java-design-standards

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description	阿里巴巴Java开发手册设计规约。Use when designing software architecture, applying design patterns, or making design decisions in Java projects.

设计规约

七、设计规约

1.【强制】 存储方案 和底层数据结构 的设计获得评审一致通过 ，并沉淀成为文档 。 说明 ：有缺陷的底层数据结构容易导致系统风险上升 ，可扩展性下降 ，重构成本也会因历史数据迁移和系统平滑过渡而 陡然增加 ，所以 ，存储方案和数据结构需要认真地进行设计和评审 ，生产环境提交执行后 ，需要进行 double check 。 正例 ：评审内容包括存储介质选型 、表结构设计能否满足技术方案 、存取性能和存储空间能否满足业务发展 、表或字段 之间的辩证关系 、字段名称 、字段类型 、索引等；数据结构变更（如在原有表中新增字段）也需要 在评审通过后上线 。 2.【强制】 在需求分析阶段 ，如果与系统交互的 User 超过 一类 并且相关的 UseC ase 超过5个，使用用例图 来表达更加清晰的结构化需求 。 3.【强制】 如果某个业务对象的状态超过 3个，使用状态图来表达并且明确状态变化的各个触发 条件 。 说明 ：状态图的核心是对象状态 ，首先明确对象有多少种状态 ，然后明确两两状态之间是否存在直接转换关系 ，再明确 触发状态转换的条件是什么 。 正例 ：淘宝订单状态有已下单 、待付款 、已付款 、待发货 、已发货 、已收货等。比如已下单与已收货这两种状态之间是 不可能有直接转换关系的 。 4.【强制】 如果系统中某个功能的调用链路上的涉及对象超过 3个，使用时序 图来表达并且明确各调用环 节的输入与输出 。 说明 ：时序图反映了一系列对象间的交互与协作关系 ，清晰立体地反映系统的调用纵深链路 。 5.【强制】 如果系统中模型类超过 5个，且存在 复杂的依赖关系 ，使用类图来表达并且明确类之间的关系 。 说明 ：类图像建筑领域的施工图 ，如果搭平房 ，可能不需要 ，但如果建造蚂蚁 Z空间大楼 ，肯定需要详细的施工图 。 6.【强制】 如果系统中超过 2个对象之间存在协作关系 ，并需要表示复杂的处理流程 ，使用活动图来表示 。 说明 ：活动图是流程图的扩展 ，增加了能够体现协作关系的对象泳道 ，支持表示并发等 。 7.【强制】 系统设计时要准确识别出弱依赖 ，并针对性地设计降级和应急预案 ，保证核心系统正常可用。 说明 ：系统依赖的第三方服务被降级或屏蔽后 ，依然不会影响主干流程继续进行 ，仅影响信息展示 、或消息通知等非关 键功能 ，那么这些服务称为弱依赖。 正例 ：当系统弱依赖于多个外部服务时 ，如果下游服务耗时过长 ，则会严重影响当前调用者 ，必须采取相应降级措施 ， 比如 ，当调用链路中某个下游服务调用的平均响应时间或错误率超过阈值时 ，系统自动进行降级或熔断操作 ，屏蔽弱依 赖负面影响 ，保护当前系统主干功能可用。 反例 ：某个疫情相关的二维码 出错 ：“服务器开了点小差 ，请稍后重试 ”，不可用时长持续 很久 ，引起社会高度关注 ， 原因可能为 调用 的外部依赖服务 RT过高而导致系统假死 ，而在显示端没有做降级预案 ，只能直接抛错给用户 。 8.【推荐】 系统架构设计时明确以下目 标： ⚫ 确定系统边界 。确定系统在技术层面上的做与不做 。 ⚫ 确定系统内模块之间的关系 。确定模块之间的依赖关系及模块的宏观输入与输出 。 ⚫ 确定指导后续设计与演化的原则 。使后续的子系统或模块设计在一个既定的框架内和技术方向上继续演化 。 ⚫ 确定非功能性需求 。非功能性需求是指安全性 、可用性 、可扩展性等 。 9.【推荐】 需求分析与系统设计在考虑主干功能的同时 ，需要充分评估异常流程与业务边界 。 10.【推荐】 类在设计 与实现时要符合单一原则 。 说明 ：单一原则最易理解却是最难实现的一条规则 ，随着系统演进 ，很多时候 ，忘记了类设计的初衷 。 11.【推荐】 谨慎使用继承的方式来进行扩展 ，优先使用聚合 /组合的方式来实现 。 说明 ：不得已使用继承的话 ，必须符合里氏代换原则 ，此原则说父类能够出现的地方子类一定能够出现 ，比如 ，“把 钱交出来 ”，钱的子类美元 、欧元 、人民币等都可以出现 。 12.【推荐】 系统设计阶段 ，根据依赖倒置原则 ，尽量依赖抽象类与接口 ，有利于扩展与维护 。 说明 ：低层次模块依赖于高层次模块的抽象 ，方便系统间的解耦 。

