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feat: add hexagonal architecture SKILL. #1034
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| Original file line number | Diff line number | Diff line change | ||||||||||||||||||||
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| @@ -0,0 +1,276 @@ | ||||||||||||||||||||||
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| name: hexagonal-architecture | ||||||||||||||||||||||
| description: Design, implement, and refactor Ports & Adapters systems with clear domain boundaries, dependency inversion, and testable use-case orchestration across TypeScript, Java, Kotlin, and Go services. | ||||||||||||||||||||||
| origin: ECC | ||||||||||||||||||||||
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| # Hexagonal Architecture | ||||||||||||||||||||||
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| Hexagonal architecture (Ports and Adapters) keeps business logic independent from frameworks, transport, and persistence details. The core app depends on abstract ports, and adapters implement those ports at the edges. | ||||||||||||||||||||||
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| ## When to Use | ||||||||||||||||||||||
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| - Building new features where long-term maintainability and testability matter. | ||||||||||||||||||||||
| - Refactoring layered or framework-heavy code where domain logic is mixed with I/O concerns. | ||||||||||||||||||||||
| - Supporting multiple interfaces for the same use case (HTTP, CLI, queue workers, cron jobs). | ||||||||||||||||||||||
| - Replacing infrastructure (database, external APIs, message bus) without rewriting business rules. | ||||||||||||||||||||||
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| Use this skill when the request involves boundaries, domain-centric design, refactoring tightly coupled services, or decoupling application logic from specific libraries. | ||||||||||||||||||||||
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| ## Core Concepts | ||||||||||||||||||||||
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| - **Domain model**: Business rules and entities/value objects. No framework imports. | ||||||||||||||||||||||
| - **Use cases (application layer)**: Orchestrate domain behavior and workflow steps. | ||||||||||||||||||||||
| - **Inbound ports**: Contracts describing what the application can do (commands/queries/use-case interfaces). | ||||||||||||||||||||||
| - **Outbound ports**: Contracts for dependencies the application needs (repositories, gateways, event publishers, clock, UUID, etc.). | ||||||||||||||||||||||
| - **Adapters**: Infrastructure and delivery implementations of ports (HTTP controllers, DB repositories, queue consumers, SDK wrappers). | ||||||||||||||||||||||
| - **Composition root**: Single wiring location where concrete adapters are bound to use cases. | ||||||||||||||||||||||
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| Outbound port interfaces usually live in the application layer (or in domain only when the abstraction is truly domain-level), while infrastructure adapters implement them. | ||||||||||||||||||||||
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| Dependency direction is always inward: | ||||||||||||||||||||||
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| - Adapters -> application/domain | ||||||||||||||||||||||
| - Application -> port interfaces (inbound/outbound contracts) | ||||||||||||||||||||||
| - Domain -> domain-only abstractions (no framework or infrastructure dependencies) | ||||||||||||||||||||||
| - Domain -> nothing external | ||||||||||||||||||||||
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| ## How It Works | ||||||||||||||||||||||
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| ### Step 1: Model a use case boundary | ||||||||||||||||||||||
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| Define a single use case with a clear input and output DTO. Keep transport details (Express `req`, GraphQL `context`, job payload wrappers) outside this boundary. | ||||||||||||||||||||||
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| ### Step 2: Define outbound ports first | ||||||||||||||||||||||
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| Identify every side effect as a port: | ||||||||||||||||||||||
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| - persistence (`UserRepositoryPort`) | ||||||||||||||||||||||
| - external calls (`BillingGatewayPort`) | ||||||||||||||||||||||
| - cross-cutting (`LoggerPort`, `ClockPort`) | ||||||||||||||||||||||
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| Ports should model capabilities, not technologies. | ||||||||||||||||||||||
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| ### Step 3: Implement the use case with pure orchestration | ||||||||||||||||||||||
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| Use case class/function receives ports via constructor/arguments. It validates application-level invariants, coordinates domain rules, and returns plain data structures. | ||||||||||||||||||||||
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| ### Step 4: Build adapters at the edge | ||||||||||||||||||||||
