【阅读笔记】Java 开发规范-之系统设计规约和Mysql设计规范

内容摘选自《阿里巴巴Java开发手册1.4.0》

1 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)也需要进行评审通过后上线。

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 User Case 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,并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,并且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. 【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。

反例:用户在淘宝付款过程中,银行扣款成功,发送给用户扣款成功短信,但是支付宝入款时由于断网演练产生异常,淘宝订单页面依然显示未付款,导致用户投诉。

8. 【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。

9. 【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。

10.【推荐】系统设计时,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。

11.【推荐】系统设计时,注意对扩展开放,对修改闭合。

说明:极端情况下,交付的代码都是不可修改的,同一业务域内的需求变化,通过模块或类的
扩展来实现。

12.【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,避免出现重复代码或重复配置的情况。

说明:随着代码的重复次数不断增加,维护成本指数级上升。

13.【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。

14.【参考】系统设计主要目的是明确需求、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,所以设计结果需要进行分类归档保存。

15.【参考】设计的本质就是识别和表达系统难点,找到系统的变化点,并隔离变化点。

说明:世间众多设计模式目的是相同的,即隔离系统变化点。

16.【参考】系统架构设计的目的:
  • 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规定的框架内继续演化。
  • 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。

2 MySQL 数据库

(一)建表规约

1. 【强制】表达是与否概念的字段,必须使用 is_xxx 的方式命名,数据类型是 unsigned tinyint

(1 表示是,0 表示否)。
说明:任何字段如果为非负数,必须是 unsigned。
注意:POJO 类中的任何布尔类型的变量,都不要加 is 前缀,所以,需要在设置
从 is_xxx 到 Xxx 的映射关系。数据库表示是与否的值,使用 tinyint 类型,坚持 is_xxx 的
命名方式是为了明确其取值含义与取值范围。
正例:表达逻辑删除的字段名 is_deleted,1 表示删除,0 表示未删除。

2. 【强制】表名、字段名必须使用小写字母或数字,禁止出现数字开头,禁止两个下划线中间只出现数字。数据库字段名的修改代价很大,因为无法进行预发布,所以字段名称需要慎重考虑。

说明:MySQL 在 Windows 下不区分大小写,但在 Linux 下默认是区分大小写。因此,数据库名、
表名、字段名,都不允许出现任何大写字母,避免节外生枝。
正例:aliyun_admin,rdc_config,level3_name
反例:AliyunAdmin,rdcConfig,level_3_name

3. 【强制】表名不使用复数名词。

说明:表名应该仅仅表示表里面的实体内容,不应该表示实体数量,对应于 DO 类名也是单数形式,符合表达习惯。

4. 【强制】禁用保留字,如 desc、range、match、delayed 等,请参考 MySQL 官方保留字。

5. 【强制】主键索引名为 pk_字段名;唯一索引名为 uk_字段名;普通索引名则为 idx_字段名。

说明:pk_ 即 primary key;uk_ 即 unique key;idx_ 即 index 的简称。

6. 【强制】小数类型为 decimal,禁止使用 float 和 double。

说明:float 和 double 在存储的时候,存在精度损失的问题,很可能在值的比较时,得到不正确的结果。如果存储的数据范围超过 decimal 的范围,建议将数据拆成整数和小数分开存储。

7. 【强制】如果存储的字符串长度几乎相等,使用 char 定长字符串类型。
8. 【强制】varchar 是可变长字符串,不预先分配存储空间,长度不要超过 5000,如果存储长

度大于此值,定义字段类型为 text,独立出来一张表,用主键来对应,避免影响其它字段索引效率。

9. 【强制】表必备三字段:id, gmt_create, gmt_modified。

说明:其中 id 必为主键,类型为 bigint unsigned、单表时自增、步长为 1。gmt_create,gmt_modified 的类型均为 datetime 类型,前者现在时表示主动创建,后者过去分词表示被动更新。

10. 【推荐】表的命名最好是加上“业务名称_表的作用”。

正例:alipay_task / force_project / trade_config

11. 【推荐】库名与应用名称尽量一致。
12. 【推荐】如果修改字段含义或对字段表示的状态追加时,需要及时更新字段注释。
13. 【推荐】字段允许适当冗余,以提高查询性能,但必须考虑数据一致。冗余字段应遵循:

1)不是频繁修改的字段。
2)不是 varchar 超长字段,更不能是 text 字段。
正例:商品类目名称使用频率高,字段长度短,名称基本一成不变,可在相关联的表中冗余存
储类目名称,避免关联查询。

