本文记录 Pipeline 设计模式在业务流程编排中的应用
前言
Pipeline 模式意为管道模式，又称为流水线模式。旨在通过预先设定好的一系列阶段来处理输入的数据，每个阶段的输出即是下一阶段的输入。
本案例通过定义 PipelineProduct（管道产品），PipelineJob（管道任务），PipelineNode（管道节点），完成一整条流水线的组装，并将 “原材料” 加工为 “商品”。其中管道产品负责承载各个阶段的产品信息；管道任务负责不同阶段对产品的加工；管道节点约束了管道产品及任务的关系，通过信号量定义了任务的执行方式。
依赖
工具依赖如下
<!-- 工具类大全 -->
<dependency>
<groupId>cn.hutool</groupId>
<artifactId>hutool-all</artifactId>
<version>最新版本</version>
</dependency>
编程示例
1. 管道产品定义
package com.example.demo.pipeline.model;
/**
* 管道产品接口
*
* @param <S> 信号量
* @author
* @date 2023/05/15 11:49
*/
public interface PipelineProduct<S> {
}
2. 管道任务定义
package com.example.demo.pipeline.model;
/**
* 管道任务接口
*
* @param <P> 管道产品
* @author
* @date 2023/05/15 11:52
*/
@FunctionalInterface
public interface PipelineJob<P> {
/**
* 执行任务
*
* @param product 管道产品
* @return {@link P}
*/
P execute(P product);
}
3. 管道节点定义
package com.jd.baoxian.mall.market.service.pipeline.model;
import java.util.function.Predicate;
/**
* 管道节点定义
*
* @param <S> 信号量
* @param <P> 管道产品
* @author
* @date 2023/05/15 11:54
*/
public interface PipelineNode<S, P extends PipelineProduct<S>> {
/**
* 节点组装，按照上个管道任务传递的信号，执行 pipelineJob
*
* @param pipelineJob 管道任务
* @return {@link PipelineNode}<{@link S}, {@link P}>
*/
PipelineNode<S, P> flax(PipelineJob<P> pipelineJob);
/**
* 节点组装，按照传递的信号,判断当前管道的信号是否相等，执行 pipelineJob
*
* @param signal 信号
* @param pipelineJob 管道任务
* @return {@link PipelineNode}<{@link S}, {@link P}>
*/
PipelineNode<S, P> flax(S signal, PipelineJob<P> pipelineJob);
/**
* 节点组装，按照传递的信号,判断当前管道的信号是否相等，执行 pipelineJob
*
* @param predicate 信号
* @param pipelineJob 管道任务
* @return {@link PipelineNode}<{@link S}, {@link P}>
*/
PipelineNode<S, P> flax(Predicate<S> predicate, PipelineJob<P> pipelineJob);
/**
* 管道节点-任务执行
*
* @param product 管道产品
* @return {@link P}
*/
P execute(P product);
}
4. 管道产品、任务，节点的实现
4.1 管道产品
package com.example.demo.pipeline.factory;
import com.example.demo.model.request.DemoReq;
import com.example.demo.model.response.DemoResp;
import com.example.demo.pipeline.model.PipelineProduct;
import lombok.*;
/**
* 样例-管道产品
*
* @author
* @date 2023/05/15 14:04
*/
@Data
@Builder
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class DemoPipelineProduct implements PipelineProduct<DemoPipelineProduct.DemoSignalEnum> {
/**
* 信号量
*/
private DemoSignalEnum signal;
/**
* 产品-入参及回参
*/
private DemoProductData productData;
/**
* 异常信息
*/
private Exception exception;
/**
* 流程Id
*/
private String tradeId;
@Data
@Builder
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public static class DemoProductData {
/**
* 待验证入参
*/
private DemoReq userRequestData;
/**
* 待验证回参
*/
private DemoResp userResponseData;
}
/**
* 产品-信号量
*
* @author
* @date 2023/05/15 13:54
*/
@Getter
public enum DemoSignalEnum {
/**
*
*/
NORMAL(0, "正常"),
/**
*
*/
CHECK_NOT_PASS(1, "校验不通过"),
/**
*
*/
BUSINESS_ERROR(2, "业务异常"),
/**
*
*/
LOCK_ERROR(3, "锁处理异常"),
/**
*
*/
DB_ERROR(4, "事务处理异常"),
;
/**
* 枚举码值
*/
private final int code;
/**
* 枚举描述
*/
private final String desc;
/**
* 构造器
*
* @param code
* @param desc
*/
DemoSignalEnum(int code, String desc) {
this.code = code;
this.desc = desc;
}
}
}
4.2 管道任务（抽象类）
package com.example.demo.pipeline.factory.job;
import cn.hutool.core.util.ClassUtil;
import cn.hutool.json.JSONUtil;
import com.example.demo.pipeline.factory.DemoPipelineProduct;
import com.example.demo.pipeline.model.PipelineJob;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
/**
* 管道任务-抽象层
*
* @author
* @date 2023/05/15 19:48
*/
@Slf4j
public abstract class AbstractDemoJob implements PipelineJob<DemoPipelineProduct> {