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| - Inbound adapter converts protocol input to use-case input. | ||||||||||||||||||||||
| - Outbound adapter maps app contracts to concrete APIs/ORM/query builders. | ||||||||||||||||||||||
| - Mapping stays in adapters, not inside use cases. | ||||||||||||||||||||||
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| ### Step 5: Wire everything in a composition root | ||||||||||||||||||||||
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| Instantiate adapters, then inject them into use cases. Keep this wiring centralized to avoid hidden service-locator behavior. | ||||||||||||||||||||||
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| ### Step 6: Test per boundary | ||||||||||||||||||||||
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| - Unit test use cases with fake ports. | ||||||||||||||||||||||
| - Integration test adapters with real infra dependencies. | ||||||||||||||||||||||
| - E2E test user-facing flows through inbound adapters. | ||||||||||||||||||||||
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| ## Architecture Diagram | ||||||||||||||||||||||
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| ```mermaid | ||||||||||||||||||||||
| flowchart LR | ||||||||||||||||||||||
| Client["Client (HTTP/CLI/Worker)"] --> InboundAdapter["Inbound Adapter"] | ||||||||||||||||||||||
| InboundAdapter -->|"calls"| UseCase["UseCase (Application Layer)"] | ||||||||||||||||||||||
| UseCase -->|"uses"| OutboundPort["OutboundPort (Interface)"] | ||||||||||||||||||||||
| OutboundAdapter["Outbound Adapter"] -->|"implements"| OutboundPort | ||||||||||||||||||||||
| OutboundAdapter --> ExternalSystem["DB/API/Queue"] | ||||||||||||||||||||||
| UseCase --> DomainModel["DomainModel"] | ||||||||||||||||||||||
| ``` | ||||||||||||||||||||||
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| ## Suggested Module Layout | ||||||||||||||||||||||
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| Use feature-first organization with explicit boundaries: | ||||||||||||||||||||||
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| ```text | ||||||||||||||||||||||
| src/ | ||||||||||||||||||||||
| features/ | ||||||||||||||||||||||
| orders/ | ||||||||||||||||||||||
| domain/ | ||||||||||||||||||||||
| Order.ts | ||||||||||||||||||||||
| OrderPolicy.ts | ||||||||||||||||||||||
| application/ | ||||||||||||||||||||||
| ports/ | ||||||||||||||||||||||
| inbound/ | ||||||||||||||||||||||
| CreateOrder.ts | ||||||||||||||||||||||
| outbound/ | ||||||||||||||||||||||
| OrderRepositoryPort.ts | ||||||||||||||||||||||
| PaymentGatewayPort.ts | ||||||||||||||||||||||
| use-cases/ | ||||||||||||||||||||||
| CreateOrderUseCase.ts | ||||||||||||||||||||||
| adapters/ | ||||||||||||||||||||||
| inbound/ | ||||||||||||||||||||||
| http/ | ||||||||||||||||||||||
| createOrderRoute.ts | ||||||||||||||||||||||
| outbound/ | ||||||||||||||||||||||
| postgres/ | ||||||||||||||||||||||
| PostgresOrderRepository.ts | ||||||||||||||||||||||
| stripe/ | ||||||||||||||||||||||
| StripePaymentGateway.ts | ||||||||||||||||||||||
| composition/ | ||||||||||||||||||||||
| ordersContainer.ts | ||||||||||||||||||||||
| ``` | ||||||||||||||||||||||
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| ## TypeScript Example | ||||||||||||||||||||||
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| ### Port definitions | ||||||||||||||||||||||
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| ```typescript | ||||||||||||||||||||||
| export interface OrderRepositoryPort { | ||||||||||||||||||||||
| save(order: Order): Promise<void>; | ||||||||||||||||||||||
| findById(orderId: string): Promise<Order | null>; | ||||||||||||||||||||||
| } | ||||||||||||||||||||||
|
|
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| export interface PaymentGatewayPort { | ||||||||||||||||||||||
| authorize(input: { orderId: string; amountCents: number }): Promise<{ authorizationId: string }>; | ||||||||||||||||||||||
| } | ||||||||||||||||||||||
| ``` | ||||||||||||||||||||||
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| ### Use case | ||||||||||||||||||||||
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| ```typescript | ||||||||||||||||||||||
| type CreateOrderInput = { | ||||||||||||||||||||||
| orderId: string; | ||||||||||||||||||||||
| amountCents: number; | ||||||||||||||||||||||
| }; | ||||||||||||||||||||||
|
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| type CreateOrderOutput = { | ||||||||||||||||||||||
| orderId: string; | ||||||||||||||||||||||
| authorizationId: string; | ||||||||||||||||||||||
| }; | ||||||||||||||||||||||
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| export class CreateOrderUseCase { | ||||||||||||||||||||||
| constructor( | ||||||||||||||||||||||
| private readonly orderRepository: OrderRepositoryPort, | ||||||||||||||||||||||
| private readonly paymentGateway: PaymentGatewayPort | ||||||||||||||||||||||
| ) {} | ||||||||||||||||||||||
|
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| async execute(input: CreateOrderInput): Promise<CreateOrderOutput> { | ||||||||||||||||||||||
| const order = Order.create({ id: input.orderId, amountCents: input.amountCents }); | ||||||||||||||||||||||
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| const auth = await this.paymentGateway.authorize({ | ||||||||||||||||||||||
