F#奇妙游（25）：ADT和领域设计

前言

采用ADT来对领域进行设计，是一种很好的实践。在这种实践中，我们可以把领域中的数据抽象成ADT，把领域中的操作抽象成函数，然后利用ADT的类型系统来进行类型检查，从而保证领域中的数据和操作的正确性。

设计目标

首先，我们的设计目标如下：

1. 各领域专家架和程序开发都能够理解的设计
2. 能够利用ADT的类型系统来进行类型检查
3. 不需要与具体的编程语言乃至编程范式绑定

设计原则

那么我们需要遵循大概以下的原则：

1. 描述ADT的术语应该尽量与领域中的术语一致
2. 描述ADT的数据结构应该尽量与领域中的数据结构一致
3. 描述ADT的操作应该尽量与领域中的操作一致
4. ADT的分析应该专注于组合而不是继承
5. ADT的各个组合部分都应该都领域含义，而非编程语言的实现细节
6. 编程实现的细节（例如基本数据类型、数据结构和算法的实现）在设计阶段应该被忽略

软件开发流程

从本质上来看，所有的设计都应该是迭代的。不过我们还是可以首先给出一个线性的流程，然后再给出检查点，并定义迭代的流程。

首先是整个软件系统开发的流程，如果我们非常丧心病狂，并且非常注重完备性，务必要把所有的步骤都走一遍，那么整个流程如下：

如果我们把编程实现、测试和部署抽象为系统实现，那么这个图会稍微好看一点。

当我们暂时把系统实现扔掉，那么整个流程就是：

领域分析

领域驱动设计中，领域分析的核心内容系统的事件分析，一般会采用事件风暴（Event Storming）的方法来进行。在这个过程中，我们会把领域中的事件抽象为事件（Event），把事件中的数据抽象为值对象（Value Object），把事件中的操作抽象为实体（Entity）。

并进一步考虑事件的触发条件或者触发事件，以及事件的结果，这些都是领域中的事件，但是不是所有的事件都是我们需要关注的，我们只需要关注那些对我们的系统有意义的事件。这个过程最重要的原则就是，到底到边。

一直要事件的分析推到系统的边界上，或者是某个Actor的动作触发了事件，或者某个状态触发了事件，而事件的发生又会改变系统的状态，或者触发另外的事件。这其中比较重要的就是对现存系统的分析，以及对现存系统的边界的分析。

当通过事件风暴把系统的事件分析完毕之后，需要的就是进行事件的分类、排序，分析触发事件的命令，把一系列事件组合起来，形成一个个有逻辑的序列，在这个基础上，可进行子领域的划分，以及子领域之间的关系的分析。每个子领域应该对应特定的领域专家，或者是特定的团队，这样可以保证领域专家的专业性，也可以保证团队的独立性。

事件的内涵外延、相互关系定义取得领域专家的一致意见后，需要领域专家进一步分析事件的输入和输出，事件的输入和输出就是事件的数据，这些数据可以是值对象，也可以是实体。这个过程中，需要领域专家对事件的输入和输出进行分析，然后把这些数据抽象为值对象或者实体。

所以领域分析大概内容就是事件分析、命令与业务流程、子领域与上下文等。

进一步ADT分析与设计，就可以形式化描述领域共享模型。

领域流程ADT

根据前面的分析，领域的模型由命令、事件和业务流程构成，并形成子领域、有界上下文，最终能够捕捉领域中的值的流动和业务信息。

在这个领域模型的核心，是信息传递和传唤的过程。这个过程可能称为流程、操作这类动词。在F#这类函数式编程中，则用函数来表达。

这里三个元素：合法的输入集合、函数、合法的输出集合，都可以抽象为一个抽象数据类型（ADT），而ADT的组合数，就对应着输入输出的合法性以及函数对应关系。

这个样子，领域流程或者操作的编程对应就非常清楚，同样是一个ADT，可以表达为 $AD{T}_1\mapsto AD{T}_2$ 。

所以领域的流程、流程的输入输出对应就是进行ADT设计，而对ADT的组合数则可用于实现关于合法的相关约束，这样才能做到非法状态不可表示。

ADT设计

ADT设计的核心就是对领域中的数据和操作进行抽象，这个过程中，我们需要把领域中的数据抽象为值对象或者实体，并用ADT来描述；并把领域中的操作抽象为ADT映射（同样是一个ADT）。

在ADT设计中，F#能提供什么支持呢？根据前面ADT的分析和学习，我们知道，ADT的两种基本形式就是Sum和Product。

Sum类型是OR的关系，Product类型是AND的关系。对领域中的值、表达式进行描述时，如果采用OR和AND来表示，大概会是：

data InputData = DataID
    AND DataField1
    AND DataFiled2
    AND DataFiled3
data DataID = DataName
    OR DataSerialNumber

上面这样的描述，可以将值的类型表达为领域专家所能够理解的形式，输入数据包括标识和数个字段；输入数据的标识可能是字符串也可能是序列号。

从前面ADT的分析和介绍看，组合数分析是非常总要的。因此，对于ADT中所包含的类型，需要进一步根据领域情况分析。例如

data DataName of string 
    length in 12..255
    ascii a..z, A..Z, 0..9
    first 8 chars: valid date string
    ex. 20230830xxxx
data DataSerialNumber of int
    12 digits
    first 8 digits: valid date string
    last 4 digits: serial number 0..9999
    ex. 202308301234

上面的信息，足够分析DataName的组合数。通过这样的分析和记录，就能够很好的搞清楚领域中的信息，并记录为整个团队都能很好理解的形式。

在领域分析和设计的阶段，并不需要专注于特定的语法和开发语言，关键是要清晰地分析和表达各个值的类型，要清晰到能够分析组合数的程度。

结论

1. 领域分析可以采用领域的语言和领域的知识来完成，领域、子领域、上下文；
2. 领域建模的核心就是把领域的数据、流程（输入输出和映射）描述为对应的ADT；
3. F#等函数式编程工具通过对ADT的支持，提供了领域模型的绝佳对应，非常适合用于领域驱动开发。