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全网最新springcloud快速练手学习项目——简单超易懂系列(代码片段)

知code 知code     2023-04-12     111

关键词：

微服务的既往历史与未来展望

认识微服务


单体架构

单体架构：将业务的所有功能集中在一个项目中开发，打成一个包部署。

**优点：**架构简单，部署成本低

**缺点：**耦合度高（维护困难、升级困难）

soa架构

（Service Oriented Architecture） 面向服务的架构。把工程拆分成服务层、表现层两个工程，服务层中包含业务逻辑，只需要对外提供服务即可。表现层只需处理和页面的交互，业务逻辑都是调用服务层的服务来实现。

      SOA是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（成为服务），通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，他应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统、和变成语言。这是的构建在各种各样的系统中的服务可以从一种统一和通用的方式进行交互。

     SOA是把服务分成了若干，表现层分成了若干。表现层和服务层没有耦合关系，表现层可以用任意一个服务层，开发的时候，仅仅是增加服务层和Web层2个工程，并不会把服务层和Web层当成一个整个工程。他们是独立的。而分布式架构是Web和服务层紧紧联系到了一起，一个web层对应一个服务层。所以SOA比分布式架构更加解耦合。扩展也更容易。

分布式架构

分布式架构：根据业务功能对系统做拆分，每个业务功能模块作为独立项目开发，称为一个服务。

**优点：**降低服务耦合，有利于服务升级和拓展

**缺点：**服务调用关系错综复杂

分布式架构虽然降低了服务耦合，但是服务拆分时也有很多问题需要思考：

  • 服务拆分的粒度如何界定？
  • 服务之间如何调用？
  • 服务的调用关系如何管理？

人们需要制定一套行之有效的标准来约束分布式架构。

微服务

微服务的架构特征：

  • 单一职责：微服务拆分粒度更小，每一个服务都对应唯一的业务能力，做到单一职责
  • 自治：团队独立、技术独立、数据独立，独立部署和交付
  • 面向服务：服务提供统一标准的接口，与语言和技术无关
  • 隔离性强：服务调用做好隔离、容错、降级，避免出现级联问题

微服务的上述特性其实是在给分布式架构制定一个标准，进一步降低服务之间的耦合度，提供服务的独立性和灵活性。做到高内聚，低耦合。

因此，可以认为微服务是一种经过良好架构设计的分布式架构方案 。

其中在 Java 领域最引人注目的就是 SpringCloud 提供的方案了。

SpringCloud

SpringCloud 是目前国内使用最广泛的微服务框架。官网地址：https://spring.io/projects/spring-cloud。

SpringCloud 集成了各种微服务功能组件，并基于 SpringBoot 实现了这些组件的自动装配，从而提供了良好的开箱即用体验。

其中常见的组件包括：

另外，SpringCloud 底层是依赖于 SpringBoot 的，并且有版本的兼容关系，如下：

内容知识

需要学习的微服务知识内容

技术栈

自动化部署

技术栈对比

服务拆分

服务拆分注意事项

单一职责：不同微服务，不要重复开发相同业务

数据独立：不要访问其它微服务的数据库

面向服务：将自己的业务暴露为接口，供其它微服务调用

cloud-demo：父工程，管理依赖

  • order-service：订单微服务，负责订单相关业务
  • user-service：用户微服务，负责用户相关业务

要求：

  • 订单微服务和用户微服务都必须有各自的数据库，相互独立
  • 订单服务和用户服务都对外暴露 Restful 的接口
  • 订单服务如果需要查询用户信息，只能调用用户服务的 Restful 接口，不能查询用户数据库

微服务项目下，打开 idea 中的 Service，可以很方便的启动。

启动完成后，访问 http://localhost:8080/order/101

远程调用

正如上面的服务拆分要求中所提到，

订单服务如果需要查询用户信息，只能调用用户服务的 Restful 接口，不能查询用户数据库

因此我们需要知道 Java 如何去发送 http 请求，Spring 提供了一个 RestTemplate 工具，只需要把它创建出来即可。（即注入 Bean）

发送请求，自动序列化为 Java 对象。

启动完成后，访问：http://localhost:8080/order/101

在上面代码的 url 中，我们可以发现调用服务的地址采用硬编码，这在后续的开发中肯定是不理想的，这就需要服务注册中心（Eureka）来帮我们解决这个事情。

Eureka注册中心

最广为人知的注册中心就是 Eureka，其结构如下：

order-service 如何得知 user-service 实例地址？

  • user-service 服务实例启动后，将自己的信息注册到 eureka-server(Eureka服务端)，叫做服务注册
  • eureka-server 保存服务名称到服务实例地址列表的映射关系
  • order-service 根据服务名称，拉取实例地址列表，这个叫服务发现或服务拉取