13.【推荐】 系统设计阶段 ，注意对扩展开放 ，对修改闭合 。 说明 ：极端情况下 ，交付的代码是不可修改的 ，同一业务域内的需求变化 ，通过模块或类的扩展来实现 。 14.【推荐】 系统设计阶段，共性业务或公共行为抽取出来公共模块 、公共配置 、公共类 、公共方法等，在 系统中不出现重复代码的情况，即 DRY 原则（ Don't Repeat Yourself ）。 说明 ：随着代码的重复次数不断增加 ，维护成本指数级上升 。随意复制和粘贴代码 ，必然会导致代码的重复 ，在维护代 码时 ，需要修改所有的副本 ，容易遗漏 。必要时抽取共性方法 ，或者抽象公共类 ，甚至是组件化 。 正例 ：一个类中有多个 public 方法 ，都需要进行数行相同的参数校验操作 ，这个时候请抽取 ： private boolean checkPa ram(DTO dto) {...} 15.【推荐】 避免如下误解 ：敏捷开发 =讲故事 +编码+发布 。 说明 ：敏捷开发是快速交付迭代可用的系统 ，省略多余的设计方案 ，摒弃传统的审批流程 ，但核心关键点上的必要设计 和文档沉淀是需要的 。 反例 ：某团队为了业务快速发展，敏捷成了产品经理催进度的借口，系统中均是勉强能运行但像面条一样的代码 ，可 维护性和可扩展性极差 ，一年之后 ，不得不进行大规模重构 ，得不偿失 。 16.【参考】 设计文档的作用是明确需求 、理顺逻辑 、后期维护 ，次要目的用于指导编码 。 说明 ：避免为了设计而设计 ，系统设计文档有助于后期的系统维护和重构 ，所以设计结果需要进行分类归档保存 。 17.【参考】 可扩展性的本质是找到系统的变化点 ，并隔离变化点 。 说明 ：世间众多设计模式其实就是一种设计模式即隔离变化点的模式 。 正例 ：极致扩展性的标志 ，就是需求的新增 ，不会在原有代码交付物上进行任何形式的修改 。 18.【参考】 设计的本质就是识别和表达系统难点 。 说明 ：识别和表达完全是两回事，很多人错误地认为识别到系统难点在哪里，表达只是自然而然的事情，但是大家在 设计评审中经常出现语焉不详，甚至是词不达意的情况。准确地表达系统难点需要具备如下能力：表达规则和表达工 具的熟练性 。抽象思维和总结能力的局限性。基础知识体系的完备性。深入浅出的生动表达力 。 19.【参考】 代码即文档的观点是错误的 ，清晰的代码只是文档的 某个片断 ，而不是全部 。 说明 ：代码的深度调用 ，模块层面上的依赖关系网 ，业务场景逻辑，非功能性需求等问题要相应的文档来完整地呈现 。 20.【参考】 在做无障碍产品设计时 ，需要考虑 到： ⚫ 所有可交互的控件元素必须能被 tab键聚焦 ，并且焦点顺序需符合自然操作逻辑 。 ⚫ 用于登录校验和请求拦截的验证码均需提供图形验证以外的其它方式 。 ⚫ 自定义的控件类型需明确交互方式 。 正例 ：登录场景中 ，输入框的按钮都需要考虑 tab 键聚焦 ，符合自然逻辑的操作顺序如下 ，"输入用户名 ，输入密码 ，输 入验证码，点击登录 "，其中验证码实现语音验证方式。 如有自定义标签实现的控件设置控件类型可使用 role 属性 。

