35.1 迷你版的交易系统
大家可能对银行的交易系统充满敬畏之情，一听说是银行的IT人员，立马想当然地认为这是个很厉害的人物，那我们今天就来对银行的交易系统做一个初步探讨。国内一家大型集团（全球500强之一）计划建立全国“一卡通”计划，每个员工配备一张IC卡，该卡基本上就是万能的，门禁系统用它，办公系统用它，你想打开自己的邮箱，没有它就甭想了，它还可以用来进行消费，比如到食堂吃饭，到园区内的商店消费，甚至洗澡、理发、借书、买书等都可以用它，只要这张卡内有余额，在集团内部就是一张借记卡（当然还有一些内部的补助通过该卡发放）。我们要讲解的就是“一卡通”项目联机交易子系统，类似于银行的交易系统，可以说它是交易系统的mini版吧。
该项目具有一定的挑战性，集团公司的架构分为三层：总部、省级分部、市级机构，业务要求是“一卡通”推广到全国，一名员工从北京出差到了上海，凭一卡通能在北京做的事情在上海同样能完成。对于联机交易子项目，异地分支机构与总部之间的通信采用了MQ（Message Queue，消息队列）传递消息，也就是我们观察者模式的BOSS版，与目前的通过POS机刷信用卡基本上是一个道理。
联机交易子系统有一个非常重要的子模块（Module）——扣款子模块。这个模块太重要了！从业务上来说，扣款失败就代表着所有的商业交易关闭，这是不允许发生的；从技术上来说，扣款的异常处理、事务处理、鲁棒性都是不容忽视的，特别是饭点时间，并发量是很恐怖的，这对架构师提出了很高的要求。
我们详细分析一下扣款子模块，每个员工都有一张IC卡，他的IC卡上有以下两种金额。
● 固定金额
固定金额是指员工不能提现的金额，这部分金额只能用来特定消费，即员工日常必需的消费，例如食堂内吃饭、理发、健身等活动。
● 自由金额
自由金额是可以提现的，当然也可以用于消费。每个月初，总部都会为每个员工的IC卡中打入固定数量的金额，然后提倡大家在集团内的商店消费。
在实际的系统开发中，架构设计采用的是一张IC卡绑定两个账户：固定账户和自由账号，本书为了简化描述，还是使用固定金额和自由金额的概念。既然有消费，系统肯定有扣款处理，系统内有两套扣款规则。
● 扣款策略一
该类型的扣款会对IC卡上的两个金额产生影响，计算公式如下：
IC卡固定余额=IC卡现有固定余额-交易金额/2
IC卡自由余额=IC卡现有自由金额-交易金额/2
也就是说，该类型的消费分别在固定金额和自由金额上各扣除一半。它适用于固定消费场景例如吃饭、理发等情况下的扣款，这么做是为了防止乱请客，你请别人吃饭时自己也要出一半。
● 扣款策略二
全部从自由金额上扣除，由于集团内的各种消费、服务非常齐全，而且比市面价格稍低，员工还是很乐意到这里消费的，而且很多员工本身就住在集团附近，基本上就是“公司即家，家即公司”。
今天要讲的重点就是这两种消费的扣款策略该怎样设计？要知道这种联机交易，日后允许大规模变更的可能性基本上是零，所以系统设计的时候要做到可拆卸（Pluggable），避免日后维护的大量开支。
很明显，这是一个策略模式的实际应用，但是你还记得策略模式是有缺陷的吗？它的具体策略必须暴露出去，而且还要由上层模块初始化，这不合适，与迪米特法则有冲突，高层次模块对低层次的模块应该仅仅处在“接触”的层次上，而不应该是“耦合”的关系，否则，维护的工作量就会非常大。问题提出了，那我们就应该想办法来修改这个缺陷，正好工厂方法模式可以帮我们产生指定的对象，但是问题又来了，工厂方法模式要指定一个类，它才能产生对象，怎么办？引入一个配置文件进行映射，避免系统僵化情况的发生，我们以枚举类完成该任务。
还有一个问题，一个交易的扣款模式是固定的，根据其交易编号而定，那我们怎样把交易编号与扣款策略对应起来呢？采用状态模式或责任链模式都可以，如果采用状态则认为交易编号就是一个交易对象的状态，对于一笔确定的交易（一个已经生成了的对象），它的状态不会从一个状态过渡到另一个状态，也就是说它的状态只有一个，执行完毕后即结束，不存在多状态的问题；如果采用责任链模式，则可以用交易编码作为链中的判断依据，由每个执行节点进行判断，返回相应的扣款模式。但是在实际中，采用了关系型数据库存储扣款规则与交易编码的对应关系，为了简化该部分的讲义，我们在下面的设计中使用了条件判断语句来代替。
还有，这么复杂的扣款模块总要进行一个封装吧，不能让上层的业务模块直接深入到模块的内部，于是门面模式又摆在了眼前。
分析完毕，我们要先画出类图，做设计要遵循这样一个原则：先选最简单的业务，然后画出类图。那我们先定义交易中用到的两个类：IC卡类和交易类，如图35-1所示。
图35-1 IC卡类和交易类
每个IC卡有三个属性，分别是IC卡号码、固定金额、自由金额，然后通过getter/setter方法来访问，如代码清单35-1所示。
代码清单35-1 IC卡类
