在闲鱼，我们如何用Dart做高效后端开发？

背景

像阿里其他技术团队以及业界的做法一样，闲鱼的大多数后端应用都是全部使用java来实现的。java易用、丰富的库、结构容易设计的特性决定了它是进行业务开发的最好语言之一。后端应用中数据的存储、访问、转换、输出虽然都属于后端的范畴，但是其中变更的频率是不同的。通常领域对象确定之后，它的变化是很少的，但是客户端展示的变化很多，导致接口层（或者叫粘连前台和后台的胶水层）的变化非常快。大多数web应用采用统一的技术栈来实现后端，胶水层跟领域层使用统一技术，这样的做法仍然有可以优化的地方：

• 在预发环境中验证调试比较困难:一方面，每次提交代码、构建、部署、验证的总时间相对较长；另一方面，多人共用一个部署环境，相互干扰(代码冲突和部署冲突)，增加了成本。后端开发人员都渴望有一个独立、高效的开发环境，就像开发一个前端页面那样
• 前台（java、object-c，javascript）和后台（java）的技术不同，导致前台同学很难开发后端程序，闲鱼技术团队为了追求更高的开发效率，希望能够跨越服务端开发与客户端、前端的界限，让前台开发人员也能够写后端代码
• 胶水层通常依赖很多后端服务，计算比较简单，是IO密集型的任务。我们理想中的编程框架是能够像写同步代码一样简单，但是享受异步的好处。目前的方案还无法完全做到这一点。

为什么选择dart

闲鱼技术团队选择使用dart作为胶水层的实现语言。

• dart是一种静态类型语言，在编译器就能完全确定变量的类型。它是支持泛型的面向对象语言，任何变量都是对象，不存在java中的原始类型。跟javascript类似，它是一种单线程语言，对异步的支持非常好（async/await）。dart的语法与主流开发语言（java，python，c/c++，javascript）很类似, 在主流的语言语法基础上，dart增加了很多语法结构，getter/setter、方法级联、函数式编程、闭包，这些语法让允许开发人员更加容易地写出简洁的代码；全面易用的类库也是dart能够作为flutter开发语言的重要原因。
• flutter证明了dart在客户端开发上的成功，闲鱼不仅走在flutter开发的前列，也正在尝试使用dart开发后端应用；语法跟javascript，java相近，有人形容这门语言是傻瓜式的简单（stupid-simple to learn），无论是java后端开发人员，还是客户端开发同学，亦或是前端开发同学，都能够快速上手写出生产级的代码。所有技术同学都能够开发后端接口在闲鱼是可以做到的。
• dart对异步化的良好支持对业务开发是强大助力。后端应用胶水层代码大多数IO密集型的任务，使用异步化技术可以把多个IO请求的总RT，从所有请求RT之和，降低为所有请求中最高RT。dart对异步有良好的支持，开发同学使用dart可以以近乎同步的代码风格取得异步的性能。我们以闲鱼宝贝详情页的代码举例，对比不同的编码方式。

// java同步代码
ItemDetailDO queryItemDetail(Long itemId) {
    ItemDetailDO data = new ItemDetailDO();
    data.setBrowseCount(IdleItemBrowseService.count(itemId));// 多少人看过
    data.setFavorCount(IdleItemFavorService.count(itemId));// 多少人点赞
    return data;
}

// dart异步代码
ItemDetailDO queryItemDetail(int itemId) async {
    var data = new ItemDetailDO();
    await Future.wait([
        IdleItemBrowseService.count(itemId).then((count) => data.browseCount = count)
                      .catchError((exp, stackTrace) => logError('$exp $stackTrace')),
          IdleItemFavorService.count(itemId).then((count) => data.favorCount = count)
                      .catchError((exp, stackTrace) => logError('$exp $stackTrace'))
    ]);
    return data;
}

// rxjava异步代码
ItemDetailDO queryItemDetail(Long itemId) {
      ItemDetailDO data = new ItemDetailDO();
    Flowable<Long> browseCountFlow = Flowable.fromCallable(
      () => IdleItemBrowseService.count(itemId)
    ).onErrorReturn(t -> 0).subscribeOn(Schedulers.io());
    Flowable<Long> favorCountFlow = Flowable.fromCallable(
      () => IdleItemFavorService.count(itemId)
    ).onErrorReturn(t -> 0).subscribeOn(Schedulers.io());
    Flowable.zip(browseCountFlow, favorCountFlow, (browseCount, favorCount) -> {
        data.setBrowseCount(browseCount);
        data.setFavorCount(favorCount);
    }).blockingFirst();
}

