在ASP.NET Core微服务架构下使用RabbitMQ实现CQRS模式的方法_Asp.net

前言

在现代软件开发中，微服务架构和cqrs模式都是备受关注的技术趋势。微服务架构通过将应用程序拆分为一系列小型、自治的服务，提供了更好的可伸缩性和灵活性。而cqrs模式则通过将读操作和写操作分离，优化了系统的性能和可维护性。本文小编将为大家介绍如何在asp.net core微服务架构下使用rabbitmq来实现cqrs模式。

微服务架构的简要概览

微服务架构是一种软件架构模式，它将一个大型的单体应用程序拆分为一组小型、自治的服务，每个服务都可以独立部署、扩展和管理。每个服务都专注于一个特定的业务功能，并通过轻量级的通信机制相互协作，形成一个完整的分布式系统。

rabbitmq在微服务中的作用

消息代理，以rabbitmq作为示例，是微服务架构的枢纽，为服务间异步通信提供了一个健壮的机制。它们使得分离组件间的通信变得解耦合、可靠和可扩展。在下面的这段代码里面，rabbitmq被用于给特定队列发送消息，确保服务间通信可靠。

// example of using rabbitmq with rabbitmq.client in c#
using rabbitmq.client;
class rabbitmqservice {
    public void sendmessagetoqueue(string queuename, string message) {
        var factory = new connectionfactory(){hostname="localhost"};
        using var connection = factory.createconnection();
        using var channel = connection.createmodel;
        channel.queuedeclare(queue:queuename,durable:false,exclusive:false,autodelete:false,arguments:null);
        var body=encoding.utf8.getbytes(message);
        channel.basicpublish(exchange:"",routingkey:queuename,basicproperties:null,body:body);
        console.writelines($"message sent to {queuename}:{message}");
    }
}

rabbitmq提供了很多功能，使得针对微服务架构高度适合：

可靠性：它确保消息可靠传输，支持消息识别机制。
灵活性：支持多种消息模式（发布订阅，点对点）和协议（amqp,mqtt）。
可扩展：允许通过发布横跨不同节点或集群的消息来横向伸缩。

下面这段代码演示了rabbitmq如何实现一个发布和订阅的功能。

// example of using rabbitmq for publish-subscribe
public class publisher
{
    public void publish(string exchangename, string message)
    {
        var factory = new connectionfactory() { hostname = "localhost" };
        using var connection = factory.createconnection();
        using var channel = connection.createmodel();
        channel.exchangedeclare(exchange: exchangename, type: exchangetype.fanout);
        var body = encoding.utf8.getbytes(message);
        channel.basicpublish(exchange: exchangename, routingkey: "", basicproperties: null, body: body);
        console.writeline($"message published to {exchangename}: {message}");
    }
}

cqrs 模式

cqrs从根本上来说是把处理命令（改变系统状态）的职责从查询（不更改状态下获取数据）中分离出来。这种分离允许对每种类型操作进行优化和裁剪。如下方的代码所示，command handler（命令程序）处理写操作，负责执行更新、创建或删除等改变系统状态的操作。query handler（查询程序）处理读操作，负责提供数据查询和展示的功能。

// example of command and query models in c#
public class command {
    public string id {get;set;}
    public object payload{get;set}
}
public class query {
    public string id(get;set;)
}
// command handler
public class commandhandler {
    public void handlecommand(command command) {
        // logic to process and update the system state based on the command
    }
}
// query handler
public class queryhandler {
    public object handlequery(query query) {
        // logic to retrieve and return data without altering the system state
        return null;
    }
}

分离读和写操作的优势

易于优化：不同模型可以为它们特定的任务进行优化。
可扩展：系统可以为读和写独立扩展，优化性能。
灵活性：修改写逻辑不影响读操作，在设计和迭代上提供了更大的灵活性。