order-service 如何从多个 user-service 实例中选择具体的实例？

order-service从实例列表中利用负载均衡算法选中一个实例地址，向该实例地址发起远程调用

order-service 如何得知某个 user-service 实例是否依然健康，是不是已经宕机？

  • user-service 会每隔一段时间(默认30秒)向 eureka-server 发起请求，报告自己状态，称为心跳
  • 当超过一定时间没有发送心跳时，eureka-server 会认为微服务实例故障，将该实例从服务列表中剔除
  • order-service 拉取服务时，就能将故障实例排除了

接下来我们动手实践的步骤包括：

搭建注册中心

搭建 eureka-server

引入 SpringCloud 为 eureka 提供的 starter 依赖，注意这里是用 server

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-server</artifactId>
</dependency>

编写启动类

注意要添加一个 @EnableEurekaServer 注解，开启 eureka 的注册中心功能

package com.xn2001.eureka;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.netflix.eureka.server.EnableEurekaServer;

@SpringBootApplication
@EnableEurekaServer
public class EurekaApplication 
    public static void main(String[] args) 
        SpringApplication.run(EurekaApplication.class, args);

编写配置文件

编写一个 application.yml 文件，内容如下：

server:
  port: 10086
spring:
  application:
    name: eureka-server
eureka:
  client:
    service-url: 
      defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka

其中 default-zone 是因为前面配置类开启了注册中心所需要配置的 eureka 的地址信息，因为 eureka 本身也是一个微服务，这里也要将自己注册进来，当后面 eureka 集群时，这里就可以填写多个，使用 “,” 隔开。

服务注册

将 user-service、order-service 都注册到 eureka

引入 SpringCloud 为 eureka 提供的 starter 依赖，注意这里是用 client

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>

在启动类上添加注解：@EnableEurekaClient

在 application.yml 文件，添加下面的配置：

spring:
  application:
      #name：orderservice
    name: userservice
eureka:
  client:
    service-url: 
      defaultZone: http:127.0.0.1:10086/eureka

3个项目启动后，访问 http://localhost:10086/

这里另外再补充个小技巧，我们可以通过 idea 的多实例启动，来查看 Eureka 的集群效果。

4个项目启动后，访问 http://localhost:10086/


服务拉取

在 order-service 中完成服务拉取，然后通过负载均衡挑选一个服务，实现远程调用

下面我们让 order-service 向 eureka-server 拉取 user-service 的信息，实现服务发现。

首先给 RestTemplate 这个 Bean 添加一个 @LoadBalanced 注解，用于开启负载均衡。（后面会讲）

@Bean
@LoadBalanced
public RestTemplate restTemplate()
    return new RestTemplate();

修改 OrderService 访问的url路径，用服务名代替ip、端口：

spring 会自动帮助我们从 eureka-server 中，根据 userservice 这个服务名称，获取实例列表后去完成负载均衡。

Ribbon负载均衡

我们添加了 @LoadBalanced 注解，即可实现负载均衡功能，这是什么原理呢？

SpringCloud 底层提供了一个名为 Ribbon 的组件，来实现负载均衡功能。

源码跟踪

为什么我们只输入了 service 名称就可以访问了呢？为什么不需要获取ip和端口，这显然有人帮我们根据 service 名称，获取到了服务实例的ip和端口。它就是LoadBalancerInterceptor，这个类会在对 RestTemplate 的请求进行拦截，然后从 Eureka 根据服务 id 获取服务列表，随后利用负载均衡算法得到真实的服务地址信息，替换服务 id。

我们进行源码跟踪：

这里的 intercept() 方法，拦截了用户的 HttpRequest 请求，然后做了几件事：

  • request.getURI()：获取请求uri，即 http://user-service/user/8
  • originalUri.getHost()：获取uri路径的主机名，其实就是服务id user-service
  • this.loadBalancer.execute()：处理服务id，和用户请求

