dramaling-app/docs/technical/tech-stack-decision.md

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# 技術選型決策文檔
## 概述
基於 Drama Ling 應用的功能需求、效能要求和團隊技術能力,制定完整的技術棧選型方案。
## 技術選型原則
### 決策考量因素
- [ ] **學習曲線**: 團隊上手難度和開發效率
- [ ] **生態系統**: 社群支援和第三方套件豐富度
- [ ] **效能表現**: 應用效能和可擴展性需求
- [ ] **維護成本**: 長期維護和升級的成本考量
- [ ] **團隊熟悉度**: 現有團隊的技術背景和經驗
### 架構設計原則
- [ ] **微服務架構**: 依功能模組拆分服務,便於擴展和維護
- [ ] **前後端分離**: API優先設計支援多平台客戶端
- [ ] **雲原生設計**: 充分利用雲端服務,提高可靠性和擴展性
- [ ] **容器化部署**: 使用Docker進行一致性部署
- [ ] **持續集成**: 自動化測試和部署流程
## 前端技術棧
### 移動應用開發
#### Flutter (選定方案)
**選擇理由:**
- [ ] **跨平台優勢**: 一套Dart代碼支援iOS和Android
- [ ] **原生效能**: 直接編譯為原生代碼,效能優異
- [ ] **UI一致性**: 統一的Material Design和Cupertino風格
- [ ] **熱重載**: 快速開發和調試體驗
- [ ] **Google支持**: 持續更新和長期支援保證
**技術組合:**
```yaml
framework: "Flutter 3.16+"
language: "Dart 3.0+"
state_management: "Riverpod / BLoC"
navigation: "Go Router"
local_storage: "Hive / Isar"
networking: "Dio + Retrofit"
ui_components: "Material 3 + Custom Components"
animations: "Flutter Animations API"
audio_handling: "Just Audio / Audio Players"
testing: "Flutter Test + Integration Test"
build_runner: "Build Runner (code generation)"
```
**開發優勢:**
- [ ] **熱重載**: 毫秒級UI更新提升開發效率
- [ ] **豐富Widget**: 內建豐富UI組件快速構建界面
- [ ] **效能監控**: 內建效能分析工具
- [ ] **CI/CD友好**: 命令列工具支援自動化建構
### 網頁應用開發
#### Next.js (推薦選項)
**選擇理由:**
- [ ] **全端框架**: 支援SSR、SSG和API Routes
- [ ] **效能優化**: 自動代碼分割和圖片最佳化
- [ ] **SEO友好**: 伺服器端渲染提升SEO表現
- [ ] **開發體驗**: 熱重載和豐富的開發工具
- [ ] **部署簡單**: Vercel無縫部署體驗
**技術組合:**
```json
{
"framework": "Next.js 13+ (App Router)",
"language": "TypeScript",
"styling": "Tailwind CSS + Headless UI",
"state_management": "Zustand / Redux Toolkit",
"data_fetching": "SWR / TanStack Query",
"authentication": "NextAuth.js",
"testing": "Jest + Testing Library",
"linting": "ESLint + Prettier"
}
```
## 後端技術棧
### 應用服務框架
#### .NET Core (選定方案)
**選擇理由:**
- [ ] **高效能**: 出色的效能表現特別適合API服務
- [ ] **跨平台**: 支援Windows、Linux、macOS部署
- [ ] **強型別**: C#強型別系統,減少執行時錯誤
- [ ] **生態成熟**: 豐富的NuGet套件生態系統
- [ ] **企業級**: 微軟支援,適合長期維護
**技術組合:**
```yaml
framework: ".NET 8"
language: "C# 12"
web_framework: "ASP.NET Core Web API"
orm: "Entity Framework Core"
authentication: "ASP.NET Core Identity + JWT"
validation: "FluentValidation"
documentation: "Swagger/OpenAPI (Swashbuckle)"
testing: "xUnit + Moq + FluentAssertions"
dependency_injection: "內建DI Container"
logging: "ILogger + Serilog"
caching: "IMemoryCache + Redis"
background_services: "Hosted Services + Hangfire"
```
**架構優勢:**
- [ ] **內建DI**: 強大的依賴注入容器
- [ ] **中介軟體**: 靈活的請求處理管道
- [ ] **配置系統**: 強大的配置管理機制
- [ ] **健康檢查**: 內建服務健康檢查
- [ ] **API版本控制**: 原生支援API版本管理