|
Contributor
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| orderId: order.id, | ||||||||||||||||||||||
| amountCents: order.amountCents, | ||||||||||||||||||||||
| }); | ||||||||||||||||||||||
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| // markAuthorized returns a new Order instance; it does not mutate in place. | ||||||||||||||||||||||
| const authorizedOrder = order.markAuthorized(auth.authorizationId); | ||||||||||||||||||||||
| await this.orderRepository.save(authorizedOrder); | ||||||||||||||||||||||
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| return { | ||||||||||||||||||||||
| orderId: order.id, | ||||||||||||||||||||||
| authorizationId: auth.authorizationId, | ||||||||||||||||||||||
| }; | ||||||||||||||||||||||
| } | ||||||||||||||||||||||
| } | ||||||||||||||||||||||
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Comment on lines
+165
to
+170
Contributor
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The
Suggested change
Note: If this suggestion doesn't match your team's coding style, reply to this and let me know. I'll remember it for next time! |
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| ``` | ||||||||||||||||||||||
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| ### Outbound adapter | ||||||||||||||||||||||
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| ```typescript | ||||||||||||||||||||||
| export class PostgresOrderRepository implements OrderRepositoryPort { | ||||||||||||||||||||||
| constructor(private readonly db: SqlClient) {} | ||||||||||||||||||||||
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| async save(order: Order): Promise<void> { | ||||||||||||||||||||||
| await this.db.query( | ||||||||||||||||||||||
| "insert into orders (id, amount_cents, status, authorization_id) values ($1, $2, $3, $4)", | ||||||||||||||||||||||
| [order.id, order.amountCents, order.status, order.authorizationId] | ||||||||||||||||||||||
| ); | ||||||||||||||||||||||
| } | ||||||||||||||||||||||
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| async findById(orderId: string): Promise<Order | null> { | ||||||||||||||||||||||
| const row = await this.db.oneOrNone("select * from orders where id = $1", [orderId]); | ||||||||||||||||||||||
| return row ? Order.rehydrate(row) : null; | ||||||||||||||||||||||
| } | ||||||||||||||||||||||
| } | ||||||||||||||||||||||
| ``` | ||||||||||||||||||||||
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| ### Composition root | ||||||||||||||||||||||
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| ```typescript | ||||||||||||||||||||||
| export const buildCreateOrderUseCase = (deps: { db: SqlClient; stripe: StripeClient }) => { | ||||||||||||||||||||||
| const orderRepository = new PostgresOrderRepository(deps.db); | ||||||||||||||||||||||
| const paymentGateway = new StripePaymentGateway(deps.stripe); | ||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||
| return new CreateOrderUseCase(orderRepository, paymentGateway); | ||||||||||||||||||||||
| }; | ||||||||||||||||||||||
| ``` | ||||||||||||||||||||||
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| ## Multi-Language Mapping | ||||||||||||||||||||||
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| Use the same boundary rules across ecosystems; only syntax and wiring style change. | ||||||||||||||||||||||
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| - **TypeScript/JavaScript** | ||||||||||||||||||||||
| - Ports: `application/ports/*` as interfaces/types. | ||||||||||||||||||||||
| - Use cases: classes/functions with constructor/argument injection. | ||||||||||||||||||||||
| - Adapters: `adapters/inbound/*`, `adapters/outbound/*`. | ||||||||||||||||||||||
| - Composition: explicit factory/container module (no hidden globals). | ||||||||||||||||||||||
| - **Java** | ||||||||||||||||||||||
| - Packages: `domain`, `application.port.in`, `application.port.out`, `application.usecase`, `adapter.in`, `adapter.out`. | ||||||||||||||||||||||
| - Ports: interfaces in `application.port.*`. | ||||||||||||||||||||||
| - Use cases: plain classes (Spring `@Service` is optional, not required). | ||||||||||||||||||||||
| - Composition: Spring config or manual wiring class; keep wiring out of domain/use-case classes. | ||||||||||||||||||||||
| - **Kotlin** | ||||||||||||||||||||||
| - Modules/packages mirror the Java split (`domain`, `application.port`, `application.usecase`, `adapter`). | ||||||||||||||||||||||
| - Ports: Kotlin interfaces. | ||||||||||||||||||||||
| - Use cases: classes with constructor injection (Koin/Dagger/Spring/manual). | ||||||||||||||||||||||
| - Composition: module definitions or dedicated composition functions; avoid service locator patterns. | ||||||||||||||||||||||
| - **Go** | ||||||||||||||||||||||
| - Packages: `internal/<feature>/domain`, `application`, `ports`, `adapters/inbound`, `adapters/outbound`. | ||||||||||||||||||||||
| - Ports: small interfaces owned by the consuming application package. | ||||||||||||||||||||||
| - Use cases: structs with interface fields plus explicit `New...` constructors. | ||||||||||||||||||||||
| - Composition: wire in `cmd/<app>/main.go` (or dedicated wiring package), keep constructors explicit. | ||||||||||||||||||||||
