Clean Architecture: o que é, vantagens e como utilizar em aplicações na prática

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Ultimamente estamos ouvindo falar bastante sobre termos como "Clean Architecture", "Hexagonal Architecture", "SOLID", "DRY", "DDD", etc. Todos eles são princípios, práticas ou abordagens no mundo de desenvolvimento de software que, em essência, convergem para o objetivo de tornar o software mais robusto, escalável e flexível, deixando-o tolerante a mudanças, facilitando a implementação de novos requisitos para a evolução e manutenção do sistema.

Quando se fala em Clean Architecture temos algumas características como:

Arquitetura FOCADA nas regras de negócio: suas regras não devem conhecer o "mundo lá fora" (Frameworks, Ferramentas, Tecnologias, etc).
Inversão de dependências: Por exemplo, seu banco de dados deve depender das suas regras, e não suas regras do seu banco. Sua UI? Mesma coisa!
A melhor decisão é a que você pode tomar depois? Isso não é preguiça, é arquitetura incremental.
Regras de negócio devem ser 100% TESTÁVEIS e INDEPENDENTES!

O diagrama que utilizei na parte superior deste post, segundo Uncle Bob, é uma tentativa de integrar todos esses conceitos e boas práticas arquiteturas em uma única ideia.

Um sistema bem estruturado possui baixo acoplamento e alta coesão, portanto, uma das soluções encontradas é a divisão do sistema em camadas.

Surge então a Regra de Dependência que, acordo com a figura, nos mostra que a seta apenas segue para dentro, ou seja, a camada mais externa visualiza e utiliza a mais interna. O inverso não pode acontecer. Isso não faz com que o software fique dependente ou restritivo, muito pelo contrário, a aplicação dessa regra diminui as limitações do código o tornando organizado e acessível. Não ultrapassar essas barreiras é essencial para otimizar o funcionamento do sistema.

Entities

Na camada de entidades, deve ser alocada a lógica de negócio e as regras de alto nível. Essa camada pode ser usada por todas as outras, tendo em vista que possui regras mais gerais do software, ou seja, as entidades são usadas pelas classes mais externas.

Use Cases

Neste nível do software, cabe a aplicação das regras de negócio para cada caso. Estas são mais específicas e dizem respeito a validações por exemplo.

Interface Adapters

Esta camada tem uma função bem específica como todas as outras. Função esta que é converter as informações vindas das camadas internas (entidades+casos de uso) para o reconhecimento dos elementos pertencentes no próximo nível.

Frameworks and Drivers

Composta pelos elementos mais externos: Frameworks, Banco de dados, bibliotecas e derivações.

Aplicação prática

Para ilustrar como podemos aplicar o conceito de Clean Architecture na prática, trago aqui uma situação onde temos um projeto de API de cadastro utilizando a liguangem NodeJs e algumas bibliotecas como o Express, MongoDB, BCrypt para criptografia de senha e Validator para validar o e-mail recebido.

Sei que esse exemplo é de baixa complexidade, mas acredito que é suficiente para entender a abordagem proposta nesse post.

A imagem abaixo talvez represente a forma como geralmente estruturamos esse tipo de projeto quando não se conhece a abordagem arquitetural que estamos discutindo aqui.

Nesse cenário temos componentes como o SignUpController e SignUpRouter acloplados a biblioteca de terceiros, além de termos componentes que possuem muitas "responsabilidades". Se precisarmos em algum momento trocar o Express por outro framework, será necessário alterar todos os controllers.

Então para dar início a uma transformação na arquitetura do nosso sistema podemos iniciar focando em desacoplar nossos controllers do Express. Esse tipo de decisão em um cenário ideal deveria ser uma tarefa muito fácil. Mas aqui temos que essa biblioteca praticamente "toma conta" do sistema.

O SignUpController aponta para o Express por isso o primeiro passo seria usar o padrão de inversão de dependência (dependency inversion) para fazer com que o Express olhe para nossos controllers.

Para isso, podemos criar um adapter entre os dois que terá a tarefa de converter as interfaces do controller para a realidade do Express. Uma das particularidades do Express é que ele espera receber o (req, res) como parâmetros nas rotas definidas.

Também não podemos permitir que o adapter dependa diretamente do SignUpController. Devemos fazer com que ele possa adaptar qualquer controlador, assim, criamos uma camada Presentation e dentro dela uma interface Controller, que irá servir como um limite desta camada para fazer a inversão de dependência. O adapter precisa de qualquer classe que utilize a interface.
Com isso a dependência inverteu. Se eu precisar trocar, só altero o adapter.