这里的 this.loadBalancer 是 LoadBalancerClient 类型

继续跟入 execute() 方法：

  • getLoadBalancer(serviceId)：根据服务id获取 ILoadBalancer，而 ILoadBalancer 会拿着服务 id 去 eureka 中获取服务列表。
  • getServer(loadBalancer)：利用内置的负载均衡算法，从服务列表中选择一个。在图中可以看到获取了8082端口的服务

可以看到获取服务时，通过一个 getServer() 方法来做负载均衡:

我们继续跟入：

继续跟踪源码 chooseServer() 方法，发现这么一段代码：

我们看看这个 rule 是谁：

这里的 rule 默认值是一个 RoundRobinRule ，看类的介绍：

负载均衡默认使用了轮训算法，当然我们也可以自定义。

流程总结

SpringCloud Ribbon 底层采用了一个拦截器，拦截了 RestTemplate 发出的请求，对地址做了修改。

基本流程如下：

  • 拦截我们的 RestTemplate 请求 http://userservice/user/1
  • RibbonLoadBalancerClient 会从请求url中获取服务名称，也就是 user-service
  • DynamicServerListLoadBalancer 根据 user-service 到 eureka 拉取服务列表
  • eureka 返回列表，localhost:8081、localhost:8082
  • IRule 利用内置负载均衡规则，从列表中选择一个，例如 localhost:8081
  • RibbonLoadBalancerClient 修改请求地址，用 localhost:8081 替代 userservice，得到 http://localhost:8081/user/1，发起真实请求

负载均衡策略

负载均衡的规则都定义在 IRule 接口中，而 IRule 有很多不同的实现类：

不同规则的含义如下：

内置负载均衡规则类规则描述
RoundRobinRule简单轮询服务列表来选择服务器。它是Ribbon默认的负载均衡规则。
AvailabilityFilteringRule对以下两种服务器进行忽略：（1）在默认情况下，这台服务器如果3次连接失败，这台服务器就会被设置为“短路”状态。短路状态将持续30秒，如果再次连接失败，短路的持续时间就会几何级地增加。 （2）并发数过高的服务器。如果一个服务器的并发连接数过高，配置了AvailabilityFilteringRule 规则的客户端也会将其忽略。并发连接数的上限，可以由客户端设置。
WeightedResponseTimeRule为每一个服务器赋予一个权重值。服务器响应时间越长，这个服务器的权重就越小。这个规则会随机选择服务器，这个权重值会影响服务器的选择。
ZoneAvoidanceRule以区域可用的服务器为基础进行服务器的选择。使用Zone对服务器进行分类，这个Zone可以理解为一个机房、一个机架等。而后再对Zone内的多个服务做轮询。
BestAvailableRule忽略那些短路的服务器，并选择并发数较低的服务器。
RandomRule随机选择一个可用的服务器。
RetryRule重试机制的选择逻辑

默认的实现就是 ZoneAvoidanceRule，是一种轮询方案。

自定义策略

通过定义 IRule 实现可以修改负载均衡规则，有两种方式：

1 代码方式在 order-service 中的 OrderApplication 类中，定义一个新的 IRule：

2 配置文件方式：在 order-service 的 application.yml 文件中，添加新的配置也可以修改规则：

userservice: # 给需要调用的微服务配置负载均衡规则，orderservice服务去调用userservice服务
  ribbon:
    NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule # 负载均衡规则

注意：一般用默认的负载均衡规则，不做修改。

饥饿加载

当我们启动 orderservice，第一次访问时，时间消耗会大很多，这是因为 Ribbon 懒加载的机制。

Ribbon 默认是采用懒加载，即第一次访问时才会去创建 LoadBalanceClient，拉取集群地址，所以请求时间会很长。

而饥饿加载则会在项目启动时创建 LoadBalanceClient，降低第一次访问的耗时，通过下面配置开启饥饿加载：

ribbon:
  eager-load:
    enabled: true
    clients: userservice # 项目启动时直接去拉取userservice的集群，多个用","隔开

