使用.NET 6开发TodoList应用之领域实体创建原理和思路

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需求

上一篇文章中我们完成了数据存储服务的接入，从这一篇开始将正式进入业务逻辑部分的开发。

首先要定义和解决的问题是，根据TodoList项目的需求，我们应该设计怎样的数据实体，如何去进行操作？

长文预警！包含大量代码

目标

在本文中，我们希望达到以下几个目标：

定义领域实体；
通过数据库操作领域实体；

原理和思路

虽然TodoList是一个很简单的应用，业务逻辑并不复杂，至少在这个系列文章中我并不想使其过度复杂。但是我还是打算借此简单地涉及领域驱动开发(DDD)的基础概念。

首先比较明确的是，我们的实体对象应该有两个：TodoList和TodoItem，并且一个TodoList是由多个TodoItem的列表构成，除此以外在实际的开发中，我们可能还需要追踪实体的变更情况，比如需要知道创建时间/修改时间/创建者/修改者，这种需求一般作为审计要求出现，而对实体的审计又是一个比较通用的需求。所以我们会将实体分成两部分：和业务需求直接相关的属性，以及和实体审计需求相关的属性。

其次，对于实体的数据库配置，有两种方式：通过Attribute或者通过IEntityTypeConfiguration<T>以代码的方式进行。我推荐使用第二种方式，将所有的具体配置集中到Infrastructure层去管理，避免后续修改字段属性而去频繁修改位于Domain层的实体对象定义，我们希望实体定义本身是稳定的。

最后，对于DDD来说有一些核心概念诸如领域事件，值对象，聚合根等等，我们都会在定义领域实体的时候有所涉及，但是目前还不会过多地使用。关于这些基本概念的含义，请参考这篇文章：浅谈Java开发架构之领域驱动设计DDD落地。在我们的开发过程中，会进行一些精简，有部分内容也会随着后续的文章逐步完善。

实现

基础的领域概念框架搭建

所有和领域相关的概念都会进入到Domain这个项目中，我们首先在Domain项目里新建文件夹Base用于存放所有的基础定义，下面将一个一个去实现。（另一种方式是把这些最基础的定义单独提出去新建一个SharedDefinition类库并让Domain引用这个项目。）

基础实体定义以及可审计实体定义

我这两个类都应该是抽象基类，他们的存在是为了让我们的业务实体继承使用的，并且为了允许不同的实体可以定义自己主键的类型，我们将基类定义成泛型的。

AuditableEntity.cs

namespace TodoList.Domain.Base;

public abstract class AuditableEntity
{
    public DateTime Created { get; set; }
    public string? CreatedBy { get; set; }
    public DateTime? LastModified { get; set; }
    public string? LastModifiedBy { get; set; }
}

在Base里增加Interface文件夹来保存接口定义。

IEntity.cs

namespace TodoList.Domain.Base.Interfaces;

public interface IEntity<T>
{
    public T Id { get; set; }
}

除了这两个对象之外，我们还需要增加关于领域事件框架的定义。

DomainEvent.cs

namespace TodoList.Domain.Base;

public abstract class DomainEvent
{
    protected DomainEvent()
    {
        DateOccurred = DateTimeOffset.UtcNow;
    }
    public bool IsPublished { get; set; }
    public DateTimeOffset DateOccurred { get; protected set; } = DateTime.UtcNow;
}

我们还剩下Aggregate Root, ValueObject和Domain Service以及Domain Exception，其他的相关概念暂时就不涉及了。

IHasDomainEvent.cs

namespace TodoList.Domain.Base.Interfaces;

public interface IHasDomainEvent
{
    public List<DomainEvent> DomainEvents { get; set; }
}

ValueObject的实现有几乎固定的写法，请参考：https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/microservices-architecture/microservice-ddd-cqrs-patterns/implement-value-objects

IAggregateRoot.cs

namespace TodoList.Domain.Base.Interfaces;