附1：版本历史 版本 号 版本 名 发布日 期 备注 -- -- 2016.12.07 试读版 本首次对外发布 1.0.0 正式 版 2017.02.09 阿里巴巴集团正式对外发 布 1.0.1 -- 2017.02.13 1）修正 String[] 的前后矛盾 2）vm 修正成 velocity 3）修正 countdown 描述错误 1.0.2 -- 2017.02.20 1）去除文底水印 2）数据类型中引用太阳系年龄问题 3）修正关于异常和方法签名的部分描述 4）修正 final 描述 5）去除 Comparator 部分描述 1.1.0 -- 2017.02.27 1）增加前言 2）增加<? extends T> 描述和说明 3）增加版本历史 4）增加专有名词解释 1.1.1 -- 2017.03.31 修正页码总数和部分示例 1.2.0 完美版 2017.05.20 1）根据云栖社区的 “聚能聊 ”活动反馈 ，对手册的页码 、排版 、描述进行修正 2）增加 final 的适用场景描述 3）增加关于锁的粒度的说明 4）增加 “指定集合大小 ”的详细说明以及正反例 5）增加卫语句的示例代码 6）明确数据库表示删除概念的字段名为 is_deleted 1.3.0 终极 版 2017.09.25 增加单元测试规约 ，阿里开源的 IDE 代码规约检测插件 ：点此下载 1.3.1 纪念版 2017.11.30 修正部分描述 ；采用和 P3C 开源 IDE 检测插件相同的 Apache2.0 协议 1.4.0 详尽 版 2018.05.20 增加设计规约大类 ，共16条 1.5.0 华山版 2019.06.19 1）鉴于手册是 Java 社区开发者集体智慧的结晶 ，移除 《阿里巴巴 Java 开发手册 》 的限定词 “阿里巴巴 ” 2）新增 21 条新规约 。比如 ，switch 的NPE 问题 、浮点数的比较 、无泛型限制 、锁 的使用方式 、判断表达式 、日期格式等 3）修改描述 112 处。比如 ，IFNULL 的判断 、集合的 toArray 、日志处理等 4）完善若干处示例 。比如 ，卫语句示例 、enum 示例 、finally 的return 示例等 1.6.0 泰山版 2020.04.22 1）发布错误码统一解决方案 ，详细参考 附表 3。 2）修改描述 90 处。比如，阻塞等待锁 、建表的小数类型等。 3）完善若干处示例 。比如， ISNULL 的示例等。 4）新增 34条新规约 。比如 ，日期时间的闰年 、闰月问题 ，三目运算的自动拆箱 ， SQL 查询的表别名限定 ，Collectors 类的 toMap() 方法使用注意等 。

1.7.0 嵩山版 2020.08.03 1）新增前后端规约 14条。 2）新增禁止任何歧视性用语的约定。 3）新增涉及敏感操作的情况下日志需要保存六个月的约定 。 4）修正 BigDecimal 类中关于 compareTo 和equals 的等值比较 。 5）修正 HashMap 关于 1024 个元素扩容的次数 。 6）修正架构分层规范与相关说明 。 7）修正泰山版中部分格式错误和描述错误 。 1.7.1 黄山 版 2022.02.03 1）新增 11条新规约。比如， 浮点数的后缀统一为大写 ；枚举的属性字段必须是私 有且不可变 ；配置文件中的密码需要加密等。 2）新增描述中的正反例 2条。比如， 多个构造方法 次序 、NoSuchMethodError 处 理； 新增 扩展 说明 5条。比如， 父集合元素 的增加或删除 异常 等。 3）修改描述 22 处。比如， 魔法值 的示例 代码 、ScheduledThreadPool 问题 等。 4）修正 嵩山 版中部分 代码 格式错误和描述错误。