#### 替代方案比較
**Node.js + Express/Fastify**
- 優點: JavaScript生態豐富快速開發
- 缺點: 弱型別,大型專案維護困難
**Python + FastAPI**
- 優點: AI/ML整合容易自動API文檔
- 缺點: 效能相對較低GIL限制
### 資料庫選型
#### PostgreSQL 15+ (主資料庫)
**選擇理由:**
- [ ] **功能完整**: 支援JSON、全文檢索、空間資料
- [ ] **ACID保證**: 強一致性保證資料完整性
- [ ] **擴展性**: 支援水平和垂直擴展
- [ ] **開源免費**: 無授權費用,社群支援強
- [ ] **生態豐富**: 大量擴展套件和工具
**配置:**
```yaml
postgresql:
version: "15.4"
extensions:
- pg_trgm # 模糊搜尋
- pg_stat_statements # 效能監控
- pgcrypto # 加密功能
connection_pooling: "PgBouncer"
backup_strategy: "WAL-E / pgBackRest"
```
#### Redis 7+ (快取和會話)
**用途:**
- [ ] **應用快取**: API回應和查詢結果快取
- [ ] **會話存儲**: 用戶會話和JWT黑名單
- [ ] **排行榜**: 即時排行榜計算和存儲
- [ ] **任務佇列**: 背景任務處理
- [ ] **即時通訊**: WebSocket會話管理
## AI和機器學習服務
### AI服務整合策略
#### OpenAI GPT-4 (主要AI服務)
**應用場景:**
- [ ] **對話分析**: 語法、語意、流暢度評分
- [ ] **內容生成**: 對話建議和回覆範例
- [ ] **錯誤訂正**: 語言錯誤檢測和修正建議
- [ ] **個人化推薦**: 學習內容推薦
**技術整合:**
```javascript
{
"provider": "OpenAI",
"models": {
"dialogue_analysis": "gpt-4-turbo",
"content_generation": "gpt-3.5-turbo",
"embedding": "text-embedding-ada-002"
},
"backup_provider": "Anthropic Claude-3",
"rate_limiting": "tiktoken + custom limiter",
"cost_optimization": "caching + prompt optimization"
}
```
#### 語音處理服務
**語音轉文字 (STT):**
- 主選: Google Cloud Speech-to-Text
- 備選: Azure Speech Services
- 考量: 多語言支援、準確度、成本
**文字轉語音 (TTS):**
- 主選: ElevenLabs (自然度高)
- 備選: Google Cloud Text-to-Speech
- 考量: 語音品質、語言支援、API穩定性
### 本地化AI考量
```python
# 未來可考慮的本地模型
local_models = {
"grammar_checking": "LanguageTool API",
"pronunciation_scoring": "SpeechAce API",
"vocabulary_difficulty": "Custom trained model",
"content_classification": "Hugging Face Transformers"
}
```
## 雲端服務架構
### Amazon Web Services (推薦)
#### 核心服務配置
```yaml
# 應用服務
compute:
api_servers: "ECS Fargate"
background_jobs: "Lambda Functions"
load_balancer: "Application Load Balancer"
# 資料存儲
storage:
database: "RDS PostgreSQL Multi-AZ"
cache: "ElastiCache Redis"
files: "S3 + CloudFront CDN"
backups: "S3 Glacier"
# 網路與安全
networking:
vpc: "Custom VPC with private subnets"
security: "WAF + Shield + GuardDuty"
ssl: "ACM SSL Certificates"
# 監控與日誌
monitoring:
metrics: "CloudWatch"
logs: "CloudWatch Logs"
tracing: "X-Ray"
alerts: "SNS + CloudWatch Alarms"
```
#### 替代方案比較
**Google Cloud Platform**
- 優點: AI服務整合佳、BigQuery分析強
- 缺點: 服務相對較少、台灣資料中心限制
**Microsoft Azure**
- 優點: 企業客戶友好、Office整合
- 缺點: 學習曲線較陡、定價複雜
### CDN和媒體服務
#### CloudFront + S3
**媒體檔案處理:**
- [ ] **音頻檔案**: 對話範例、發音示範
- [ ] **圖片資源**: 場景圖片、用戶頭像
- [ ] **影片內容**: 教學影片、文化介紹
- [ ] **靜態資源**: CSS、JavaScript、字體檔案
**優化策略:**
```yaml
cdn_config:
cache_behaviors:
- path: "/api/*"
cache_policy: "CachingDisabled"
- path: "/assets/*"
cache_policy: "CachingOptimized"