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| ## Anti-Patterns to Avoid | ||||||||||||||||||||||
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| - Domain entities importing ORM models, web framework types, or SDK clients. | ||||||||||||||||||||||
| - Use cases reading directly from `req`, `res`, or queue metadata. | ||||||||||||||||||||||
| - Returning database rows directly from use cases without domain/application mapping. | ||||||||||||||||||||||
| - Letting adapters call each other directly instead of flowing through use-case ports. | ||||||||||||||||||||||
| - Spreading dependency wiring across many files with hidden global singletons. | ||||||||||||||||||||||
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| ## Migration Playbook | ||||||||||||||||||||||
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| 1. Pick one vertical slice (single endpoint/job) with frequent change pain. | ||||||||||||||||||||||
| 2. Extract a use-case boundary with explicit input/output types. | ||||||||||||||||||||||
| 3. Introduce outbound ports around existing infrastructure calls. | ||||||||||||||||||||||
| 4. Move orchestration logic from controllers/services into the use case. | ||||||||||||||||||||||
| 5. Keep old adapters, but make them delegate to the new use case. | ||||||||||||||||||||||
| 6. Add tests around the new boundary (unit + adapter integration). | ||||||||||||||||||||||
| 7. Repeat slice-by-slice; avoid full rewrites. | ||||||||||||||||||||||
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| ### Refactoring Existing Systems | ||||||||||||||||||||||
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| - **Strangler approach**: keep current endpoints, route one use case at a time through new ports/adapters. | ||||||||||||||||||||||
| - **No big-bang rewrites**: migrate per feature slice and preserve behavior with characterization tests. | ||||||||||||||||||||||
| - **Facade first**: wrap legacy services behind outbound ports before replacing internals. | ||||||||||||||||||||||
| - **Composition freeze**: centralize wiring early so new dependencies do not leak into domain/use-case layers. | ||||||||||||||||||||||
| - **Slice selection rule**: prioritize high-churn, low-blast-radius flows first. | ||||||||||||||||||||||
| - **Rollback path**: keep a reversible toggle or route switch per migrated slice until production behavior is verified. | ||||||||||||||||||||||
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| ## Testing Guidance (Same Hexagonal Boundaries) | ||||||||||||||||||||||
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| - **Domain tests**: test entities/value objects as pure business rules (no mocks, no framework setup). | ||||||||||||||||||||||
| - **Use-case unit tests**: test orchestration with fakes/stubs for outbound ports; assert business outcomes and port interactions. | ||||||||||||||||||||||
| - **Outbound adapter contract tests**: define shared contract suites at port level and run them against each adapter implementation. | ||||||||||||||||||||||
| - **Inbound adapter tests**: verify protocol mapping (HTTP/CLI/queue payload to use-case input and output/error mapping back to protocol). | ||||||||||||||||||||||
| - **Adapter integration tests**: run against real infrastructure (DB/API/queue) for serialization, schema/query behavior, retries, and timeouts. | ||||||||||||||||||||||
| - **End-to-end tests**: cover critical user journeys through inbound adapter -> use case -> outbound adapter. | ||||||||||||||||||||||
| - **Refactor safety**: add characterization tests before extraction; keep them until new boundary behavior is stable and equivalent. | ||||||||||||||||||||||
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| ## Best Practices Checklist | ||||||||||||||||||||||
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| - Domain and use-case layers import only internal types and ports. | ||||||||||||||||||||||
| - Every external dependency is represented by an outbound port. | ||||||||||||||||||||||
| - Validation occurs at boundaries (inbound adapter + use-case invariants). | ||||||||||||||||||||||
| - Use immutable transformations (return new values/entities instead of mutating shared state). | ||||||||||||||||||||||
| - Errors are translated across boundaries (infra errors -> application/domain errors). | ||||||||||||||||||||||
| - Composition root is explicit and easy to audit. | ||||||||||||||||||||||
| - Use cases are testable with simple in-memory fakes for ports. | ||||||||||||||||||||||
| - Refactoring starts from one vertical slice with behavior-preserving tests. | ||||||||||||||||||||||
| - Language/framework specifics stay in adapters, never in domain rules. | ||||||||||||||||||||||
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The
## TypeScript Examplesection covers port definitions, the use-case class, the outbound adapter, and the composition root — but omits an inbound adapter example. The module layout referencescreateOrderRoute.ts, and the "Core Concepts" and "How It Works" sections describe inbound adapters as a first-class concern. Adding a short Express/Fastify route snippet (mappingreq.body→CreateOrderInput→ callinguseCase.execute→ mapping the result to an HTTP response) would make the section complete and directly illustrate the boundary that most readers will implement first.