附2：专有名词解释

1. POJO （Plain Ordinary Java Object ）：在本规约中 ，POJO 专指只有 setter / getter / toString 的简单类 ，包括 DO / DTO / BO / VO 等。
2. DO（Data Object ）： 阿里巴巴专指数据库表一 一对应的 POJO 类。 此对象与数据库表结构 一 一对应 ，通过 DAO 层 向上传输数据源对象 。
3. PO（Persistent Object ）： 也指数据库表一 一对应的 POJO 类。 此对象与数据库表结构一 一对应 ，通过 DAO 层向上 传输数据源对象 。
4. DTO （Data Transfer Object ）：数据传输对象 ，Service 或Manager 向外传输的对象 。
5. BO（Business Object ）：业务对象 ，可以由 Service 层输出的封装业务逻辑的对象 。
6. Query ：数据查询对象 ，各层接收上层的查询请求 。注意超过 2个参数的查询封装 ，禁止使用 Map 类来传输 。
7. VO（View Object ）： 显示层对象 ，通常是 Web 向模板渲染引擎层传输的对象 。
8. CAS （Compare And Swap ） ：解决多线程并行情况下使用锁造成性能损耗的一种机制，这是硬件实现的原子操作 。 CAS 操作包含三个操作数 ：内存位置 、预期原值和新值 。如果内存位置的值与预期原值相匹配 ，那么处理器会自动将该 位置值更新为新值 。否则 ，处理器不做任何操作 。
9. GAV （GroupId 、ArtifactId 、Version ）：Maven 坐标，是用来唯一标识 jar包。
10. OOP （Object Oriented Programming ）：本文泛指类 、对象的编程处理方式。
11. AQS （AbstractQueuedSynchronizer ）：利用先进先出队列实现的底层同步工具类，它是很多上层同步实现类的基 础，比如 ： ReentrantLock 、CountDownLatch 、 Semaphore 等，它们通过继承 AQS 实现其模版方法 ，然后将 AQS 子类作为同步组件的内部类 ，通常命名为 Sync 。
12. ORM （Object Relation Mapping ）：对象关系映射，对象领域模型与底层数据之间的转换，本文泛指 iBATIS ， mybatis 等框架 。
13. NPE （java.lang.NullPointerException ）：空指针异常。
14. OOM （Out Of Memory ）：源于 java.lang.OutOfMemoryError ，当 JVM 没有足够的内存来为对象分配空间并且垃 圾回收器也无法回收空间时 ，系统出现的严重状况 。
15. GMT （Greenwich Mean Time ）：指位于英国伦敦郊区的皇家格林尼治天文台的标准时间，因为本初子午线被定义 在通过那里的经线。地球每天的自转是有些不规则的，而且正在缓慢减速，现在的标准时间是协调世界时（ UTC ）， 它由原子钟提供。
16. 一方库 ：本工程内 部子项目模块依赖的库（ jar包）。
17. 二方库 ：公司内部发布到中央仓库，可供公司内部其它应用依赖的库（ jar包）。
18. 三方库 ：公司之外的开源库（ jar包）。

附3：错误码列表 错误码 中文描述 说明 0000 0 一切 ok 正确执行后的返回 A0001 用户端错误 一级宏观错误码 A0100 用户注册错误 二级宏观错误码 A0101 用户未同意隐私协议 A0102 注册国家或地区受限 A0110 用户名校验失败 A0111 用户名已存在 A0112 用户名包含敏感词 A0113 用户名包含特殊字符 A0120 密码校验失败 A0121 密码长度不够 A0122 密码强度不够 A0130 校验码输入错误 A0131 短信校验码输入错误 A0132 邮件校验码输入错误 A0133 语音校验码输入错误 A0140 用户证件异常 A0141 用户证件类型未选择 A0142 大陆身份证编号校验非法 A0143 护照编号校验非法 A0144 军官证编号校验非法 A0150 用户基本信息校验失败 A0151 手机格式校验失败 A0152 地址格式校验失败 A0153 邮箱格式校验失败

A0200 用户登录异常 二级宏观错误码 A0201 用户账户不存在 A0202 用户账户被冻结 A0203 用户账户已作废 A0210 用户密码错误 A0211 用户输入密码错误次数超限 A0220 用户身份校验失败 A0221 用户指纹识别失败 A0222 用户面容识别失败 A0223 用户未获得第三方登录授权 A0230 用户登录已过期 A0240 用户验证码错误 A0241 用户验证码尝试次数超限 A0300 访问权限异常 二级宏观错误码 A0301 访问未授权 A0302 正在授权中 A0303 用户授权申请被拒绝 A0310 因访问对象隐私设置被拦截 A0311 授权已过期 A0312 无权限使用 API A0320 用户访问被拦截 A0321 黑名单用户 A0322 账号被冻结 A0323 非法 IP 地址 A0324 网关访问受限 A0325 地域黑名单 A0330 服务已欠费

