Clean Architectures 101

Todo lo que necesitas saber sobre Clean Architectures (arquitecturas limpias)

Esquema Clean Architectures — Esquema de arquitectura limpia

Allá por el año 2012, Bob Martin acuñó el término de “Arquitectura Limpia” para referirse a aquellas arquitecturas de software que cumplen estos requisitos:

Son independientes del framework
La arquitectura no necesita que exista un framework por debajo para funcionar, nuestro código debería de poder portarse a otro framework y seguir funcionando. No quiere decir esto que nuestro código de infraestructura no requiera cambios.
Son testables
Las reglas de negocio de nuestro código deberían de ser testables (unitariamente al menos) sin depender de servidores web, bases de datos, interfaz de usuario o cualquier librería de terceros.
Son independientes de la capa de presentación (UI)
La capa de presentación o frontend debería de ser independiente del sistema, reemplazable y multimedia, es decir, debería de poder ser un entorno web, un entorno de consola, una app móvil, otra API o cualquier otro sistema que podamos imaginar.
Son independientes de la base de datos (DB)
Deberíamos de poder cambiar de MySQL a PostgreSQL, MongoDB o cualquier otro provider sin que esto afecte a nuestras reglas de negocio. No quiere decir esto que nuestro código de infraestructura no requiera cambios.
Son independientes de cualquier dependencia externa (third parties)
Todo es reemplazable, ninguna dependencia debería de ser fuerte. ¿No nos convence nuestra librería de UUIDs? Reemplazarla debería de ser trivial. ¿Cambiamos de ORM? La lógica de negocio no debería de notarlo.

La regla de dependencia

Veamos una versión simplificada del esquema de arriba:

Cada uno de los círculos concéntricos representa una capa, y esta capa a su vez es una barrera que sólo puede ser atravesada por sus capas superiores. De este modo:

Infraestructura puede acceder a Aplicación y a Dominio
Aplicación puede acceder a Dominio
Dominio sólo puede acceder a Dominio

Cuanto más hacia dentro penetramos en las capas, más nos adentramos en la lógica de negocio, las reglas y las políticas. Cuanto más hacia fuera nos movemos, más cerca estamos de los agentes externos o mecanismos (clientes web o mobile, servicios externos o APIs, servicios de infraestructura como bases de datos, sistemas de colas, etc).

Contenido de las capas

Cada una de estas capas contiene distintos elementos de nuestro código, vamos a hacer un pequeño repaso al contenido de cada una de ellas:

Dominio

Esta es la capa más cercana al negocio, por no decir que es el negocio en sí misma. En la capa de dominio es donde residen todas las piezas fundamentales que, además, servirán como lenguaje común para comunicarse entre las otras capas. Por ejemplo:

Entidades: modelos de datos con identidad propia, compuestos por Value Objects, que pueden ser anémicos o no.
Value Objects: piezas fundamentales para modelar entidades o agregados. Los value objects representan elementos básicos de nuestro dominio, como pueden ser el id de un usuario, su nombre, su correo… estas diminutas clases contienen la lógica de validación de sus valores, no tienen entidad propia y se comparan por valor, como una primitiva más.
Servicios: son pequeñas clases que ejecutan una acción, como puede ser recuperar un usuario de la base de datos, construir la entidad y devolverla o devolver un NullObject si no existe. Estos servicios se pueden usar solos o combinados en los distintos casos de uso.
Eventos: los eventos de dominio son la forma más eficaz de comunicarse en dirección contraria a la de la regla de dependencia. Si una acción de dominio requiere disparar otro caso de uso de la capa de aplicación, será como reacción a un evento.
Excepciones: clases que representan errores comunes que se producen en nuestra aplicación. “Usuario no encontrado”, “Dinero insuficiente”, “El valor no puede ser negativo…”, etc.
Contratos: por contratos, claro está, nos referimos a interfaces como pueden ser UserRepository, LogReporter, ExceptionTracker… etc. Es decir, contratos que se deberán de implementar en la capa de infraestructura. Por ejemplo: UserRepositoryMySQL, SumoLogicLogReporter o SentryExceptionTracker. Estos contratos son los que nos permitirán implementar inversión de dependencias y nos darán la capacidad de cambiar estas dependencias, facilitando por ejemplo la transición de MySQL a MongoDB, ya que la interfaz (contrato) será la misma (UserRepository), pero la implementación no (UserRepositoryMySQL → UserRepositoryMongo).

Aplicación

En esta capa residirán los casos de uso, es decir, los orquestadores que, haciendo uso de elementos de dominio como entidades, excepciones, servicios, value objects… los combinan para obtener una respuesta.

Aquí se pueden aplicar patrones como CQS y CQRS o simplemente casos de uso más simples.

Infraestructura

Aquí tenemos implementaciones de los distintos contratos que ha definido dominio. Esta es la capa que más puede variar su código a la hora de portar nuestro proyecto de un framework a otro o al cambiar de provider de base de datos o al cambiar una librería third party por otra.

Ejemplo de un flujo de aplicación

Veamos un ejemplo del flow de un endpoint:

Flujo de aplicacion — Flujo de aplicación con correspondencia de cada capa

En esta imagen podemos apreciar algunos de los componentes que intervienen en la ejecución de un endpoint, y he asociado cada color al de la capa que pertenece.

Controlador: aquí puede haber discrepancias y, en muchos casos, hay quien considera los controladores como parte de la capa de aplicación. Teóricamente es correcto, pero en la práctica nos encontramos con muchos frameworks que impiden que el controlador sea un elemento desacoplado, ya que tiene que heredar de ciertas clases para poder funcionar correctamente, así que en este ejemplo el controlador formará parte de la capa de infraestructura y lo consideraremos parte del framework.
Su misión en este caso es simplemente extraer los datos de la request, encapsular los datos en un DTO y pasárselo al caso de uso para que lo maneje. Una vez reciba la respuesta, se encargará de elegir la presentación adecuada y devolver la respuesta.
Caso de uso: esta es la parte de nuestro código que coordina la ejecución de la lógica de negocio. Puede incluir validaciones de los datos de entrada y la coordinación de distintos servicios de dominio para obtener la respuesta deseada, así como lanzar excepciones si se produce un error (esperado o inesperado).
Servicio. Aquí es donde vive la lógica de nuestra aplicación, donde se ejecutan las políticas que hemos definido y donde reside todo el conocimiento.
Como se puede apreciar, los servicios de dominio pueden requerir del uso de elementos de infraestructura, pero nunca de forma directa, ya que hacemos uso de la inversión de dependencias para lograrlo.

Implementaciones conocidas de Clean Architectures

Ahora que ya sabes un poco más sobre arquitecturas limpias puede que te pique la curiosidad y quieras implementarla en tus proyectos. ¿Por dónde deberías empezar?

Antes de nada lo más recomendable es que conozcas y domines algunas de las implementaciones más conocidas, así puedes decantarte por cuál se ajusta más a tu estilo, a tu lenguaje o a tu forma de pensar. Algunas de las implementaciones más conocidas son:

Hexagonal Architecture. De Alistair Cockburn.
Onion Architecture. De Jeffrey Palermo.
Screaming Architecture. De Bob Martin.
DCI. De James Coplien.
BCE. De Ivar Jacobson.

Puedes buscar más información sobre todas estas arquitecturas y aprender un poco más sobres sus principios y sus casos de uso, y no olvides estar atento a nuestro blog, porque trataremos muchas de ellas en próximos posts.