Автор статьи: Артем Михайлов
Как многие разработчики, я прекрасно понимаю, насколько важно создавать приложения, которые будет легко поддерживать, расширять и развивать в долгосрочной перспективе. Именно поэтому принципы Clean Architecture (Чистая архитектура) стали неотъемлемой частью моей работы. В этой статье я расскажу о том, почему следование принципам Clean Architecture так важно и какие преимущества эти принципы могут дать.
Почему важно следовать принципам Clean Architecture
Первое, что необходимо понимать — приложения, созданные с помощью принципов чистой архитектуры, обладают высокой устойчивостью к изменениям. Они быстро адаптируются к новым требованиям и возможностям, сохраняя при этом высокое качество кода и производительность. Кроме того, система становится гораздо проще для понимания и сопровождения, что делает ее более доступной для других разработчиков.
Принципы чистой архитектуры также помогают избежать проблем с зависимостями и разделить приложение на логические блоки. Это повышает удобство добавления новых функций и изменения уже существующих. В результате, время разработки сокращается, а приложение становится более гибким и масштабируемым.
Какие преимущества могут дать принципы Clean Architecture :
Улучшение качества кода;
Быстрая адаптация к изменениям и новым функциям;
Удобство сопровождения и расширения приложений;
Минимизация проблем с зависимостями;
Повышение гибкости и масштабируемости приложений;
Сокращение времени разработки и улучшение производительности.
Все эти пункты дают принципам чистой архитектуры важное преимущество в сравнении с другими методиками разработки. Поэтому, как профессиональный разработчик, я настоятельно рекомендую следовать этим принципам для создания лучших приложений.
Принципы Clean Architecture
Clean Architecture состоит из нескольких принципов, которые помогают разработчикам создавать качественное и устойчивое программное обеспечение. Рассмотрим основные принципы Clean Architecture:
Разделение на уровни
Ключевой принцип Clean Architecture - разделение приложения на уровни, каждый из которых выполняет свои задачи и управляет своей ответственностью. Обычно такое разделение выглядит следующим образом:
Уровень представления
Уровень приложения
Уровень домена
Уровень инфраструктуры
Уровень представления отвечает за взаимодействие с пользователем и обработку запросов. Уровень приложения выполняет бизнес-логику и координирует работу между уровнями представления и домена. Уровень домена содержит бизнес-логику и компоненты, отвечающие за работу с данными. Уровень инфраструктуры занимается поддержкой структур приложения и связью с внешними системами (например, базами данных, API и т.д.).
Зависимости внутри уровней в предыдущем сообщение подробно
Одна из важных частей этого принципа - зависимости внутри уровней. В каждом уровне приложения (например, Presentation, Domain или Data) важно тщательно контролировать зависимости между компонентами. Например, компоненты внутри слоя Domain не должны зависеть от компонентов в слое Data.
Один из способов достичь этого - использование инверсии зависимостей (Dependency Inversion Principle, DIP). Вместо того, чтобы компоненты в верхнем слое зависели от компонентов в нижнем слое, управление зависимостями и обмен данными происходит через общий интерфейс. Это позволяет упростить добавление, удаление или изменение компонентов с минимальными изменениями внутри каждого слоя.
Пример: в слое Domain, классы UseCase должны зависеть только от интерфейсов и классов, определенных в этом же слое. Они не должны зависеть напрямую от классов и интерфейсов слоя Data. Вместо этого классы слоя Data должны реализовывать интерфейсы, определенные в слое Domain, и затем передаваться в UseCase как аргументы конструктора. Такой подход помогает избежать прямых зависимостей между уровнями и обеспечивает более высокую гибкость и тестируемость кода.
Граничные интерфейсы
Граничные интерфейсы (Boundary Interfaces) - это интерфейсы, которые разделяют используемые элементы на две области: внутри приложения и вне его. Они служат для определения, какие элементы способны перейти за границу приложения и какие нет.
Граничные интерфейсы играют важную роль в Clean Architecture, так как они определяют, как пользовательский интерфейс должен общаться с приложением. Пользовательский интерфейс является внешней частью приложения, которая взаимодействует с пользователем и передает запросы в приложение. Граничные интерфейсы определяют, какие запросы пользовательский интерфейс может отправлять в приложение, и какие данные он может получать в ответ.