/**
* 公共执行逻辑
*
* @param product 产品
* @return
*/
@Override
public DemoPipelineProduct execute(DemoPipelineProduct product) {
DemoPipelineProduct.DemoSignalEnum newSignal;
try {
newSignal = execute(product.getTradeId(), product.getProductData());
} catch (Exception e) {
product.setException(e);
newSignal = DemoPipelineProduct.DemoSignalEnum.BUSINESS_ERROR;
}
product.setSignal(newSignal);
defaultLogPrint(product.getTradeId(), product);
return product;
}
/**
* 子类执行逻辑
*
* @param tradeId 流程Id
* @param productData 请求数据
* @return
* @throws Exception 异常
*/
abstract DemoPipelineProduct.DemoSignalEnum execute(String tradeId, DemoPipelineProduct.DemoProductData productData) throws Exception;
/**
* 默认的日志打印
*/
public void defaultLogPrint(String tradeId, DemoPipelineProduct product) {
if (!DemoPipelineProduct.DemoSignalEnum.NORMAL.equals(product.getSignal())) {
log.info("流水线任务处理异常：流程Id=【{}】,信号量=【{}】,任务=【{}】,参数=【{}】", tradeId, product.getSignal(),
ClassUtil.getClassName(this, true), JSONUtil.toJsonStr(product.getProductData()), product.getException());
}
}
}
4.3 管道节点
package com.example.demo.pipeline.factory;
import cn.hutool.core.util.ClassUtil;
import cn.hutool.json.JSONUtil;
import com.example.demo.pipeline.model.PipelineJob;
import com.example.demo.pipeline.model.PipelineNode;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.function.Predicate;
/**
* 审核-管道节点
*
* @author
* @date 2023/05/15 14:32
*/
@Slf4j
public class DemoPipelineNode implements PipelineNode<DemoPipelineProduct.DemoSignalEnum, DemoPipelineProduct> {
/**
* 下一管道节点
*/
private DemoPipelineNode next;
/**
* 当前管道任务
*/
private PipelineJob<DemoPipelineProduct> job;
/**
* 节点组装，按照上个管道任务传递的信号，执行 pipelineJob
*
* @param pipelineJob 管道任务
* @return {@link DemoPipelineNode}
*/
@Override
public DemoPipelineNode flax(PipelineJob<DemoPipelineProduct> pipelineJob) {
return flax(DemoPipelineProduct.DemoSignalEnum.NORMAL, pipelineJob);
}
/**
* 节点组装，按照传递的信号,判断当前管道的信号是否相等，执行 pipelineJob
*
* @param signal 信号
* @param pipelineJob 管道任务
* @return {@link DemoPipelineNode}
*/
@Override
public DemoPipelineNode flax(DemoPipelineProduct.DemoSignalEnum signal, PipelineJob<DemoPipelineProduct> pipelineJob) {
return flax(signal::equals, pipelineJob);
}
/**
* 节点组装，上个管道过来的信号运行 predicate 后是true的话，执行 pipelineJob
*
* @param predicate
* @param pipelineJob
* @return
*/
@Override
public DemoPipelineNode flax(Predicate<DemoPipelineProduct.DemoSignalEnum> predicate,
PipelineJob<DemoPipelineProduct> pipelineJob) {
this.next = new DemoPipelineNode();
this.job = (job) -> {
if (predicate.test(job.getSignal())) {
return pipelineJob.execute(job);
} else {
return job;
}
};
return next;
}
/**
* 管道节点-任务执行
*
* @param product 管道产品
* @return
*/
@Override
public DemoPipelineProduct execute(DemoPipelineProduct product) {
// 执行当前任务
try {
product = job == null ? product : job.execute(product);
return next == null ? product : next.execute(product);
} catch (Exception e) {
log.error("流水线处理异常：流程Id=【{}】,任务=【{}】,参数=【{}】", product.getTradeId(), ClassUtil.getClassName(job, true), JSONUtil.toJsonStr(product.getProductData()), product.getException());
return null;
}
}
}
5. 业务实现
通过之前的定义，我们已经可以通过 Pipeline 完成流水线的搭建，接下来以 “审核信息提交” 这一业务场景，完成应用。
5.1 定义 Api、入参、回参
package com.example.demo.api;
import com.example.demo.model.request.DemoReq;
import com.example.demo.model.response.DemoResp;
import com.example.demo.pipeline.factory.PipelineForManagerSubmit;
import org.springframework.stereotype.Service;
import javax.annotation.Resource;