// command handler
public class commandhandler {
    public void handlecommand(command command){
        // logic to process and update the system state based on the command
    }
}
// query handler
public class queryhandler{
    public object handlerquery(query query) {
        // logic to retrieve and return data without altering the system state
        return null;
    }
}

rabbitmq与cqrs集成

在集成cqrs与rabbitmq时，需要考虑以下因素：

消息结构：以一种清晰一致的格式为命令和事件设计消息。
错误处理：在消息处理中实现针对错误处理和重试的策略。
消息持久性：配置队列来确保消息持久，避免数据丢失。
可伸缩性：通过考虑rabbitmq集群和负载均衡，为可伸缩提前谋划。

现在，小编以在线订单系统为场景，介绍如何集成rabbitmq和cqrs来实现订单的异步处理。

场景：

在一个在线订单系统中，放置了新订单后，它就需要被异步处理。小编将会使用rabbitmq来处理命令（放置订单）和事件（订单处理）。这个系统将会用队列来分离命令和事件，同时遵循cqrs原则。

设计注意事项:

ordercommand：表示下订单的命令。
orderevent：表示已处理的订单。
error handling：对失败订单实施重试机制。

命令处理：

public class ordercommandhandler
{
    private readonly string commandqueuename = "order_commands";
    public void sendordercommand(ordercommand command)
    {
        var factory = new connectionfactory() { hostname = "localhost" };
        using var connection = factory.createconnection();
        using var channel = connection.createmodel();
        channel.queuedeclare(queue: commandqueuename, durable: false, exclusive: false, autodelete: false, arguments: null);
        var body = encoding.utf8.getbytes(jsonconvert.serializeobject(command));
        channel.basicpublish(exchange: "", routingkey: commandqueuename, basicproperties: null, body: body);
        console.writeline($"order command sent: {jsonconvert.serializeobject(command)}");
    }
    public void consumeordercommands()
    {
        var factory = new connectionfactory() { hostname = "localhost" };
        using var connection = factory.createconnection();
        using var channel = connection.createmodel();
        channel.queuedeclare(queue: commandqueuename, durable: false, exclusive: false, autodelete: false, arguments: null);
        var consumer = new eventingbasicconsumer(channel);
        consumer.received += (model, ea) =>
        {
            var body = ea.body.toarray();
            var commandmessage = encoding.utf8.getstring(body);
            var ordercommand = jsonconvert.deserializeobject<ordercommand>(commandmessage);
            // 处理订单命令
            task.run(() => processordercommand(ordercommand));
            // 确认消息
            channel.basicack(deliverytag: ea.deliverytag, multiple: false);
        };
        channel.basicconsume(queue: commandqueuename, autoack: false, consumer: consumer);
    }
    private void processordercommand(ordercommand ordercommand)
    {
        // 异步处理订单命令的逻辑
        console.writeline($"processing order command: {jsonconvert.serializeobject(ordercommand)}");
        // 下订单，执行验证
        // 如果成功，发布一个订单处理事件
        var orderevent = new orderevent { orderid = ordercommand.orderid, status = "processed" };
        sendorderprocessedevent(orderevent);
    }
    private void sendorderprocessedevent(orderevent orderevent)
    {
        var eventqueuename = "order_events";
        var factory = new connectionfactory() { hostname = "localhost" };
        using var connection = factory.createconnection();
        using var channel = connection.createmodel();
        channel.queuedeclare(queue: eventqueuename, durable: false, exclusive: false, autodelete: false, arguments: null);
        var body = encoding.utf8.getbytes(jsonconvert.serializeobject(orderevent));
        channel.basicpublish(exchange: "", routingkey: eventqueuename, basicproperties: null, body: body);
        console.writeline($"order processed event sent: {jsonconvert.serializeobject(orderevent)}");
    }
}

为命令和事件实现消息队列

在集成rabbitmq的基于cqrs系统中，为命令和事件建立的分离的队列能使得组件间异步通信。

public class ordereventconsumer
{
    private readonly string eventqueuename = "order_events";
    public void consumeorderevents()
    {
        var factory = new connectionfactory() { hostname = "localhost" };
        using var connection = factory.createconnection();
        using var channel = connection.createmodel();
        channel.queuedeclare(queue: eventqueuename, durable: false, exclusive: false, autodelete: false, arguments: null);
        var consumer = new eventingbasicconsumer(channel);
        consumer.received += (model, ea) =>
        {
            var body = ea.body.toarray();
            var eventmessage = encoding.utf8.getstring(body);
            var orderevent = jsonconvert.deserializeobject<orderevent>(eventmessage);
            console.writeline($"received order processed event: {jsonconvert.serializeobject(orderevent)}");
            // 处理已处理订单事件的逻辑
        };
        channel.basicconsume(queue: eventqueuename, autoack: true, consumer: consumer);
    }
}