Seguindo em frente, precisamos agora desacoplar a biblioteca para validar e-mail para que nosso presentation layer não dependa de um componente externo. Criamos um EmailValidatorAdapter semelhante ao adapter criado anteriormente.
Assim, em vez de o SignUpController depender diretamente desse adapter, definimos, ainda na camada de apresentação, uma nova interface EmailValidator que diz o que esse componente deve fazer e "alguém" de fora implementa a interface definida. Dessa forma desacoplamos e se outros controladores precisarem usar esse validador poderemos facilmente reutilizar o componente. Ainda temos o benefício de, se um dia optarmos por substituir essa biblioteca por uma regex por exemplo, alteraremos apenas um componente.

Podemos dizer que é nossa camada Utils que é mais genérica irá conter coisas que podem ser utilizadas em qualquer lugar.

Surge, então, a necessidade de uma camada de negócio que diga o que precisamos fazer. Pois para realizar um cadastro, precisamos salvar os dados no banco de dados, mas antes disso, queremos criptografar a senha do usuário.
Criamos então uma interface AddAccount que nada mais é do que a representação de uma camada de negócio da aplicação, a camada Domain. Essa camada não terá implementação, mas apenas protocolos que dizem o que nossa regra de negócio deve fazer.
Com isso, o SignUpController irá precisar de alguém que implemente essa interface para criar uma conta de usuário. Não importa se a implementação será com banco de dados, cache, ou dados "mockados", o que importa é que a implementação respeite a interface definida.

Assumindo que queremos a implementação da regra de negócio voltada para armazenamento em banco de dados, criaremos a Data layer que terá o componente DbAddAcccount.
Esse sim irá utilizar o BCrypt para fazer a criptografia da senha do usuário. Mas não queremos acoplá-los diretamente. Assim como antes, criaremos o BCryptAdapter para isolar os nossos componentes do BCrypt que uma biblioteca externa.
Ele ficará dentro da Infra layer, camada que terá implementações de interface voltadas para frameworks. E agora para realizar a inversão de dependência, criamos a interface Encrypter ainda na Data layer já que o DbAddAcccount precisa de alguém que saiba fazer criptografia e não ele mesmo saber como faz.
Com isso a dependência inverteu novamente. O Infra layer que aponta para o Data layer e não o Data layer apontando para o Infra.

Para finalizar temos o a dependência com o MongoDb. Criaremos o componente AddAccountMongoRepository que sabe usar o mongo e criaremos também a interface AddUserRepo pois outros componentes podem precisar de "alguém" que saiba inserir no banco de dados, não importa qual.
Inversão de dependência feita mais uma vez.

Com isso as bibliotecas de terceiros estão cada vez mais isoladas, cada vez mais na camada mais "fora" da nossa arquitetura. Se futuramente quisermos trocar MongoDB, vamos alterar apenas um componente.

Realizamos até aqui transformações, com a ajuda do padrão de projeto Adapter, que removem o acoplamento entre as camadas. Mas para conseguir ter uma solução completa e desacoplar nossas camadas precisamos acoplar uma delas, e esta será a Main layer.

Ela será responsável por criar instâncias de todos os objetos. Exemplo: Para criar a rota de signup precisamos do SignUpController, que por sua vez precisa de alguém que implemente a interface AddAccount. Mas que sua implementação não será instanciada no controller.
"Alguém" irá criar essa instância e injetará no controller. O Main layer fará a composição desses objetos através de outro design pattern, o Composite, e toda composição será feita em um lugar só.

Abaixo está o desenho final desse exemplo, destacando com cores para melhor visualização das camadas. Acredito que tenhamos chegado bem próximo de um desenho arquitetural bem estruturado com baixo acoplamento e alta coesão. Observa-se que as dependências externas estão sempre nas "pontas" e facilmente podemos troca-las sem afetar o resto do sistema.

Considerações Finais

As ideias propostas por Uncle Bob, padronizam o desenvolvimento de software moderno.
Nota-se que os métodos sugeridos, se aplicados de maneira correta, organizam o código, facilita o trabalho em equipe, e entre outros benefícios. Isso não quer dizer que o Clean Architecture é uma "bala de prata" para desenvolver softwares. Ressalto aqui que sua aplicação deve ser avaliada de acordo com o tipo de projeto e suas particularidades.