// 聚合根对象仅仅作为标记来使用
public interface IAggregateRoot { }

ValueObject.cs

namespace TodoList.Domain.Base;

public abstract class ValueObject
{
    protected static bool EqualOperator(ValueObject left, ValueObject right)
    {
        if (left is null ^ right is null)
        {
            return false;
        }

        return left?.Equals(right!) != false;
    }

    protected static bool NotEqualOperator(ValueObject left, ValueObject right)
    {
        return !(EqualOperator(left, right));
    }

    protected abstract IEnumerable<object> GetEqualityComponents();

    public override bool Equals(object? obj)
    {
        if (obj == null || obj.GetType() != GetType())
        {
            return false;
        }

        var other = (ValueObject)obj;
        return GetEqualityComponents().SequenceEqual(other.GetEqualityComponents());
    }

    public override int GetHashCode()
    {
        return GetEqualityComponents()
            .Select(x => x != null ? x.GetHashCode() : 0)
            .Aggregate((x, y) => x ^ y);
    }
}

关于Domain Exception的定义，是根据业务内容来确定的，暂时不在Base里实现，而是放到各个聚合根的层级里。

定义TodoLIst/TodoItem实体

TodoList对象从领域建模上来说属于聚合根，并且下一节将要实现的TodoItem是构成该聚合根的一部分，业务意思上不能单独存在。有一种实现方式是按照聚合根的关联性进行代码组织：即在Domain项目里新建文件夹AggregateRoots/TodoList来保存和这个聚合根相关的所有业务定义：即：Events/Exceptions和Enums三个文件夹用于存放对应的内容。但是这样可能会导致项目的目录层级太多，实际上在这里，我更倾向于在Domain项目的根目录下创建Entities/Events/Enums/Exceptions/ValueObjects文件夹来扁平化领域模型，对于世纪的开发查找起来也并不麻烦。所以才去后一种方式，然后在Entities中创建TodoItem和TodoList实体：

TodoItem.cs

using TodoList.Domain.Base;
using TodoList.Domain.Base.Interfaces;
using TodoList.Domain.Enums;
using TodoList.Domain.Events;

namespace TodoList.Domain.Entities;

public class TodoItem : AuditableEntity, IEntity<Guid>, IHasDomainEvent
{
    public Guid Id { get; set; }
    public string? Title { get; set; }
    public PriorityLevel Priority { get; set; }

    private bool _done;
    public bool Done
    {
        get => _done;
        set
        {
            if (value && _done == false)
            {
                DomainEvents.Add(new TodoItemCompletedEvent(this));
            }

            _done = value;
        }
    }

    public TodoList List { get; set; } = null!;

    public List<DomainEvent> DomainEvents { get; set; } = new List<DomainEvent>();
}

PriorityLevel.cs

namespace TodoList.Domain.Enums;

public enum PriorityLevel
{
    None = 0,
    Low = 1,
    Medium = 2,
    High = 3
}

TodoItemCompletedEvent.cs

using TodoList.Domain.Base;
using TodoList.Domain.Entities;

namespace TodoList.Domain.Events;

public class TodoItemCompletedEvent : DomainEvent
{
    public TodoItemCompletedEvent(TodoItem item) => Item = item;

    public TodoItem Item { get; }
}

TodoList.cs

using TodoList.Domain.Base;
using TodoList.Domain.Base.Interfaces;
using TodoList.Domain.ValueObjects;

namespace TodoList.Domain.Entities;

public class TodoList : AuditableEntity, IEntity<Guid>, IHasDomainEvent, IAggregateRoot
{
    public Guid Id { get; set; }
    public string? Title { get; set; }
    public Colour Colour { get; set; } = Colour.White;

    public IList<TodoItem> Items { get; private set; } = new List<TodoItem>();
    public List<DomainEvent> DomainEvents { get; set; } = new List<DomainEvent>();
}