异步通信和事件驱动架构

事件驱动架构中，rabbitmq使得异步通信更加便捷，这是因为它允许组件以一种非阻塞方式对事件和消息进行响应。

public class program
{
    public static void main(string[] args)
    {
        var ordercommandhandler = new ordercommandhandler();
        var ordereventconsumer = new ordereventconsumer();
        // 举例:发送订单命令
        var ordercommand = new ordercommand { orderid = guid.newguid(), product = "product a", quantity = 2 };
        ordercommandhandler.sendordercommand(ordercommand);
        // 异步使用订单命令和事件
        task.run(() => ordercommandhandler.consumeordercommands());
        task.run(() => ordereventconsumer.consumeorderevents());
        console.readline(); // 保持应用程序运行
    }
}

在微服务中集成cqrs和rabbitmq

创建服务

现在小编创建两个服务，一个用于订单消息处理（ordercomandservice），一个用于订单查询处理（orderqueryservice）。

ordercomandservice（订单命令服务）

// 处理命令(下订单)
public class ordercommandservice
{
    private readonly string commandqueuename = "order_commands";
    public void sendordercommand(ordercommand command)
    {
        // 向rabbitmq队列发送order命令的代码（具体可以参考前面sendordercommand的代码）
    }
    public void consumeordercommands()
    {
        // 从rabbitmq队列中消费订单命令的代码（具体可以参考前面的consumeordercommands代码）
        // 异步处理接收到的命令并相应地触发事件
    }
}

orderqueryservice（订单查询服务）

// 处理查询(获取订单)
public class orderqueryservice
{
    private readonly string queryqueuename = "order_queries";
    public void sendorderquery(query query)
    {
        // 向rabbitmq队列发送order命令的代码（具体可以参考前面sendordercommand的代码）
    }
    public void consumeorderqueries()
    {
        // 从rabbitmq队列中接受消费订单命令的代码（具体可以参考前面的consumeordercommands代码）
        // 异步处理接收到的查询并检索订单数据
    }
}

在微服务中定义命令和查询模型

命令和查询模型

// 命令模型
public class ordercommand
{
    public string orderid { get; set; }
    // 其他与订单相关的字段（省略）
}
// 查询模型
public class orderquery
{
    public string queryid { get; set; }
    // 其他与订单相关的字段（省略）
}

使用rabbitmq编写订单命令和订单查询：

ordercommandservice（订单命令服务）

// 发送订单命令
ordercommandservice ordercommandservice = new ordercommandservice();
ordercommand ordercommand = new ordercommand { orderid = "123", /* 其他订单属性 */ };
ordercommandservice.sendordercommand(ordercommand);
// 消费订单命令
ordercommandservice.consumeordercommands();

orderqueryservice（订单查询服务）

// 发送订单查询
orderqueryservice orderqueryservice = new orderqueryservice();
orderquery orderquery = new orderquery { queryid = "456", /* 其他订单属性 */ };
orderqueryservice.sendorderquery(orderquery);
// 消费订单查询
orderqueryservice.consumeorderqueries();

总结

在asp.net core微服务架构中，使用rabbitmq作为消息队列服务，通过实现cqrs模式（command query responsibility segregation），将写操作和读操作分离，以提高系统的性能和可伸缩性。这种组合能够实现异步通信和事件驱动架构，通过将命令发送到命令处理器执行写操作，同时使用订阅模式将事件发布给查询服务，实现实时的数据查询和更新。这样的架构使系统更具弹性和扩展性，并为开发者提供更好的工具和方法来构建复杂的分布式系统，以满足不同业务需求。

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