compress: true
security:
- origin_access_identity: true
- signed_urls: true # 付費內容保護
```
## 開發工具鏈
### 版本控制和CI/CD
#### GitHub + GitHub Actions
**工作流程:**
```yaml
# .github/workflows/main.yml
name: CI/CD Pipeline
on: [push, pull_request]
jobs:
test:
runs-on: ubuntu-latest
steps:
- uses: actions/checkout@v3
- uses: actions/setup-node@v3
- run: npm ci
- run: npm run test
- run: npm run lint
deploy:
if: github.ref == 'refs/heads/main'
needs: test
runs-on: ubuntu-latest
steps:
- name: Deploy to AWS
run: |
# 部署邏輯
```
### 監控和日誌
#### 應用監控堆疊
```yaml
monitoring_stack:
apm: "New Relic / Datadog"
error_tracking: "Sentry"
uptime_monitoring: "Pingdom / StatusCake"
log_aggregation: "ELK Stack / Fluentd"
metrics: "Prometheus + Grafana (自建)"
```
#### 關鍵指標追蹤
- [ ] **API效能**: 回應時間、吞吐量、錯誤率
- [ ] **用戶體驗**: 頁面載入時間、應用崩潰率
- [ ] **業務指標**: 活躍用戶、學習完成率、付費轉換
- [ ] **基礎設施**: CPU、記憶體、網路、磁碟使用率
### 安全性工具
#### 安全掃描和檢測
```yaml
security_tools:
dependency_scanning: "Snyk / GitHub Dependabot"
code_scanning: "SonarQube / CodeQL"
container_scanning: "Trivy / Clair"
secret_detection: "GitGuardian / TruffleHog"
penetration_testing: "OWASP ZAP"
```
## 第三方服務整合
### 支付服務
#### Stripe (國際用戶)
```javascript
const stripe_config = {
subscription_management: "Stripe Billing",
payment_methods: ["card", "apple_pay", "google_pay"],
webhooks: "subscription lifecycle events",
fraud_detection: "Stripe Radar",
local_payment_methods: {
"taiwan": ["card", "bank_transfer"],
"global": ["card", "digital_wallets"]
}
}
```
#### 藍新金流 (台灣用戶)
- 信用卡收單
- ATM轉帳
- 超商代碼繳費
- LINE Pay / 街口支付
### 推播通知服務
#### Firebase Cloud Messaging
```yaml
push_notifications:
service: "Firebase Cloud Messaging"
features:
- cross_platform: true
- topic_based: true # 學習提醒、系統公告
- personalized: true # 個人化推薦
integration:
- react_native: "@react-native-firebase/messaging"
- backend: "firebase-admin SDK"
```
### 客服系統
#### Intercom / Zendesk
- [ ] **即時聊天**: 應用內客服聊天
- [ ] **幫助中心**: 自助服務文檔
- [ ] **工單系統**: 問題追蹤和處理
- [ ] **知識庫**: 常見問題和解答
## 開發環境配置
### 本地開發環境
#### Docker Compose 設定
```yaml
# docker-compose.dev.yml
version: '3.8'
services:
postgres:
image: postgres:15
environment:
POSTGRES_DB: dramaling_dev
POSTGRES_USER: dev
POSTGRES_PASSWORD: dev123
ports:
- "5432:5432"
redis:
image: redis:7-alpine
ports:
- "6379:6379"
api:
build: ./backend
ports:
- "3001:3001"
depends_on:
- postgres
- redis
volumes:
- ./backend:/app
```
### 測試環境
#### 自動化測試策略
```yaml
testing_pyramid:
unit_tests:
coverage_target: ">= 80%"
tools: "Jest + Testing Library"
integration_tests:
api_testing: "Supertest + Jest"
database_testing: "Test Containers"
e2e_tests:
mobile: "Detox"
web: "Cypress / Playwright"