14. 【推荐】单表行数超过 500 万行或者单表容量超过 2GB,才推荐进行分库分表。

说明:如果预计三年后的数据量根本达不到这个级别,请不要在创建表时就分库分表。

15. 【参考】合适的字符存储长度,不但节约数据库表空间、节约索引存储,更重要的是提升检

索速度。
正例:如下表,其中无符号值可以避免误存负数,且扩大了表示范围。


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(二)索引规约

1. 【强制】业务上具有唯一特性的字段,即使是多个字段的组合,也必须建成唯一索引。

说明:不要以为唯一索引影响了 insert 速度,这个速度损耗可以忽略,但提高查找速度是明
显的;另外,即使在应用层做了非常完善的校验控制,只要没有唯一索引,根据墨菲定律,必
然有脏数据产生。

2. 【强制】超过三个表禁止 join。需要 join 的字段,数据类型必须绝对一致;多表关联查询时,保证被关联的字段需要有索引。

说明:即使双表 join 也要注意表索引、SQL 性能。

3. 【强制】在 varchar 字段上建立索引时,必须指定索引长度,没必要对全字段建立索引,根据

实际文本区分度决定索引长度即可。
说明:索引的长度与区分度是一对矛盾体,一般对字符串类型数据,长度为 20 的索引,区分度会高达 90%以上,可以使用 count(distinct left(列名, 索引长度))/count(*)的区分度
来确定。

4. 【强制】页面搜索严禁左模糊或者全模糊,如果需要请走搜索引擎来解决。

说明:索引文件具有 B-Tree 的最左前缀匹配特性,如果左边的值未确定,那么无法使用此索
引。

5. 【推荐】如果有 order by 的场景,请注意利用索引的有序性。order by 最后的字段是组合

索引的一部分,并且放在索引组合顺序的最后,避免出现 file_sort 的情况,影响查询性能。
正例:where a=? and b=? order by c; 索引:a_b_c
反例:索引中有范围查找,那么索引有序性无法利用,如:WHERE a>10 ORDER BY b; 索引
a_b 无法排序。

6. 【推荐】利用覆盖索引来进行查询操作,避免回表。

说明:如果一本书需要知道第 11 章是什么标题,会翻开第 11 章对应的那一页吗?目录浏览
一下就好,这个目录就是起到覆盖索引的作用。
正例:能够建立索引的种类分为主键索引、唯一索引、普通索引三种,而覆盖索引只是一种查
询的一种效果,用 explain 的结果,extra 列会出现:using index。

7. 【推荐】利用延迟关联或者子查询优化超多分页场景。

说明:MySQL 并不是跳过 offset 行,而是取 offset+N 行,然后返回放弃前 offset 行,返回
N 行,那当 offset 特别大的时候,效率就非常的低下,要么控制返回的总页数,要么对超过
特定阈值的页数进行 SQL 改写。
正例:先快速定位需要获取的 id 段,然后再关联:
SELECT a.* FROM 表 1 a, (select id from 表 1 where 条件 LIMIT 100000,20 ) b where a.id=b.id

8. 【推荐】SQL 性能优化的目标:至少要达到 range 级别,要求是 ref 级别,如果可以是 consts最好。

说明:
1)consts 单表中最多只有一个匹配行(主键或者唯一索引),在优化阶段即可读取到数据。
2)ref 指的是使用普通的索引(normal index)。
3)range 对索引进行范围检索。
反例:explain 表的结果,type=index,索引物理文件全扫描,速度非常慢,这个 index 级
别比较 range 还低,与全表扫描是小巫见大巫。

9. 【推荐】建组合索引的时候,区分度最高的在最左边。

正例:如果 where a=? and b=? ,如果 a 列的几乎接近于唯一值,那么只需要单建 idx_a
索引即可。
说明:存在非等号和等号混合时,在建索引时,请把等号条件的列前置。如:where c>? and=? 那么即使 c 的区分度更高,也必须把 d 放在索引的最前列,即索引idx_d_c。

10. 【推荐】防止因字段类型不同造成的隐式转换,导致索引失效。
11. 【参考】创建索引时避免有如下极端误解:

1)宁滥勿缺。认为一个查询就需要建一个索引。
2)宁缺勿滥。认为索引会消耗空间、严重拖慢更新和新增速度。
3)抵制惟一索引。认为业务的惟一性一律需要在应用层通过“先查后插”方式解决。

(三)SQL 语句

1. 【强制】不要使用 count(列名)或 count(常量)来替代 count(),count()是 SQL92 定义的

标准统计行数的语法,跟数据库无关,跟 NULL 和非 NULL 无关。
说明:count(*)会统计值为 NULL 的行,而 count(列名)不会统计此列为 NULL 值的行。

2. 【强制】count(distinct col) 计算该列除 NULL 之外的不重复行数,注意 count(distinct,col1, col2) 如果其中一列全为 NULL,那么即使另一列有不同的值,也返回为 0。
3. 【强制】当某一列的值全是 NULL 时,count(col)的返回结果为 0,但 sum(col)的返回结果为

