CAP简介

CAP是一款基于.NET Core的分布式事务解决方案，它提供了AT和TCC两种分布式事务解决方案。应用程序可以使用CAP来发布事务消息，CAP将这些消息传递给订阅者进行处理。CAP的架构包括了Publisher（消息发布者）、Subscriber（消息订阅者）和Storage（消息存储器），以及2个用于消息传输的组件，Broker（消息队列）和Message Bus（消息总线）。CAP支持多种消息存储器实现，包括Redis、SqlServer、MySql、PostgreSQL和MongoDB等。它还提供了多种订阅者实现方式，包括事件处理器、Webhook和后台任务等。通过使用CAP，应用程序可以简化分布式事务的管理，提高系统的可靠性和性能。

CAP的使用场景

分布式事务管理：CAP支持AT和TCC两种模式，可以帮助应用程序实现分布式事务的管理，提高系统的可靠性和性能。
微服务架构：CAP可以帮助微服务架构中的应用程序实现服务间的解耦和数据一致性，提高应用程序的可扩展性和可维护性。
队列处理：CAP提供了消息队列和总线等组件，可以帮助应用程序处理大量异步消息，提高系统的吞吐量和响应速度。
事件驱动架构：CAP支持发布/订阅模式，可以帮助应用程序实现事件驱动架构，提高应用程序的敏捷性和灵活性。

CAP框架构建分布式事务解决方案

CAP框架构建分布式事务解决方案的基本思路是：将分布式事务拆分成多个本地事务，通过消息队列实现最终一致性。实现的具体步骤如下：

1. 提交分布式事务时，CAP根据业务需求将分布式事务拆分成多个本地事务，并且为每个本地事务生成唯一标识ID。

2. 本地事务在执行过程中，将事务日志以消息的形式发布到消息队列中，并且消息中包含了该本地事务的唯一标识ID和执行状态信息（如成功或失败等）。

3. 订阅者从消息队列中获取消息并消费，如果该本地事务的所有消息已全部消费，则认为整个分布式事务已完成。

4. 如果某一个本地事务失败，CAP框架会自动进行事务回滚操作，以保证整个分布式事务的一致性。

在这个过程中，CAP框架提供了AT和TCC两种分布式事务解决方案：

- AT（Application Transaction）是应用层面的分布式事务解决方案，它利用数据库的本地事务特性，实现分布式事务的一致性。当分布式事务提交时，CAP框架会开启数据库的本地事务，如果所有本地事务都执行成功，那么提交事务，否则回滚事务。

- TCC（Try-Confirm-Cancel）是一种基于补偿机制的分布式事务解决方案。它将分布式事务分解成try、confirm、cancel三个步骤，通过预留资源和补偿操作来保证整个分布式事务的一致性。

CAP框架构建事件总线

CAP框架不仅作为分布式事务解决方案，还可以作为事件总线，用于实现系统内部的消息通讯和异步处理。在CAP框架中，事件总线的实现基于发布-订阅模式，具有以下特点：

1. 多种消息存储器支持：CAP框架支持多种消息存储器，包括Redis、SqlServer、MySql、PostgreSQL和MongoDB等，用户可以根据自己的业务需求选择合适的存储器。

2. 多种订阅者实现方式: CAP框架提供多种订阅者实现方式，包括事件处理器、Webhook和后台任务等。用户可以根据自己的业务需求选择合适的订阅者实现方式。

3. 消息分组：CAP框架支持将消息分组，每个分组可以有不同的订阅者，从而实现更加精细化的消息路由和处理。

4. 可扩展性：CAP框架可以轻松地扩展服务容量，适应不同业务发展的需要。

作为事件总线，CAP框架提供了丰富的API和工具，例如Publisher、Subscriber、ICapSubscribe接口等，用户可以利用这些API和工具实现事件的发布和订阅，同时还可以使用CAP Inspector等工具对事件进行监控和调试，以便及时发现和解决问题。