为了演示ValueObject，添加了一个Colour对象，同时添加了一个领域异常对象UnsupportedColourException

Colour.cs

using TodoList.Domain.Base;

namespace TodoList.Domain.ValueObjects;

public class Colour : ValueObject
{
    static Colour() { }
    private Colour() { }
    private Colour(string code) => Code = code;

    public static Colour From(string code)
    {
        var colour = new Colour { Code = code };

        if (!SupportedColours.Contains(colour))
        {
            throw new UnsupportedColourException(code);
        }

        return colour;
    }

    public static Colour White => new("#FFFFFF");
    public static Colour Red => new("#FF5733");
    public static Colour Orange => new("#FFC300");
    public static Colour Yellow => new("#FFFF66");
    public static Colour Green => new("#CCFF99 ");
    public static Colour Blue => new("#6666FF");
    public static Colour Purple => new("#9966CC");
    public static Colour Grey => new("#999999");

    public string Code { get; private set; } = "#000000";

    public static implicit operator string(Colour colour) => colour.ToString();
    public static explicit operator Colour(string code) => From(code);

    public override string ToString() => Code;

    protected static IEnumerable<Colour> SupportedColours
    {
        get
        {
            yield return White;
            yield return Red;
            yield return Orange;
            yield return Yellow;
            yield return Green;
            yield return Blue;
            yield return Purple;
            yield return Grey;
        }
    }

    protected override IEnumerable<object> GetEqualityComponents()
    {
        yield return Code;
    }
}

UnsupportedColourException.cs

namespace TodoList.Domain.Exceptions;

public class UnsupportedColourException : Exception
{
    public UnsupportedColourException(string code)
        : base($"Colour \"[code]\" is unsupported.")
    {
    }
}

关于领域服务的内容我们暂时不去管，继续看看如何向数据库配置实体对象。

领域实体的数据库配置

这部分内容相对会熟悉一些，我们在Infrastructure/Persistence中新建文件夹Configurations用于存放实体配置：

TodoItemConfiguration.cs

using Microsoft.EntityFrameworkCore;
using Microsoft.EntityFrameworkCore.Metadata.Builders;
using TodoList.Domain.Entities;

namespace TodoList.Infrastructure.Persistence.Configurations;

public class TodoItemConfiguration : IEntityTypeConfiguration<TodoItem>
{
    public void Configure(EntityTypeBuilder<TodoItem> builder)
    {
        builder.Ignore(e => e.DomainEvents);

        builder.Property(t => t.Title)
            .HasMaxLength(200)
            .IsRequired();
    }
}

TodoListConfiguration.cs

using Microsoft.EntityFrameworkCore;
using Microsoft.EntityFrameworkCore.Metadata.Builders;

namespace TodoList.Infrastructure.Persistence.Configurations;

public class TodoListConfiguration : IEntityTypeConfiguration<Domain.Entities.TodoList>
{
    public void Configure(EntityTypeBuilder<Domain.Entities.TodoList> builder)
    {
        builder.Ignore(e => e.DomainEvents);

        builder.Property(t => t.Title)
            .HasMaxLength(200)
            .IsRequired();

        builder.OwnsOne(b => b.Colour);
    }
}

修改DbContext

因为下一篇里我们将要使用Repository模式，所以我们可以不需要让TodoListDbContext继续继承IApplicationDbContext了。关于直接在Application里使用Context比较简单，就不继续演示了。

在这一步里面，我们需要完成以下几件事：

添加数据表;
重写SaveChangesAsync方法，自动补充审计相关字段值，并且在此发送领域事件;

对于第一件事，很简单。向TodoListDbContext.cs类定义中加入：

// TodoLIst实体与命名空间名称有冲突，所以需要显示引用其他命名空间里的对象
public DbSet<Domain.Entities.TodoList> TodoLists => Set<Domain.Entities.TodoList>();
public DbSet<TodoItem> TodoItems => Set<TodoItem>();

对于第二件事，我们需要先向Application/Common/Interfaces中添加一个接口用于管理领域事件的分发，但是在讲到CQRS之前，我们暂时以Dummy的方式实现这个接口，因为将要使用第三方框架实现具体逻辑，所以我们把实现类放到Infrastrcucture/Services目录下，并在TodoListDbContext中注入使用。

