場景值，增加些標(biāo)記位來解決。可能某一天就會又出現(xiàn)新的坑。1、進(jìn)入錢包頁面后，發(fā)起了一個(gè) Cgi2、然后進(jìn)入收付款頁面也發(fā)起同一個(gè) Cgi.3、如果收付款發(fā)起的回包先到4、然后錢包首頁的回包再到。5、CGI 生命周期問題。
不時(shí)會有用戶反饋一下，怎么沒有做什么操作，突然就會彈出網(wǎng)絡(luò)報(bào)錯(cuò)。原因就是 Cgi 的生命周期有問題，在業(yè)務(wù)結(jié)束后，Cgi 的回包仍然得到了處理。解決方案：1、將 Cgi 抽象為獨(dú)立對象在架構(gòu)設(shè)計(jì)上來說，舊架構(gòu)是通過單例模式實(shí)現(xiàn)的集約型 API，而我們新的架構(gòu)則是通過命令模式實(shí)現(xiàn)的離散型 API。也就是將 Cgi 封裝為獨(dú)立對象。我們把 Cgi 相關(guān)屬性和能力內(nèi)聚起來。開發(fā)業(yè)務(wù)時(shí)，只需簡單繼承 BaseCgi，設(shè)置一下參數(shù)即可。
2、劃分職責(zé)，明確生命周期關(guān)于 Cgi 由誰發(fā)起，之前安卓和 iOS 都沒有一個(gè)統(tǒng)一的做法。有些人會放到 Activity，ViewController，和 UI 代碼耦合起來。因此，在跨平臺軟件架構(gòu)中，我們統(tǒng)一由業(yè)務(wù)流程 UseCase 進(jìn)行發(fā)起。并且生命周期是一對一的，一個(gè) Cgi 只會有一個(gè) UseCase 處理， UseCase 銷毀后，Cgi 也隨之銷毀。
對比舊架構(gòu)：杜絕了一對多通信造成的 Bug
生命周期和業(yè)務(wù)邏輯綁定，不會出現(xiàn)業(yè)務(wù)結(jié)束，Cgi 回來后再觸發(fā)動作。
高內(nèi)聚，低耦合。將 Cgi 相關(guān)的數(shù)據(jù)，能力集中處理，業(yè)務(wù)側(cè)無需感知。
提供統(tǒng)一的緩存，加密能力。
第一步和第二步，我們抽象了業(yè)務(wù)流程，加入了路由機(jī)制。在第三步管理網(wǎng)絡(luò)請求后。我們的軟件架構(gòu)演進(jìn)為這樣子。
4. 規(guī)范數(shù)據(jù)傳遞
iOS 和安卓的舊架構(gòu)都存在信息傳遞不當(dāng)和數(shù)據(jù)污染問題。這個(gè)問題最嚴(yán)重。iOS 和 安卓都出過不少 bug。首先我們來看看最近現(xiàn)網(wǎng)出現(xiàn)過的問題：之前 iOS 出現(xiàn)，不少內(nèi)部同事，外部的用戶都在反饋：進(jìn)行零錢頁后，會無故彈空白框。而支付又和金錢有關(guān)，引起用戶的恐慌。
具體原因就是:進(jìn)入支付首頁時(shí)，后臺返回了數(shù)據(jù)，然后被寫入到一個(gè)公共的 Model.
然后進(jìn)入錢包頁，再進(jìn)入零錢頁。這個(gè)公共 model 一路被傳遞過去。
然后零錢頁讀取了公共 Model 的數(shù)據(jù)，但是代碼無法處理，導(dǎo)致出現(xiàn)了這個(gè)讓用戶恐慌的問題。
支付舊的架構(gòu)采用了黑板模式，雖然方便了數(shù)據(jù)讀寫。但是帶來的問題和收益完全不成正比：1. 存在公共讀寫的數(shù)據(jù)類型。安卓傳遞的數(shù)據(jù)類型是一個(gè)字典，而 iOS 則是一個(gè) Model 對象。所有的界面，業(yè)務(wù)邏輯都共用一個(gè)數(shù)據(jù)。2. 無序的數(shù)據(jù)流動。數(shù)據(jù)的流動是不可追溯的，數(shù)據(jù)的修改可以發(fā)生在任意使用公共數(shù)據(jù)的地方。那么支付跨平臺軟件架構(gòu)，為了杜絕這樣的問題。我是這么做的:
去掉公共讀寫的數(shù)據(jù)類型
傳遞值類型（Value Type）的數(shù)據(jù)，后面流程修改數(shù)據(jù)時(shí)，不影響前面的流程。
單向傳遞數(shù)據(jù)，只依賴注入必要數(shù)據(jù)。
如果數(shù)據(jù)修改需要通知前序流程，使用代理模式通訊。
從架構(gòu)上根本解決了困擾微信支付已久的數(shù)據(jù)污染的問題。
數(shù)據(jù)的流動變?yōu)閱蜗颍瑪?shù)據(jù)流動變得可追溯。
那么規(guī)范數(shù)據(jù)傳遞后，我們軟件架構(gòu)就演進(jìn)為這樣子。
總結(jié)
軟件的本質(zhì)復(fù)雜性存在于復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求中。而軟件架構(gòu)的本質(zhì)就是管理復(fù)雜性，因此真正的好的架構(gòu)，正是在復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求中反復(fù)提煉和總結(jié)歸納而來，解決了真正的業(yè)務(wù)問題，不是空談。軟件架構(gòu)除了清理歷史舊架構(gòu)的缺陷，是我們業(yè)務(wù)開發(fā)的基石之外。還能夠賦能業(yè)務(wù)，為業(yè)務(wù)帶來價(jià)值。在建立軟件架構(gòu)的基礎(chǔ)上，還圍繞著軟件架構(gòu)建立起微信支付的跨平臺自動化數(shù)據(jù)上報(bào)機(jī)制，防重復(fù)支付，安全橫切等帶來巨大業(yè)務(wù)收益的能力。有機(jī)會的話，后面也會進(jìn)一步編寫相關(guān)文章和大家交流探討。架構(gòu)是一個(gè)不斷演進(jìn)的過程，隨著新的支付業(yè)務(wù)基于跨平臺軟件架構(gòu)的不斷編寫， 我也會對這個(gè)架構(gòu)進(jìn)行持續(xù)的更新迭代。讓這個(gè)軟件架構(gòu)更貼合微信支付，更加健壯和完整。推薦閱讀
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別再造假數(shù)據(jù)了，來試試 Faker 這個(gè)庫吧！
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200 行代碼實(shí)現(xiàn)一個(gè)滑動驗(yàn)證碼
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