技术架构

CAP是一款基于.NET Core的分布式事务解决方案，使用了以下技术：

- ASP.NET Core：用于实现Web API。

- Entity Framework Core：用于操作数据库。

- RabbitMQ或Kafka：用于消息传递。

- Consul或Zookeeper：用于服务注册和发现。

- Redis或Microsoft SQL Server：用于缓存数据和存储消息状态。

下图展示了CAP架构图：

上图列出了CAP的3个组件，包括Publisher（消息发布者）、Subscriber（消息订阅者）和Storage（消息存储器），以及2个用于消息传输的组件，Broker（消息队列）和Message Bus（消息总线）。

Publisher用于发布消息到Broker中，并记录消息的状态。Subscriber从Broker中订阅消息，并处理消息。Storage用于持久化消息状态。Broker用于传输消息，Message Bus则用于连接多个CAP实例。

模块设计

CAP基于分布式事务模型进行设计，包括以下模块：

- 事务发布者：用于发布事务消息。

- 事务订阅者：用于订阅和处理事务消息。

- 事务状态存储器：用于存储事务状态，以便消息能够被正确处理。

- 事件发布者：用于发布事件消息。

- 事件订阅者：用于订阅和处理事件消息。

- 命令发布者：用于发布命令消息。

- 命令订阅者：用于订阅和处理命令消息。

下面将对每个模块进行详细分析，并给出示例代码。

事务发布者

事务发布者用于发布事务消息，包括了AT（自动提交）和TCC（两阶段）两种模式。在AT模式下，发布者将所有的业务操作作为一个整体进行提交，如果其中某个环节失败，则会回滚整个事务。在TCC模式下，发布者将所有的业务操作分为Try、Confirm和Cancel三个阶段，并将每个阶段的操作记录下来，在所有阶段操作都成功后进行提交，如果其中某个阶段失败，则会执行事务的回滚操作。

以下是一个使用AT模式的事务发布者示例：

[Route("api/[controller]")]
[ApiController]
public class OrderController : ControllerBase
{
    private readonly ICapPublisher _capPublisher;

    public OrderController(ICapPublisher capPublisher)
    {
        _capPublisher = capPublisher;
    }

    [HttpPost]
    public async Task<IActionResult> CreateOrder([FromBody] Order order)
    {
        using var transaction = await _capPublisher.BeginTransactionAsync();

        try
        {
            //执行业务操作1
            await _capPublisher.PublishAsync("order.create.step1", order);

            //执行业务操作2
            await _capPublisher.PublishAsync("order.create.step2", order);

            //提交事务
            await transaction.CommitAsync();

            return Ok();
        }
        catch (Exception ex)
        {
            await transaction.RollbackAsync();

            return BadRequest(ex.Message);
        }
    }   
}

在这个示例中，我们定义了一个名为OrderController的控制器，用于创建订单。在CreateOrder方法中，我们使用ICapPublisher接口的BeginTransactionAsync方法开始一个事务，然后依次执行业务操作1和业务操作2，并将订单信息作为参数发布到对应的主题中。最后，我们在try块中提交事务，并在catch块中回滚事务。

需要注意的是，我们在控制器中使用了ICapPublisher接口，它是CAP提供的用于发布消息的API，可以通过构造函数注入获取。

事务订阅者

事务订阅者用于订阅和处理事务消息，同样支持AT和TCC两种模式。在订阅事务消息时，订阅者需要实现IIntegrationEventHandler接口，并处理对应的消息。在AT模式下，订阅者只需要处理消息即可，如果其中某个环节失败，则事务会被回滚。在TCC模式下，订阅者需要实现ITransactionPreCommitHandler和ITransactionPostCommitHandler接口，并分别处理预提交和后提交阶段的操作。

以下是一个使用AT模式的事务订阅者示例：

public class OrderCreatedEventHandler : IIntegrationEventHandler<OrderCreatedEvent>
{
    private readonly ILogger<OrderCreatedEventHandler> _logger;
    private readonly IOrderRepository _orderRepository;

    public OrderCreatedEventHandler(ILogger<OrderCreatedEventHandler> logger, IOrderRepository orderRepository)
    {
        _logger = logger;
        _orderRepository = orderRepository;
    }

    public async Task HandleAsync(OrderCreatedEvent @event)
    {
        try
        {
            //执行业务操作
            await _orderRepository.CreateOrderAsync(@event.Order);