Примером граничного интерфейса является REST API веб-сервера, который позволяет клиентской стороне общаться с серверной стороной приложения. Если слой приложения использует граничные интерфейсы, то он был бы независим от клиентской стороны и мог бы быть более гибким при изменениях в клиентской стороне.
"Чистая зависимость"
Принцип "Чистой зависимости" (Pure Dependency Rule) гласит, что более высокоуровневые модули не должны зависеть от более низкоуровневых модулей. Оба модуля должны зависеть от абстракций. Абстракции не должны зависеть от деталей, а детали должны зависеть от абстракций.
Таким образом, при разработке уровней приложения, каждый уровень использует интерфейсы и абстракции, что позволяет изолировать изменения сверху. Это обеспечивает большую гибкость системы при изменениях.
Например, если нам нужно изменить базу данных, то мы можем заменить конкретную базу данных на новую, не меняя остальную структуру приложения. Это было бы невозможно, если бы мы использовали конкретную реализацию базы данных во всех частях приложения.
Use case - это принцип, который определяет входы и выходы пользовательских сценариев. В основе этого принципа лежит модель, где каждый пользовательский сценарий описывается согласно интересующим его элементам.
Шаг за шагом: как реализовать Clean Architecture в приложении
Ниже рассмотрены шаги, необходимые для реализации Clean Architecture в приложении.
1. Определение основных сущностей и границ приложения
Определение основных сущностей и границ приложения является первым и одним из важнейших шагов в реализации Clean Architecture. На этом этапе важно понять, какие компоненты приложения могут быть выделены как отдельные сущности, а также определить границы приложения, которые разделят его на отдельные модули.
К примеру, для учебного приложения для изучения иностранных языков основными сущностями могут быть ученик, преподаватель, задание и т.д. Границы приложения могут быть определены, например, в виде разных модулей: модуль для ученика, модуль для преподавателя, модуль для заданий и т.д.
Важно, чтобы на этом этапе были определены более общие и абстрактные концепции, которые затем могут быть конкретизированы и реализованы в соответствии с принципами Clean Architecture.
2. Создание модулей в соответствии с принципами Dependency Rule
Создание модулей в соответствии с принципами Dependency Rule - это важный шаг в реализации Clean Architecture. Принципы Dependency Rule помогают легко и эффективно управлять зависимостями между компонентами приложения и избежать проблем, связанных с круговыми зависимостями и множественными зависимостями.
В соответствии с принципами Dependency Rule, весь код приложения должен быть разбит на отдельные модули с четкими границами и зависимостями. Эти модули могут быть различными по своему функциональному предназначению, например, модулем для работы с базой данных, модулем для представления пользовательского интерфейса и т.д.
Каждый модуль имеет свои входные и выходные точки, которые позволяют ему получать информацию от других модулей и передавать ее дальше. При этом модули не могут напрямую зависеть от других модулей. Вместо этого, все зависимости должны быть определены через интерфейсы, что позволит легко заменить одну реализацию на другую, не внося изменений в другие модули.
3. Реализация Use Case с помощью интерфейса
Реализация Use Case с помощью интерфейса - это еще один важный шаг в реализации Clean Architecture. Этот шаг помогает разделить логику приложения на более простые и понятные компоненты, что значительно облегчает поддержку и дальнейшее развитие приложения.
Интерфейс Use Case определяет, какие задачи должно выполнять приложение. Реализация Use Case обычно содержит в себе бизнес-логику приложения, а также обращения к внешним источникам данных и сервисам. Чтобы реализовать Use Case с помощью интерфейса, необходимо определить абстрактный интерфейс, описывающий выполнение задачи, а затем реализовать этот интерфейс в соответствующем месте приложения.
Важно отметить, что эти шаги - это только базовые методы, используемые для реализации Clean Architecture в приложении. Каждое приложение уникально, и вам может потребоваться некоторая адаптация методов для его реализации.