A0340 用户签名异常 A0341 RSA 签名错误 A0400 用户请求参数错误 二级宏观错误码 A0401 包含非法恶意跳转链接 A0402 无效的用户输入 A0410 请求必填参数为空 A0411 用户订单号为空 A0412 订购数量为空 A0413 缺少时间戳参数 A0414 非法的时间戳参数 A0420 请求参数值超出允许的范围 A0421 参数格式不匹配 A0422 地址不在服务范围 A0423 时间不在服务范围 A0424 金额超出限制 A0425 数量超出限制 A0426 请求批量处理总个数超出限制 A0427 请求 JSON 解析失败 A0430 用户输入内容非法 A0431 包含违禁敏感词 A0432 图片包含违禁信息 A0433 文件侵犯版权 A0440 用户操作异常 A0441 用户支付超时 A0442 确认订单超时 A0443 订单已关闭 A0500 用户请求服务异常 二级宏观错误码

A0501 请求次数超出限制 A0502 请求并发数超出限制 A0503 用户操作请等待 A0504 WebSocket 连接异常 A0505 WebSocket 连接断开 A0506 用户重复请求 A0600 用户资源异常 二级宏观错误码 A0601 账户余额不足 A0602 用户磁盘空间不足 A0603 用户内存空间不足 A0604 用户 OSS 容量不足 A0605 用户配额已用光 蚂蚁森林浇水数或每天抽奖数 A0700 用户上传文件异常 二级宏观错误码 A0701 用户上传文件类型不匹配 A0702 用户上传文件太大 A0703 用户上传图片太大 A0704 用户上传视频太大 A0705 用户上传压缩文件太大 A0800 用户当前版本异常 二级宏观错误码 A0801 用户安装版本与系统不匹配 A0802 用户安装版本过低 A0803 用户安装版本过高 A0804 用户安装版本已过期 A0805 用户 API 请求版本不匹配 A0806 用户 API 请求版本过高 A0807 用户 API 请求版本过低 A0900 用户隐私未授权 二级宏观错误码

A0901 用户隐私未签署 A0902 用户摄像头未授权 A0903 用户相机未授权 A0904 用户图片库未授权 A0905 用户文件未授权 A0906 用户位置信息未授权 A0907 用户通讯录未授权 A1000 用户设备异常 二级宏观错误码 A1001 用户相机异常 A1002 用户麦克风异常 A1003 用户听筒异常 A1004 用户扬声器异常 A1005 用户 GPS 定位异常

B0001 系统执行出错 一级宏观错误码 B0100 系统执行超时 二级宏观错误码 B0101 系统订单处理超时 B0200 系统容灾功能被触发 二级宏观错误码 B0210 系统限流 B0220 系统功能降级 B0300 系统资源异常 二级宏观错误码 B0310 系统资源耗尽 B0311 系统磁盘空间耗尽 B0312 系统内存耗尽 B0313 文件句柄耗尽 B0314 系统连接池耗尽 B0315 系统线程池耗尽

B0320 系统资源访问异常 B0321 系统读取磁盘文件失败

C0001 调用第三方服务出错 C0100 中间件服务出错 一级宏观错误码 C0110 RPC 服务出错 二级宏观错误码 C0111 RPC 服务未找到 C0112 RPC 服务未注册 C0113 接口不存在 C0120 消息服务出错 C0121 消息投递出错 C0122 消息消费出错 C0123 消息订阅出错 C0124 消息分组未查到 C0130 缓存服务出错 C0131 key 长度超过限制 C0132 value 长度超过限制 C0133 存储容量已满 C0134 不支持的数据格式 C0140 配置服务出错 C0150 网络资源服务出错 C0151 VPN 服务出错 C0152 CDN 服务出错 C0153 域名解析服务出错 C0154 网关服务出错 C0200 第三方系统执行超时 二级宏观错误码 C0210 RPC 执行超时

C0220 消息投递超时 C0230 缓存服务超时 C0240 配置服务超时 C0250 数据库服务超时 C0300 数据库服务出错 二级宏观错误码 C0311 表不存在 C0312 列不存在 C0321 多表关联中存在多个相同名称的列 C0331 数据库死锁 C0341 主键冲突 C0400 第三方容灾系统被触发 二级宏观错误码 C0401 第三方系统限流 C0402 第三方功能降级 C0500 通知服务出错 二级宏观错误码 C0501 短信提醒服务失败 C0502 语音提醒服务失败 C0503 邮件提醒服务失败