            _logger.LogInformation("Order created.");
        }
        catch (Exception ex)
        {
            _logger.LogError(ex, "Failed to create order.");

            throw;
        }
    }
}

在这个示例中，我们定义了一个名为OrderCreatedEventHandler的事件处理程序，用于处理订单创建事件。在HandleAsync方法中，我们调用OrderRepository的CreateOrderAsync方法来创建订单，并记录日志信息。需要注意的是，在处理过程中，如果出现异常，则会抛出异常并由CAP自动回滚事务。

事务状态存储器

事务状态存储器用于存储事务状态，以便保证消息能够被正确处理。CAP提供了多种事务状态存储器实现，包括Redis、SqlServer、MySql、PostgreSQL和MongoDB等。

以下是一个使用SqlServer事务状态存储器的示例：

services.AddCap(options =>
{
    options.UseSqlServer(Configuration.GetConnectionString("DefaultConnection"));
});

在这个示例中，我们通过调用UseSqlServer方法来启用CAP的SqlServer事务状态存储器，需要在appsettings.json中配置数据库连接字符串。

事件发布者

事件发布者用于发布事件消息，它支持异步和同步两种模式。在异步模式下，发布者将事件消息发布到Broker中，并立即返回，事件的后续处理则会被订阅者异步处理。在同步模式下，发布者将事件消息发布到Broker中，并等待订阅者处理完成后再返回。

以下是一个使用异步模式的事件发布者示例：

public class OrderService : IOrderService
{
    private readonly ICapPublisher _capPublisher;

    public OrderService(ICapPublisher capPublisher)
    {
        _capPublisher = capPublisher;
    }

    public async Task CreateOrderAsync(Order order)
    {
        //执行业务操作
        await _capPublisher.PublishAsync("order.created", new OrderCreatedEvent { Order = order });
    }
}

在这个示例中，我们定义了一个名为OrderService的服务类，用于创建订单。在CreateOrderAsync方法中，我们使用ICapPublisher接口的PublishAsync方法来发布订单创建事件，并将订单信息作为参数传递给OrderCreatedEvent。

事件订阅者

事件订阅者用于订阅和处理事件消息，实现方式与事务订阅者类似。CAP框架提供了多种订阅者实现方式，包括事件处理器、Webhook和后台任务等。

以下是一个使用事件处理器的事件订阅者示例：

public class OrderCreatedEventHandler : ICapSubscribe
{
    private readonly ILogger<OrderCreatedEventHandler> _logger;
    private readonly IOrderRepository _orderRepository;

    public OrderCreatedEventHandler(ILogger<OrderCreatedEventHandler> logger, IOrderRepository orderRepository)
    {
        _logger = logger;
        _orderRepository = orderRepository;
    }

    [CapSubscribe("order.created")]
    public async Task HandleAsync(OrderCreatedEvent @event)
    {
        try
        {
            //执行业务操作
            await _orderRepository.CreateOrderAsync(@event.Order);

            _logger.LogInformation("Order created.");
        }
        catch (Exception ex)
        {
            _logger.LogError(ex, "Failed to create order.");

            throw;
        }
    }
}

在这个示例中，我们定义了一个名为OrderCreatedEventHandler的事件处理器，用于处理订单创建事件。我们通过CapSubscribe特性将事件处理程序与对应的主题进行绑定，以便CAP能够自动将事件消息推送到事件处理程序中进行处理。

需要注意的是，在使用订阅者时，我们需要考虑订阅者数量和消息处理效率，以充分发挥分布式事务的优势。

总结

总之，CAP框架不仅是一个分布式事务解决方案，还可以作为事件总线，用于实现系统内部的消息通讯和异步处理。由于CAP框架具有多种存储器支持、精细化的消息路由和处理、可扩展性等特点，因此在微服务或SOA系统中广泛应用。

官方文档：https://github.com/dotnetcore/CAP

CAP框架是如何构建分布式事务解决方案和事件总线

CAP简介

CAP的使用场景

CAP框架构建分布式事务解决方案

CAP框架构建事件总线

技术架构

模块设计

总结

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