performance_tests:
load_testing: "k6"
stress_testing: "Artillery"
```
## 成本估算和優化
### 基礎設施成本 (月費估算)
```yaml
aws_costs:
compute:
- ecs_fargate: "$200-500" # 2-4 tasks
- lambda: "$50-100" # background jobs
storage:
- rds_postgresql: "$150-300" # db.r5.large Multi-AZ
- elasticache_redis: "$100-200" # cache.r6g.large
- s3_storage: "$50-150" # media files + backups
networking:
- cloudfront_cdn: "$20-80" # data transfer
- load_balancer: "$25" # ALB
monitoring:
- cloudwatch: "$30-60" # logs + metrics
total_estimated: "$625-1415/month"
```
### 第三方服務成本
```yaml
third_party_costs:
openai_api: "$500-2000/month" # based on usage
stripe_processing: "2.9% + $0.30 per transaction"
firebase_messaging: "$0 (free tier sufficient initially)"
monitoring_tools: "$200-500/month"
```
### 成本優化策略
- [ ] **自動擴縮**: 基於負載自動調整資源
- [ ] **Spot實例**: 非關鍵服務使用Spot實例
- [ ] **資料生命週期**: 舊資料自動遷移到便宜存儲
- [ ] **CDN最佳化**: 壓縮和快取策略降低頻寬成本
- [ ] **API快取**: 減少AI API調用次數
## 效能和擴展性考量
### 效能目標
```yaml
performance_targets:
api_response_time:
p95: "< 200ms"
p99: "< 500ms"
mobile_app:
cold_start: "< 3s"
hot_start: "< 1s"
web_app:
first_contentful_paint: "< 1.5s"
largest_contentful_paint: "< 2.5s"
database:
query_time: "< 50ms (95th percentile)"
connection_time: "< 10ms"
```
### 擴展策略
```yaml
scaling_strategy:
horizontal_scaling:
- api_servers: "ECS Auto Scaling"
- database: "Read Replicas"
- cache: "Redis Cluster"
vertical_scaling:
- database: "Automated instance sizing"
- cache: "Memory optimization"
geographic_scaling:
- cdn: "Global edge locations"
- database: "Regional read replicas"
```
---
## 實施路徑和里程碑
### Phase 1: MVP (3個月)
- [ ] React Native基礎應用架構
- [ ] Node.js API服務
- [ ] PostgreSQL資料庫設計
- [ ] 基礎AI整合 (OpenAI)
- [ ] AWS基礎設施設置
### Phase 2: 完整功能 (6個月)
- [ ] 完整遊戲化系統
- [ ] 支付系統整合
- [ ] 進階AI功能
- [ ] 效能優化
- [ ] 監控和告警系統
### Phase 3: 規模化 (9-12個月)
- [ ] 多語言支援
- [ ] 企業功能
- [ ] 高可用架構
- [ ] 自動化維運
- [ ] 資料分析平台
---
## 風險評估與緩解
### 技術風險
| 風險項目 | 機率 | 影響 | 緩解策略 |
|---------|------|------|----------|
| AI API成本過高 | 中 | 高 | 實施快取策略、成本監控 |
| 第三方服務中斷 | 低 | 高 | 多供應商策略、服務降級 |
| 資料庫效能瓶頸 | 中 | 中 | 讀寫分離、查詢優化 |
| 移動應用效能 | 中 | 中 | 效能測試、代碼優化 |
### 業務風險
| 風險項目 | 機率 | 影響 | 緩解策略 |
|---------|------|------|----------|
| 用戶增長超預期 | 低 | 高 | 自動擴縮、負載測試 |
| 競爭對手技術領先 | 中 | 中 | 快速迭代、技術創新 |
| 法規變化影響 | 低 | 中 | 合規審查、架構調整 |
---
## 待完成任務
### 高優先級
1. [ ] 確定最終技術棧組合和版本號
2. [ ] 建立開發環境的Docker配置
3. [ ] 設計CI/CD流程的詳細配置
4. [ ] 規劃第三方服務的整合時程
### 中優先級
1. [ ] 評估和選擇監控工具的具體方案
2. [ ] 設計資料庫連接池和快取策略
3. [ ] 規劃安全性測試和合規性檢查
4. [ ] 建立效能基準測試和優化流程
### 低優先級
1. [ ] 研究最新技術趨勢對架構的影響
2. [ ] 評估邊緣計算在AI推理中的應用
3. [ ] 探索微前端架構的可行性
4. [ ] 調研區塊鏈技術在學習認證中的應用
---
**最後更新**: 2024年9月5日
**負責人**: 待分配
**審查週期**: 每兩週檢討一次