public class Card { //IC卡号码 private String cardNo=/"/"; //卡内的固定交易金额 private int steadyMoney =0; //卡内自由交易金额 private int freeMoney =0; //getter/setter方法public String getCardNo { return cardNo; } public void setCardNo(String cardNo) { this.cardNo = cardNo; } public int getSteadyMoney { return steadyMoney; } public void setSteadyMoney(int steadyMoney) { this.steadyMoney = steadyMoney; } public int getFreeMoney { return freeMoney; } public void setFreeMoney(int freeMoney) { this.freeMoney = freeMoney; }} 细心的读者可能注意到，金额怎么都是整数类型呀，应该是double类型或者BigDecimal类型呀。是，一般非银行的交易系统，比如超市的收银系统，系统内都是存放的int类型，在显示的时候才转换为货币类型。
交易信息Trade类，负责记录每一笔交易，它是由监听程序监听MQ队列而产生的，有两个属性：交易编号和交易金额，其中的交易编号对整个交易非常重要，18位字符（在银行的交易系统中，这里可不是字符串，一般是十进制数字或二进制数字，要考虑系统的性能，数字运算可比字符运算快得多），包括POS机编号、商户编号、校验码等，我们这里暂时用不到，就不多做介绍，我们只要知道它是一个非常有用的编码就成。交易金额为整数类型，实际金额放大100倍即可。如代码清单35-2所示。
代码清单35-2 交易类
public class Trade { //交易编号 private String tradeNo = /"/"; //交易金额 private int amount = 0; //getter/setter方法 public String getTradeNo { return tradeNo; } public void setTradeNo(String postNo) { this.tradeNo = postNo; } public int getAmount { return amount; } public void setAmount(int amount) { this.amount = amount; }} 两个最简单也是在应用中最常使用的对象定义完毕，下面就需要来定义策略了，非常明显的策略模式，类图如图35-2所示。
典型的策略模式，扣款有两种策略：固定扣款和自由扣款。下面我们来看代码，先看抽象策略，也就是扣款接口，如代码清单35-3所示。
代码清单35-3 扣款策略接口
public interface IDeduction { //扣款，提供交易和卡信息，进行扣款，并返回扣款是否成功 public boolean exec(Card card,Trade trade);} 固定扣款的规则是固定金额和自由金额各扣除交易金额的一半，如代码清单35-4所示。
代码清单35-4 扣款策略一
public class SteadyDeduction implements IDeduction { //固定性交易扣款 public boolean exec(Card card, Trade trade) { //固定金额和自由金额各扣除50% int halfMoney = (int)Math.rint(trade.getAmount / 2.0); card.setFreeMoney(card.getFreeMoney - halfMoney); card.setSteadyMoney(card.getSteadyMoney - halfMoney); return true; }}
图35-2 扣款策略类图
这个具体策略也非常简单，就是两个金额各自减去交易额的一半（注意除数是2.0，可不是2），然后再四舍五入，算法确实简单。该逻辑没有考虑账户余额不足的情况，也没有考虑异常情况，比如并发情况，读者可以想想看，一张卡有两笔消费同时发生时，是不是就发生错误了？一张卡同时有两笔消费会出现这种情况吗？会的，网络阻塞的情况，MQ多通道发送，在网络繁忙的情况下是有可能出现该问题，这里就不多介绍，有兴趣的读者可以看看MQ的资料。我们在这里的讲解实现的是一个快乐路径，认为所有的交易都是在安全可靠的环境中发生的，并且所有的系统环境都满足我们的要求。我们再来看另一个策略，这个策略更简单，如代码清单35-5所示。
代码清单35-5 扣款策略二
public class FreeDeduction implements IDeduction { //自由扣款 public boolean exec(Card card, Trade trade) { //直接从自由余额中扣除 card.setFreeMoney(card.getFreeMoney - trade.getAmount); return true; }} 卡内的自由金额减去交易金额再修改卡内自由金额就完事了，异常情况不考虑。这两个具体的策略与我们的交易类型没有任何关系，也不应该有关系，策略模式就是提供两个可以相互替换的策略，至于在什么时候使用什么策略，则不是由策略模式来决定的。策略模式还有一个角色没出场，即封装角色，如代码清单35-6所示。
代码清单35-6 扣款策略的封装