IDomainEventService.cs

using TodoList.Domain.Base;

namespace TodoList.Application.Common.Interfaces;

public interface IDomainEventService
{
    Task Publish(DomainEvent domainEvent);
}

DomainEventService.cs

using Microsoft.Extensions.Logging;
using TodoList.Application.Common.Interfaces;
using TodoList.Domain.Base;

namespace TodoList.Infrastructure.Services;

public class DomainEventService : IDomainEventService
{
    private readonly ILogger<DomainEventService> _logger;

    public DomainEventService(ILogger<DomainEventService> logger)
    {
        _logger = logger;
    }

    public async Task Publish(DomainEvent domainEvent)
    {
        // 在这里暂时什么都不做，到CQRS那一篇的时候再回来补充这里的逻辑
        _logger.LogInformation("Publishing domain event. Event - {event}", domainEvent.GetType().Name);
    }
}

在DependencyInjection中注入：

// 省略以上...并且这一句可以不需要了
// services.AddScoped<IApplicationDbContext>(provider => provider.GetRequiredService<TodoListDbContext>());

// 增加依赖注入
services.AddScoped<IDomainEventService, DomainEventService>();
return services;

最终的TodoListDbContext实现如下：

TodoListDbContext.cs

using System.Reflection;
using Microsoft.EntityFrameworkCore;
using TodoList.Application.Common.Interfaces;
using TodoList.Domain.Base;
using TodoList.Domain.Base.Interfaces;
using TodoList.Domain.Entities;

namespace TodoList.Infrastructure.Persistence;
public class TodoListDbContext : DbContext
{
    private readonly IDomainEventService _domainEventService;

    public TodoListDbContext(
        DbContextOptions<TodoListDbContext> options,
        IDomainEventService domainEventService) : base(options)
    {
        _domainEventService = domainEventService;
    }

    public DbSet<Domain.Entities.TodoList> TodoLists => Set<Domain.Entities.TodoList>();
    public DbSet<TodoItem> TodoItems => Set<TodoItem>();

    public override async Task<int> SaveChangesAsync(CancellationToken cancellationToken = new())
    {
        // 在我们重写的SaveChangesAsync方法中，去设置审计相关的字段，目前对于修改人这个字段暂时先给个定值，等到后面讲到认证鉴权的时候再回过头来看这里
        foreach (var entry in ChangeTracker.Entries<AuditableEntity>())
        {
            switch (entry.State)
            {
                case EntityState.Added:
                    entry.Entity.CreatedBy = "Anonymous";
                    entry.Entity.Created = DateTime.UtcNow;
                    break;

                case EntityState.Modified:
                    entry.Entity.LastModifiedBy = "Anonymous";
                    entry.Entity.LastModified = DateTime.UtcNow;
                    break;
            }
        }

        // 在写数据库的时候同时发送领域事件，这里要注意一定要保证写入数据库成功后再发送领域事件，否则会导致领域对象状态的不一致问题。
        var events = ChangeTracker.Entries<IHasDomainEvent>()
                .Select(x => x.Entity.DomainEvents)
                .SelectMany(x => x)
                .Where(domainEvent => !domainEvent.IsPublished)
                .ToArray();

        var result = await base.SaveChangesAsync(cancellationToken);

        await DispatchEvents(events);

        return result;
    }

    protected override void OnModelCreating(ModelBuilder builder)
    {
        // 应用当前Assembly中定义的所有的Configurations，就不需要一个一个去写了。
        builder.ApplyConfigurationsFromAssembly(Assembly.GetExecutingAssembly());

        base.OnModelCreating(builder);
    }

    private async Task DispatchEvents(DomainEvent[] events)
    {
        foreach (var @event in events)
        {
            @event.IsPublished = true;
            await _domainEventService.Publish(@event);
        }
    }
}