/**
* 演示-API
*
* @author
* @date 2023/08/06 16:27
*/
@Service
public class DemoManagerApi {
/**
* 管道-审核提交
*/
@Resource
private PipelineForManagerSubmit pipelineForManagerSubmit;
/**
* 审核提交
*
* @param requestData 请求数据
* @return {@link DemoResp}
*/
public DemoResp managerSubmit(DemoReq requestData) {
return pipelineForManagerSubmit.managerSubmitCheck(requestData);
}
}
package com.example.demo.model.request;
/**
* 演示入参
*
* @author
* @date 2023/08/06 16:33
*/
public class DemoReq {
}
package com.example.demo.model.response;
import lombok.Data;
/**
* 演示回参
*
* @author
* @date 2023/08/06 16:33
*/
@Data
public class DemoResp {
/**
* 成功标识
*/
private Boolean success = false;
/**
* 结果信息
*/
private String resultMsg;
/**
* 构造方法
*
* @param message 消息
* @return {@link DemoResp}
*/
public static DemoResp buildRes(String message) {
DemoResp response = new DemoResp();
response.setResultMsg(message);
return response;
}
}
5.2 定义具体任务
假定审核提交的流程需要包含：参数验证、加锁、解锁、事务提交
package com.example.demo.pipeline.factory.job;
import cn.hutool.json.JSONUtil;
import com.example.demo.model.request.DemoReq;
import com.example.demo.pipeline.factory.DemoPipelineProduct;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Service;
/**
* 加锁-实现层
*
* @author
* @date 2023/05/17 17:00
*/
@Service
@Slf4j
public class CheckRequestLockJob extends AbstractDemoJob {
/**
* 子类执行逻辑
*
* @param tradeId 流程Id
* @param productData 请求数据
* @return
* @throws Exception 异常
*/
@Override
DemoPipelineProduct.DemoSignalEnum execute(String tradeId, DemoPipelineProduct.DemoProductData productData) throws Exception {
DemoReq userRequestData = productData.getUserRequestData();
log.info("任务[{}]加锁,线程号:{}", JSONUtil.toJsonStr(userRequestData), tradeId);
return DemoPipelineProduct.DemoSignalEnum.NORMAL;
}
}
package com.example.demo.pipeline.factory.job;
import cn.hutool.json.JSONUtil;
import com.example.demo.model.request.DemoReq;
import com.example.demo.pipeline.factory.DemoPipelineProduct;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Service;
/**
* 解锁-实现层
*
* @author
* @date 2023/05/17 17:00
*/
@Service
@Slf4j
public class CheckRequestUnLockJob extends AbstractDemoJob {
/**
* 子类执行逻辑
*
* @param tradeId 流程Id
* @param productData 请求数据
* @return
* @throws Exception 异常
*/
@Override
DemoPipelineProduct.DemoSignalEnum execute(String tradeId, DemoPipelineProduct.DemoProductData productData) throws Exception {
DemoReq userRequestData = productData.getUserRequestData();
log.info("任务[{}]解锁,线程号:{}", JSONUtil.toJsonStr(userRequestData), tradeId);
return DemoPipelineProduct.DemoSignalEnum.NORMAL;
}
}
package com.example.demo.pipeline.factory.job;
import cn.hutool.json.JSONUtil;
import com.example.demo.model.request.DemoReq;
import com.example.demo.pipeline.factory.DemoPipelineProduct;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Component;
/**
* 审核-参数验证-实现类
*
* @author
* @date 2023/05/15 19:50
*/
@Slf4j
@Component
public class ManagerCheckParamJob extends AbstractDemoJob {
/**
* 执行基本入参验证
*
* @param tradeId
* @param productData 请求数据
* @return
*/
@Override
DemoPipelineProduct.DemoSignalEnum execute(String tradeId, DemoPipelineProduct.DemoProductData productData) {
/*
* 入参验证
*/
DemoReq userRequestData = productData.getUserRequestData();
log.info("任务[{}]入参验证,线程号:{}", JSONUtil.toJsonStr(userRequestData), tradeId);
// 非空验证
// 有效验证
// 校验通过,退出
return DemoPipelineProduct.DemoSignalEnum.NORMAL;
}
}
package com.example.demo.pipeline.factory.job;
import cn.hutool.json.JSONUtil;
import com.example.demo.model.request.DemoReq;