Nacos注册中心

SpringCloudAlibaba 推出了一个名为 Nacos 的注册中心，在国外也有大量的使用。

解压启动 Nacos，详细请看 Nacos安装指南

startup.cmd -m standalone

访问：http://localhost:8848/nacos/

服务注册

这里上来就直接服务注册，很多东西可能有疑惑，其实 Nacos 本身就是一个 SprintBoot 项目，这点你从启动的控制台打印就可以看出来，所以就不再需要去额外搭建一个像 Eureka 的注册中心。

引入依赖

在 cloud-demo 父工程中引入 SpringCloudAlibaba 的依赖：

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
    <version>2.2.6.RELEASE</version>
    <type>pom</type>
    <scope>import</scope>
</dependency>

然后在 user-service 和 order-service 中的pom文件中引入 nacos-discovery 依赖：

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

配置nacos地址

在 user-service 和 order-service 的 application.yml 中添加 nacos 地址：

spring:
  cloud:
    nacos:
      server-addr: 127.0.0.1:8848

项目重新启动后，可以看到三个服务都被注册进了 Nacos

浏览器访问：http://localhost:8080/order/101，正常访问，同时负载均衡也正常。

分级存储模型

一个服务可以有多个实例，例如我们的 user-service，可以有:

  • 127.0.0.1:8081
  • 127.0.0.1:8082
  • 127.0.0.1:8083

假如这些实例分布于全国各地的不同机房，例如：

  • 127.0.0.1:8081，在上海机房
  • 127.0.0.1:8082，在上海机房
  • 127.0.0.1:8083，在杭州机房

Nacos就将同一机房内的实例，划分为一个集群。

微服务互相访问时，应该尽可能访问同集群实例，因为本地访问速度更快。**当本集群内不可用时，才访问其它集群。**例如：杭州机房内的 order-service 应该优先访问同机房的 user-service。

配置集群

接下来我们给 user-service 配置集群

修改 user-service 的 application.yml 文件，添加集群配置：

spring:
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848
      discovery:
        cluster-name: HZ # 集群名称 HZ杭州

重启两个 user-service 实例后，我们再去启动一个上海集群的实例。

-Dserver.port=8083 -Dspring.cloud.nacos.discovery.cluster-name=SH

查看 nacos 控制台：


NacosRule

Ribbon的默认实现 ZoneAvoidanceRule 并不能实现根据同集群优先来实现负载均衡，我们把规则改成 NacosRule 即可。我们是用 orderservice 调用 userservice，所以在 orderservice 配置规则。

@Bean
public IRule iRule()
    //默认为轮询规则，这里自定义为随机规则
    return new NacosRule();

另外，你同样可以使用配置的形式来完成，具体参考上面的 Ribbon 栏目。

userservice:
  ribbon:
    NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.NacosRule #负载均衡规则

然后，再对 orderservice 配置集群。

spring:
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848
      discovery:
        cluster-name: HZ # 集群名称

现在我启动了四个服务，分别是：

  • orderservice - HZ
  • userservice - HZ
  • userservice1 - HZ
  • userservice2 - SH

访问地址：http://localhost:8080/order/101

在访问中我们发现，只有同在一个 HZ 集群下的 userservice、userservice1 会被调用，并且是随机的。

我们试着把 userservice、userservice2 停掉。依旧可以访问。

在 userservice3 控制台可以看到发出了一串的警告，因为 orderservice 本身是在 HZ 集群的，这波 HZ 集群没有了 userservice，就会去别的集群找。

权重配置

实际部署中会出现这样的场景：

服务器设备性能有差异，部分实例所在机器性能较好，另一些较差，我们希望性能好的机器承担更多的用户请求。但默认情况下 NacosRule 是同集群内随机挑选，不会考虑机器的性能问题。

因此，Nacos 提供了权重配置来控制访问频率，0~1 之间，权重越大则访问频率越高，权重修改为 0，则该实例永远不会被访问。

在 Nacos 控制台，找到 user-service 的实例列表，点击编辑，即可修改权重。

在弹出的编辑窗口，修改权重

另外，在服务升级的时候，有一种较好的方案：我们也可以通过调整权重来进行平滑升级，例如：先把 userservice 权重调节为 0，让用户先流向 userservice2、userservice3，升级 userservice后，再把权重从 0 调到 0.1，让一部分用户先体验，用户体验稳定后就可以往上调权重啦。