NULL,因此使用 sum()时需注意 NPE 问题。
正例:可以使用如下方式来避免 sum 的 NPE 问题:SELECT IF(ISNULL(SUM(g)),0,SUM(g))
FROM table;

4. 【强制】使用 ISNULL()来判断是否为 NULL 值。

说明:NULL 与任何值的直接比较都为 NULL。
1) NULL<>NULL 的返回结果是 NULL,而不是 false。
2) NULL=NULL 的返回结果是 NULL,而不是 true。
3) NULL<>1 的返回结果是 NULL,而不是 true。

5. 【强制】在代码中写分页查询逻辑时,若 count 为 0 应直接返回,避免执行后面的分页语句。
6. 【强制】不得使用外键与级联,一切外键概念必须在应用层解决。

说明:以学生和成绩的关系为例,学生表中的 student_id是主键,那么成绩表中的 student_id
则为外键。如果更新学生表中的 student_id,同时触发成绩表中的 student_id 更新,即为级联更新。外键与级联更新适用于单机低并发,不适合分布式、高并发集群;级联更新是强阻塞,存在数据库更新风暴的风险;外键影响数据库的插入速度。

7. 【强制】禁止使用存储过程,存储过程难以调试和扩展,更没有移植性。
8. 【强制】数据订正(特别是删除、修改记录操作)时,要先 select,避免出现误删除,确认无误才能执行更新语句。
9. 【推荐】in 操作能避免则避免,若实在避免不了,需要仔细评估 in 后边的集合元素数量,控制在 1000 个之内。
10. 【参考】如果有国际化需要,所有的字符存储与表示,均以 utf-8 编码,注意字符统计函数的区别。

说明:
SELECT LENGTH("轻松工作"); 返回为 12
SELECT CHARACTER_LENGTH("轻松工作"); 返回为 4
如果需要存储表情,那么选择 utf8mb4 来进行存储,注意它与 utf-8 编码的区别。

11. 【参考】TRUNCATE TABLE 比 DELETE 速度快,且使用的系统和事务日志资源少,但 TRUNCATE无事务且不触发 trigger,有可能造成事故,故不建议在开发代码中使用此语句。

说明:TRUNCATE TABLE 在功能上与不带 WHERE 子句的 DELETE 语句相同。

(四)ORM 映射

1. 【强制】在表查询中,一律不要使用 * 作为查询的字段列表,需要哪些字段必须明确写明。

说明:1)增加查询分析器解析成本。2)增减字段容易与 resultMap 配置不一致。3)无用字段增加网络消耗,尤其是 text 类型的字段。

2. 【强制】POJO 类的布尔属性不能加 is,而数据库字段必须加 is_,要求在 resultMap 中进行

字段与属性之间的映射。
说明:参见定义 POJO 类以及数据库字段定义规定,在中增加映射,是必须的。
在 MyBatis Generator 生成的代码中,需要进行对应的修改。

3. 【强制】不要用 resultClass 当返回参数,即使所有类属性名与数据库字段一一对应,也需

要定义;反过来,每一个表也必然有一个 POJO 类与之对应。
说明:配置映射关系,使字段与 DO 类解耦,方便维护。

4. 【强制】sql.xml 配置参数使用:#{},#param# 不要使用${} 此种方式容易出现 SQL 注入。
5. 【强制】iBATIS 自带的 queryForList(String statementName,int start,int size)不推荐使用。

说明:其实现方式是在数据库取到statementName对应的SQL语句的所有记录,再通过subList取 start,size 的子集合。
正例:Map map = new HashMap<>();
map.put("start", start);
map.put("size", size);

6. 【强制】不允许直接拿 HashMap 与 Hashtable 作为查询结果集的输出。

说明:resultClass=”Hashtable”,会置入字段名和属性值,但是值的类型不可控。

7. 【强制】更新数据表记录时,必须同时更新记录对应的 gmt_modified 字段值为当前时间。
8. 【推荐】不要写一个大而全的数据更新接口。传入为 POJO 类,不管是不是自己的目标更新字

段,都进行 update table set c1=value1,c2=value2,c3=value3; 这是不对的。执行 SQL
时,不要更新无改动的字段,一是易出错;二是效率低;三是增加 binlog 存储。

9. 【参考】@Transactional 事务不要滥用。事务会影响数据库的 QPS,另外使用事务的地方需要考虑各方面的回滚方案,包括缓存回滚、搜索引擎回滚、消息补偿、统计修正等。
10. 【参考】中的 compareValue 是与属性值对比的常量,一般是数字,表示相等时带

上此条件;表示不为空且不为 null 时执行;表示不为 null 值时
执行。

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