验证

生成Migrations

老办法，先生成Migrations。

$ dotnet ef migrations add AddEntities -p src/TodoList.Infrastructure/TodoList.Infrastructure.csproj -s src/TodoList.Api/TodoList.Api.csproj
Build started...
Build succeeded.
[14:06:15 INF] Entity Framework Core 6.0.1 initialized 'TodoListDbContext' using provider 'Microsoft.EntityFrameworkCore.SqlServer:6.0.1' with options: MigrationsAssembly=TodoList.Infrastructure, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=null 
Done. To undo this action, use 'ef migrations remove'

使用种子数据更新数据库

为了演示效果，在Infrastructure/Persistence/下创建TodoListDbContextSeed.cs文件并初始化种子数据：

TodoListDbContextSeed.cs

using Microsoft.EntityFrameworkCore;
using TodoList.Domain.Entities;
using TodoList.Domain.Enums;
using TodoList.Domain.ValueObjects;

namespace TodoList.Infrastructure.Persistence;

public static class TodoListDbContextSeed
{
    public static async Task SeedSampleDataAsync(TodoListDbContext context)
    {
        if (!context.TodoLists.Any())
        {
            var list = new Domain.Entities.TodoList
            {
                Title = "Shopping",
                Colour = Colour.Blue
            };
            list.Items.Add(new TodoItem { Title = "Apples", Done = true, Priority = PriorityLevel.High});
            list.Items.Add(new TodoItem { Title = "Milk", Done = true });
            list.Items.Add(new TodoItem { Title = "Bread", Done = true });
            list.Items.Add(new TodoItem { Title = "Toilet paper" });
            list.Items.Add(new TodoItem { Title = "Pasta" });
            list.Items.Add(new TodoItem { Title = "Tissues" });
            list.Items.Add(new TodoItem { Title = "Tuna" });
            list.Items.Add(new TodoItem { Title = "Water" });

            context.TodoLists.Add(list);

            await context.SaveChangesAsync();
        }
    }

    public static async Task UpdateSampleDataAsync(TodoListDbContext context)
    {
        var sampleTodoList = await context.TodoLists.FirstOrDefaultAsync();
        if (sampleTodoList == null)
        {
            return;
        }

        sampleTodoList.Title = "Shopping - modified";

        // 演示更新时审计字段的变化
        context.Update(sampleTodoList);
        await context.SaveChangesAsync();
    }
}

在应用程序初始化的扩展中进行初始化和更新：

ApplicationStartupExtensions.cs

// 省略以上...
try
{
    var context = services.GetRequiredService<TodoListDbContext>();
    context.Database.Migrate();
    // 生成种子数据
    TodoListDbContextSeed.SeedSampleDataAsync(context).Wait();
    // 更新部分种子数据以便查看审计字段
    TodoListDbContextSeed.UpdateSampleDataAsync(context).Wait();
}
catch (Exception ex)
// 省略以下...

运行Api项目，得到下面的输出，中间我省略了一些SQL语句的输出：

$ dotnet run --project src/TodoList.Api

Building...

# ...省略

[14:06:24 INF] Applying migration '20211222060615_AddEntities'.

# ...省略

INSERT INTO [__EFMigrationsHistory] ([MigrationId], [ProductVersion])

VALUES (N'20211222060615_AddEntities', N'6.0.1');

# ...省略，注意下面的三个domain event，因为我们在造种子数据的时候有设置三个TodoItem标记为已完成，将会触发event。

[14:06:25 INF] Publishing domain event. Event - TodoItemCompletedEvent

[14:06:25 INF] Publishing domain event. Event - TodoItemCompletedEvent

[14:06:25 INF] Publishing domain event. Event - TodoItemCompletedEvent

# ...省略

[14:06:25 INF] Now listening on: https://localhost:7039

[14:06:25 INF] Now listening on: http://localhost:5050

[14:06:25 INF] Application started. Press Ctrl+C to shut down.

[14:06:25 INF] Hosting environment: Development

# ...省略