public class DeductionContext { //扣款策略 private IDeduction deduction = null; //构造函数传递策略 public DeductionContext(IDeduction _deduction){ this.deduction = _deduction; } //执行扣款 public boolean exec(Card card,Trade trade){ return this.deduction.exec(card, trade); }} 典型的策略上下文角色。扣款模块的策略已经定义完毕了，然后需要想办法解决策略模式的缺陷：它把所有的策略类都暴露出去，暴露得越多以后的修改风险也就越大。怎么修改呢？增加一个映射配置文件，实现策略类的隐藏。我们使用枚举担当此任，对策略类进行映射处理，避免高层模块直接访问策略类，同时由工厂方法模式根据映射产生策略对象，类图如图35-3所示。
图35-3 策略工厂类图
又是一个简单得不能再简单的模式——工厂方法模式，通过StrategyMan负责对具体策略的映射，如代码清单35-7所示。
代码清单35-7 策略枚举
public enum StrategyMan { SteadyDeduction(/"com.cbf4life.common.SteadyDeduction/"), FreeDeduction(/"com.cbf4life.common.FreeDeduction/"); String value = /"/"; private StrategyMan(String _value){ this.value = _value; } public String getValue{ return this.value; }} 类似的代码解释过很多遍了，不再多说，它就是一个登记容器，所有的具体策略都在这里登记，然后提供给工厂方法模式。策略工厂如代码清单35-8所示。
代码清单35-8 策略工厂
public class StrategyFactory { //策略工厂 public static IDeduction getDeduction(StrategyMan strategy){ IDeduction deduction = null; try { deduction = (IDeduction)Class.forName(strategy.getValue).newInstance; } catch (Exception e) { // 异常处理 } return deduction; }} 一个简单的工厂，根据策略管理类的枚举项创建一个策略对象，简单而实用，策略模式的缺陷也弥补成功。那这么复杂的系统怎么让高层模块访问？（你看不出复杂？那是因为我们写的都是快乐路径，太多情况都没有考虑，在实际项目中仅就并发处理和事务管理这两部分就够你头疼了。）既然系统很复杂，是不是需要封装一下。我们请出门面模式进行封装，如代码清单35-9所示。
代码清单35-9 扣款模块封装
public class DeductionFacade { //对外公布的扣款信息 public static Card deduct(Card card,Trade trade){ //获得消费策略 StrategyMan reg = getDeductionType(trade); //初始化一个消费策略对象 IDeduction deduction = StrategyFactory.getDeduction(reg); //产生一个策略上下文 DeductionContext context = new DeductionContext(deduction); //进行扣款处理 context.exec(card, trade); //返回扣款处理完毕后的数据 return card; } //获得对应的商户消费策略 private static StrategyMan getDeductionType(Trade trade){ //模拟操作 if(trade.getTradeNo.contains(/"abc/")){ return StrategyMan.FreeDeduction; }else{ return StrategyMan.SteadyDeduction; } }} 这次为什么要先展示代码而后写类图呢？那是因为这段代码比写类图更能让你理解。读者注意一下getDeductionType方法，这个方法在实际项目中是存在的，但是与上面的写法有天壤之别，因为在实际项目中，数据库中保存了策略代码与交易编码的对应关系，直接通过数据库的SQL语句就可以返回对应的扣款策略。这里我们采用大家最熟悉的条件转移来实现，也是比较清晰和容易理解的。
可能读者要问了，在门面模式中已经明确地说明，门面类中不允许有业务逻辑存在，但是你这里还是有了一个getDeductionType方法，它可代表的是一个判断逻辑呀，这是为什么呢？是的，该方法完全可以移到其他Hepler类中，由于我们是示例代码，暂没有明确的业务含义，故编写在此处，读者在实际应用中，请把该方法放置到其他类中。
好，所有用到的模式都介绍完毕了，我们把完整的类图整理一下，如图35-4所示。
图35-4 扣款子模块完整类图
真实系统比这复杂得多，有了我们之前的分析，这个图还是比较容易看懂的。我们所有的开发都完成了，是不是应该写一个测试类来展示一下我们的成果，如代码清单35-10所示。
代码清单35-10 场景类