Примеры реализации Clean Architecture
Пример чистой архитектуры в проектах на Java:
Один из наиболее популярных проектов, который использует Clean Architecture, - это Android-приложение Tivi. Исходный код можно найти на GitHub. При проектировании Tivi-приложения был использован подход Clean Architecture, который позволил разделить код на отдельные слои, а также улучшить масштабируемость и производительность приложения. Разработчики Tivi используют MVP-архитектуру (Model-View-Presenter) для практической реализации Clean Architecture. Они используют главную активность, которая является View-компонентом, Presenter-компонент, который находится в промежуточном слое и содержит бизнес-логику приложения, и Model-компонент, который находится в самом нижнем слое и обрабатывает данные и сетевые запросы. Каждый из слоев в Tivi-приложении максимально независимы друг от друга, поэтому изменения в одном слое не приводят к непредсказуемым результатам в других компонентах.
Примеры применения Clean Architecture в проектах на Python и C#:
Одним из замечательных проектов на Python, который использует Clean Architecture, является проект Saleor, который является открытым исходным кодом электронной торговой платформы. Он полностью соответствует принципам и концепциям чистой архитектуры. Этот проект использует фреймворк Django в качестве полноценной модели для реализации Clean Architecture. В Saleor-проекте каждый из компонентов приложения разделен на отдельные слои, которые управляют отдельными аспектами логики приложения.
Пример применения Clean Architecture в проектах на C# - графический редактор Draw. Этот портативный редактор рисунков был разработан с использованием принципов Clean Architecture. Разработчики решили разделить систему на три отдельных слоя. В первом слое находятся интерфейс пользователя и слой представления данных. Следующий слой включает логику приложения и приложение с бизнес-логикой. В последнем слое расположены классы, связанные с хранением данных. Каждый из слоев в Draw полностью независим и может быть легко изменен без изменения других слоев.
Частые ошибки
Одной из частых ошибок при использовании Clean Architecture является неправильное определение границ приложения. Это может привести к тому, что различные уровни архитектуры могут переплетаться, что усложняет понимание и поддержку кода в будущем. Например, некоторые разработчики могут смешивать представление с бизнес-логикой, подрывая основные принципы Clean Architecture. Чтобы избежать этой ошибки, всегда необходимо определять границы между уровнями архитектуры и придерживаться их при проектировании и написании кода.
Еще одним распространенным моментом при работе с Clean Architecture является неправильная реализация Use Case. Use Case - это часть бизнес-логики приложения, которая определяет конкретный сценарий использования. Ошибка состоит в том, что разработчики часто пытаются комбинировать несколько Use Case вместе, порождая тем самым огромный склад кода, который трудно поддерживать и расширять. Чтобы избежать этой проблемы, необходимо разбивать Use Case на более мелкие задачи и реализовывать их по отдельности.
Кроме того, неправильное использование зависимостей может пагубно сказаться на функционировании приложения. Различные компоненты должны быть независимыми от друг друга, что обеспечивает гибкость и легкость тестирования. Однако, когда разработчики пытаются сохранить связи между компонентами, это может привести к тому, что изменение одной части кода повлияет на другую. Чтобы избежать этой проблемы, все компоненты должны быть разделены на отдельные модули, и зависимости должны быть определены явно.
Заключение
В сравнении с другими подходами, Clean Architecture предоставляет более явное и понятное разделение приложения на компоненты. Команда разработчиков может легко видеть, как каждая часть приложения взаимодействует друг с другом, что упрощает сопровождение и устранение ошибок.
Из моего личного опыта Clean Architecture является хорошим подходом для создания качественных приложений, которые будут доставлять удовольствие пользователям. Благодаря этому подходу разработка приложений может быть быстрой и простой, что является необходимым условием для достижения успеха на рынке.
Напоследок хочу порекомендовать вам бесплатный вебинар в рамках которого эксперты OTUS расскажут про подход Data Streams, о том как принцип инверсии зависимостей (dependency inversion principle, DIP) используется для получения паттерна Iterator. Покажут, как применяется принцип инверсии зависимостей для получения повторно используемых алгоритмов над коллекциями объектов. А также расскажут, почему стоит избавляться от циклов при работе с коллекциями.