在java中我们也广泛使用RxJava这种强大的响应式扩展实施异步操作：RxJava作为java的响应式编程扩展，功能非常强大全面，它使用流的概念封装所有的异步操作。需要注意的是这里的两个服务调用都被放到一个IO线程池中运行, 这个线程池是无界的，容易消耗线程这种系统稀缺的资源。这意味着当流量非常大的时候，系统的线程池很容易被打满，需要设置合理的背压策略。
从上面的代码中可以看到“数据获取”，“数据组装”的逻辑非常清晰，不像同步代码分散在各处；相比于同步操作，dart的异步操作允许我们同时等待多个IO事件，降低总的响应时间。dart的异步代码拥有同步代码的简洁容易理解的优点，又具有异步编程的性能优势。
dart异步的原理也是容易理解的。作为单线程语言，dart依靠事件循环运行代码。dart从main函数开始执行，我们在main函数里面创建Future，相当于在一个dart内部维护的事件队列(event queue)中添加计划任务（添加的任务并不会立即执行）。main中的代码执行完之后，dart事件循环开始从事件队列中依次获取任务执行。async/await是dart的语法糖，它允许开发人员能够以书写同步代码的方式来实施异步编程（在C#、javascript中也有类似实现）。被async修饰的方法返回一个Future，调用这样的方法，相当于创建一个Future。await一个Future，相当于把await之后的代码打包放在Future.then()的代码块里，这样就保证之后的代码在Future之后执行。由于任务存储于事件队列，dart在流量大的时候，内存消耗较大，也需要我们前期合理评估需求和分配系统资源。

dart后端开发实战

为了提高开发效率，我们利用dart的特性构建了一套高效的隔离开发环境。在业务开发实践中，我们总结出基本的开发架构和代码模式。在这些技术基础上，开发了闲鱼宝贝详情页的主干业务。下面逐一介绍。

高效的隔离开发环境

我们以往的开发场景是：提交代码 -> 代码冲突（多人共用一个部署环境） -> 构建/部署 -> 通过接口验证 -> 提交fix -> 构建/部署 -> 验证 的迭代。在这个过程中，开发人员有可能需要亲自解决代码冲突，或者依赖别人解决代码冲突，需要等待构建/部署的时间（少则5分钟，多则十几分钟）。而且这个过程可能需要迭代多次，时间成本很高，如果因为其他开发人员的代码分支的问题导致部署失败，那么等待验证的时间成倍增加。这样的开发效率显然不是特别理想。

在闲鱼的dart应用中，这种问题会得到缓解。每个开发人员使用自己独立的开发环境，开发环境使用每个人的工号唯一识别。在不需要提交代码的情况下，开发人员把代码部署到远程预发环境中，并在本地调用预发服务，查看服务的输出，做到本地验证调试的效果，极大地提高了开发效率。因为只会有开发自己单一分支的代码部署，不会牵扯到代码冲突。整个过程，部署、服务调用过程十分快速，可以在10秒内完成。验证和调试的效率非常高。

每个开发人员的独立开发环境对应预发机器上的一个isolate。dart的isolate相当于一个线程，但是不会和其他isolate共享内存，isolate之间的通信通过发送、接收消息完成。闲鱼技术团队使用每个开发人员的代码创建一个isolate，使用工号作为标识，代码可以全量替换掉运行中的isolate，也可以使用热部署增量替换掉isolate中更改的功能。整个过程非常快。在早期使用dart原生的编译器，发现速度较慢（10多秒）后，我们对dart编译器做了裁剪和优化，把编译时间从10多秒降低到几百毫秒(简单来说就是，把dart原生的编译器的附加功能，重新封装，然后通过JIT/AOT生成新的编译工具)。经过我们对dart开发环境的增强，现在开发dart胶水层接口，只需要点击开发工具上的一个按钮，就可以把修改的代码，在几秒内部署到远程的预发环境，并调用当前的开发接口，在本地查看输出。获得和在预发环境上验证一样的效果，但是体验就像在开发一个完全不依赖外部的本地应用程序。

业务开发架构

业务开发中最重要的部分是分离出变化和不变的部分，变化的部分用最灵活、快捷的方式实现（变的最多的地方当然用最快的方式处理），不变的部分使用稳定、高效的方式实现。我们已经把dart建设成为一种能够高效开发，并且适合客户端、前端、后端技术人员共同使用的技术。这种技术最适合应用于发生快速变化的接口层，也就是客户端和后端交互的地方，业务需求的变化导致这里的数据结构快速变化，也称之为胶水层。对于相对稳定的数据服务，我们使用java实现为领域服务。