import com.example.demo.model.response.DemoResp;
import com.example.demo.pipeline.factory.DemoPipelineProduct;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Service;
/**
* 审核-信息提交-业务实现
*
* @author
* @date 2023/05/12 14:36
*/
@Service
@Slf4j
public class ManagerSubmitJob extends AbstractDemoJob {
/**
* 子类执行逻辑
*
* @param tradeId 流程Id
* @param productData 请求数据
* @return
* @throws Exception 异常
*/
@Override
DemoPipelineProduct.DemoSignalEnum execute(String tradeId, DemoPipelineProduct.DemoProductData productData) throws Exception {
DemoReq userRequestData = productData.getUserRequestData();
try {
/*
* DB操作
*/
log.info("任务[{}]信息提交,线程号:{}", JSONUtil.toJsonStr(userRequestData), tradeId);
productData.setUserResponseData(DemoResp.buildRes("成功"));
} catch (Exception ex) {
log.error("审核-信息提交-DB操作失败,入参:{}", JSONUtil.toJsonStr(userRequestData), ex);
throw ex;
}
return DemoPipelineProduct.DemoSignalEnum.NORMAL;
}
}
5.3 完成流水线组装
针对入回参转换，管道任务执行顺序及执行信号量的构建
package com.example.demo.pipeline.factory;
import com.example.demo.model.request.DemoReq;
import com.example.demo.model.response.DemoResp;
import com.example.demo.pipeline.factory.job.CheckRequestLockJob;
import com.example.demo.pipeline.factory.job.CheckRequestUnLockJob;
import com.example.demo.pipeline.factory.job.ManagerCheckParamJob;
import com.example.demo.pipeline.factory.job.ManagerSubmitJob;
import lombok.RequiredArgsConstructor;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Service;
import javax.annotation.PostConstruct;
import java.util.Objects;
import java.util.UUID;
/**
* 管道工厂入口-审核流水线
*
* @author
* @date 2023/05/15 19:52
*/
@Slf4j
@Service
@user133tor
public class PipelineForManagerSubmit {
/**
* 审核-管道节点
*/
private final DemoPipelineNode managerSubmitNode = new DemoPipelineNode();
/**
* 审核-管道任务-提交-防刷锁-加锁
*/
private final CheckRequestLockJob checkRequestLockJob;
/**
* 审核-管道任务-提交-防刷锁-解锁
*/
private final CheckRequestUnLockJob checkRequestUnLockJob;
/**
* 审核-管道任务-参数验证
*/
private final ManagerCheckParamJob managerCheckParamJob;
/**
* 审核-管道任务-事务操作
*/
private final ManagerSubmitJob managerSubmitJob;
/**
* 组装审核的处理链
*/
@PostConstruct
private void assembly() {
assemblyManagerSubmit();
}
/**
* 组装处理链
*/
private void assemblyManagerSubmit() {
managerSubmitNode
// 参数验证及填充
.flax(managerCheckParamJob)
// 防刷锁
.flax(checkRequestLockJob)
// 事务操作
.flax(managerSubmitJob)
// 锁释放
.flax((ignore) -> true, checkRequestUnLockJob);
}
/**
* 审核-提交处理
*
* @param requestData 入参
* @return
*/
public DemoResp managerSubmitCheck(DemoReq requestData) {
DemoPipelineProduct initialProduct = managerSubmitCheckInitial(requestData);
DemoPipelineProduct finalProduct = managerSubmitNode.execute(initialProduct);
if (Objects.isNull(finalProduct) || Objects.nonNull(finalProduct.getException())) {
return DemoResp.buildRes("未知异常");
}
return finalProduct.getProductData().getUserResponseData();
}
/**
* 审核-初始化申请的流水线数据
*
* @param requestData 入参
* @return 初始的流水线数据
*/
private DemoPipelineProduct managerSubmitCheckInitial(DemoReq requestData) {
// 初始化
return DemoPipelineProduct.builder()
.signal(DemoPipelineProduct.DemoSignalEnum.NORMAL)
.tradeId(UUID.randomUUID().toString())
.productData(DemoPipelineProduct.DemoProductData.builder().userRequestData(requestData).build())
.build();
}
}
总结
本文重点为管道模式的抽象与应用，上述示例仅为个人理解。实际应用中，此案例长于应对各种规则冗杂的业务场景，便于规则编排。
待改进点：
各个任务其实隐含了执行的先后顺序，此项内容可进一步实现；
针对最后 “流水线组装” 这一步，可通过配置描述的方式，进一步抽象，从而将变动控制在每个 “管道任务” 的描述上，针对规则项做到 “可插拔” 式处理。
作者：京东保险 侯亚东
来源：京东云开发者社区 转载请注明来源
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