public class Client { //模拟交易 public static void main(String args) { //初始化一张IC卡 Card card = initIC; //显示一下卡内信息 System.out.println(/"========初始卡信息：=========/"); showCard(card);//是否停止运行标志 boolean flag = true; while(flag){ Trade trade = createTrade; DeductionFacade.deduct(card, trade); //交易成功，打印出成功处理消息 System.out.println(/"n======交易凭证========/"); System.out.println(trade.getTradeNo+/" 交易成功！/"); System.out.println(/"本次发生的交易金额为：/"+ trade.getAmount/100.0+/"元/"); //展示一下卡内信息 showCard(card); System.out.print(/"n是否需要退出？(Y/N)/"); if(getInput.equalsIgnoreCase(/"y/")){ flag = false; //退出 } } } //初始化一个IC卡 private static Card initIC{ Card card = new Card; card.setCardNo(/"1100010001000/"); card.setFreeMoney(100000); //1000元 card.setSteadyMoney(80000); //800元 return card; } //产生一条交易 private static Trade createTrade{ Trade trade = new Trade; System.out.print(/"请输入交易编号：/"); trade.setTradeNo(getInput); System.out.print(/"请输入交易金额：/"); trade.setAmount(Integer.parseInt(getInput)); //返回交易 return trade; } //打印出当前卡内交易余额 public static void showCard(Card card){ System.out.println(/"IC卡编号:/" + card.getCardNo); System.out.println(/"固定类型余额：/"+ card.getSteadyMoney/100.0 + /" 元/"); System.out.println(/"自由类型余额：/"+ card.getFreeMoney/100.0 + /" 元/"); } //获得键盘输入 public static String getInput{ String str =/"/"; try { str=(new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))).readLine; } catch (IOException e) { //异常处理 } return str; }} 类比较长，耐心看还是非常简单的，对其中Client类的方法说明如下：
● initIC方法
初始化一张IC卡，方便进行测试。
● createTrade方法
创建一笔交易，完成测试任务。
● showCard方法
显示IC卡内的信息。
● getInput方法
获得从键盘输入的字符，以回车符作为终结标志。
方法介绍完毕了，我们运行一下看看，结果如下所示：
========初始卡信息：=========
IC卡编号:1100010001000
固定类型余额：800.0 元
自由类型余额：1000.0 元
请输入交易编号：abcdef
请输入交易金额：10000
======交易凭证========
abcdef 交易成功！
本次发生的交易金额为：100.0 元
IC卡编号:1100010001000
固定类型余额：800.0 元
自由类型余额：900.0 元
是否需要退出？(Y/N)
我们模拟了一笔自由消费，直接从自由类型金额中扣除了。我们再模拟一笔固定类型的消费，运行结果如下所示：
========初始卡信息：=========
IC卡编号:1100010001000
固定类型余额：800.0 元
自由类型余额：1000.0 元
请输入交易编号：abcdef
请输入交易金额：10000
======交易凭证========
abcdef 交易成功！
本次发生的交易金额为：100.0 元
IC卡编号:1100010001000
固定类型余额：800.0 元
自由类型余额：900.0 元
是否需要退出？(Y/N)n
请输入交易编号：1001
请输入交易金额：1234
======交易凭证========
1001 交易成功！
本次发生的交易金额为：12.34 元
IC卡编号:1100010001000
固定类型余额：793.83 元
自由类型余额：893.83 元
是否需要退出？(Y/N)
交易成功！到这里为止，联机交易中的扣款子模块开发完毕了！是不是很简单，银行业的交易系统也就是这么回事！