上图是服务之间的交互图，实现方式如下图所示：

胶水层dart应用以HTTP协议方式作为MTOP接口提供给客户端调用，往下使用HSF从Java应用中获取数据。
通常先定义并开发好领域服务，然后再与客户端对接开发出接口，领域服务提供的接口，包含了获取基础数据的所有方法，开发好之后，很少发生变化；胶水层获取领域服务提供的数据，对数据进行加工、裁剪、组装，输出为客户端能够解析的视图数据，客户端解析、渲染、展示为页面。胶水层的代码大致可以分为：获取数据，然后数据处理和组装。抽象出代码模式如下所示：

// 数据处理和组装
void putTiger(Zoo zoo, Tiger tiger) => zoo.tiger =  tiger;
void putDophin(Zoo zoo, Dophin dophin) => zoo.dophin =  dophin;
void putRatel(Zoo zoo, Ratel ratel) => zoo.ratel =  ratel;

// 发起多个异步请求，所有请求完成后返回所有数据
Future<T> catchError<T>(Future<T> future) {
  return future.catchError((e, st) => LogUtils.error('$e $st'));
}
Future<List<T>> waitFutures<T>(List<Future<T>> futures) {
  Future<List<T>> future = Future.wait(futures.map(catchError));
  return catchError(future);
}

// 服务接口
Future<Zoo> process(Parameter param) async {
  var zoo = new Zoo();
  // 数据获取
  await waitFutures(
    Service1.invoke(param).then((animal) -> putTiger(zoo, animal)),
    Service2.invoke(param).then((animal) -> putLion(zoo, dophin)),
    Service3.invoke(param).then((animal) -> putRatel(zoo, animal))
  );
  return finalData;
}

为了使用java的领域服务，我们首先解决了dart和java之间数据交互问题，主要是通过序列化对java类文件和dart类文件进行合理的转换，保证dart能够透明、简洁地使用java的数据结构，调用java的远程服务；在调用链路上设置全局唯一的上下文id，跨越dart和java调用栈，支持全链路排查；对所有的服务的成功率，rt和额外业务参数有详细的日志，可以配置以日志为数据源的监控告警等等（后续的文章将详细介绍我们对这些问题的详细解决方案，请持续关注哦）。

服务化详情页主干开发

闲鱼宝贝详情页是我们使用dart开发的一个重要项目。最早的闲鱼宝贝详情页把各个业务的代码逻辑耦合在一起，导致维护和变更困难，稳定性也难以保证。我们设计的swak框架(更多细节请查看文章swak框架)，能够分离垂直业务的共性和差异性，把闲鱼宝贝详情页的实现分割成主干实现和垂直业务实现两块。我们使用自己开发的dart后端开发框架，对swak框架做了最小实现。项目完成了详情页主干的完整功能和基础优化：

• 垂直业务路由：我们使用dart中的zone存储每个闲鱼商品的业务标识，代码生成的静态代理类依据业务标识调用相应的服务，在主干数据里填充各个业务的独有数据。zone是dart异步代码的执行环境，能够缓存一些可重用数据（业务代码里除非非此不可，尽量不要多用）
• 作为远程服务的提供方：在hsfcpp对hessian协议的实现基础上做开发，dart也能成为远程服务的提供方
• 服务调用的优化: 对java远程服务的代理做了优化，隔离业务层面对框架层的感知，做到透明调用
• 解决缓存调用的差异性：我们依赖缓存的c++接口访问缓存，但是仍然需要处理java/c++缓存读写不兼容问题完成dart和java对同一缓存的同时读写

项目流程图可见下图：

实际效果

目前该项目已经上线超过6周，qps最高可达400，成功率在99.5%以上。整个调用链路的RT与同样功能的java应用持平。由于前期的精心设计，领域服务很少改动，大部分变更发生在dart胶水层。从上线后经历的若干次变更来看，dart胶水层从修改代码结束到提供给客户端使用总耗时不超过2分钟，而相同功能的java应用需要10分钟以上。

总结

dart是一门简洁、容易上手、对异步支持良好的编程语言，在flutter的开发中大放异彩。在我们的努力下，dart用于后端开发的支持逐渐完善，前台开发同学和后端开发人员快速高效地开发胶水层接口。我们在很多生产项目中使用了dart用于后端开发，性能、稳定性良好，开发效率大大提高。未来我们会着力于进一步改善dart开发体验、与java项目的兼容性、提升dart远程服务的性能，挖掘dart在后端开发中更大的潜力。

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