环境隔离

Nacos 提供了 namespace 来实现环境隔离功能。

  • Nacos 中可以有多个 namespace
  • namespace 下可以有 group、service 等
  • 不同 namespace 之间相互隔离，例如不同 namespace 的服务互相不可见

创建namespace

默认情况下，所有 service、data、group 都在同一个 namespace，名为 public(保留空间)：

我们可以点击页面新增按钮，添加一个 namespace：

然后，填写表单：

就能在页面看到一个新的 namespace：

配置namespace

给微服务配置 namespace 只能通过修改配置来实现。

例如，修改 order-service 的 application.yml 文件：

spring:
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848
      discovery:
        cluster-name: HZ
        namespace: 492a7d5d-237b-46a1-a99a-fa8e98e4b0f9 # 命名空间ID

重启 order-service 后，访问控制台。

public

dev

此时访问 order-service，因为 namespace 不同，会导致找不到 userservice，控制台会报错：

临时实例

Nacos 的服务实例分为两种类型：

  • 临时实例：如果实例宕机超过一定时间，会从服务列表剔除，默认的类型。
  • 非临时实例：如果实例宕机，不会从服务列表剔除，也可以叫永久实例。

配置一个服务实例为永久实例：

spring:
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        ephemeral: false # 设置为非临时实例

另外，Nacos 集群默认采用AP方式(可用性)，当集群中存在非临时实例时，采用CP模式(一致性)；而 Eureka 采用AP方式，不可切换。（这里说的是 CAP 原理，后面会写到）

Nacos配置中心

Nacos除了可以做注册中心，同样可以做配置管理来使用。

当微服务部署的实例越来越多，达到数十、数百时，逐个修改微服务配置就会让人抓狂，而且很容易出错。我们需要一种统一配置管理方案，可以集中管理所有实例的配置。

Nacos 一方面可以将配置集中管理，另一方可以在配置变更时，及时通知微服务，实现配置的热更新。

创建配置

在 Nacos 控制面板中添加配置文件

然后在弹出的表单中，填写配置信息：

**注意：**项目的核心配置，需要热更新的配置才有放到 nacos 管理的必要。基本不会变更的一些配置(例如数据库连接)还是保存在微服务本地比较好。

拉取配置

首先我们需要了解 Nacos 读取配置文件的环节是在哪一步，在没加入 Nacos 配置之前，获取配置是这样：

加入 Nacos 配置，它的读取是在 application.yml 之前的：

这时候如果把 nacos 地址放在 application.yml 中，显然是不合适的，Nacos 就无法根据地址去获取配置了。

因此，nacos 地址必须放在优先级最高的 bootstrap.yml 文件。

引入 nacos-config 依赖

首先，在 user-service 服务中，引入 nacos-config 的客户端依赖：

<!--nacos配置管理依赖-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
</dependency>

添加 bootstrap.yml

然后，在 user-service 中添加一个 bootstrap.yml 文件，内容如下：

spring:
  application:
    name: userservice # 服务名称
  profiles:
    active: dev #开发环境，这里是dev 
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848 # Nacos地址
      config:
        file-extension: yaml # 文件后缀名

根据 spring.cloud.nacos.server-addr 获取 nacos地址，再根据$spring.application.name-$spring.profiles.active.$spring.cloud.nacos.config.file-extension作为文件id，来读取配置。

在这个例子例中，就是去读取 userservice-dev.yaml

使用代码来验证是否拉取成功

在 user-service 中的 UserController 中添加业务逻辑，读取 pattern.dateformat 配置并使用：

@Value("$pattern.dateformat")
private String dateformat;

@GetMapping("now")
public String now()
    //格式化时间
    return LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern(dateformat));

启动服务后，访问：http://localhost:8081/user/now

配置热更新

我们最终的目的，是修改 nacos 中的配置后，微服务中无需重启即可让配置生效，也就是配置热更新。

有两种方式：1. 用 @value 读取配置时，搭配 @RefreshScope；2. 直接用 @ConfigurationProperties 读取配置

@RefreshScope

方式一：在 @Value 注入的变量所在类上添加注解 @RefreshScope

@ConfigurationProperties

方式二：使用 @ConfigurationProperties 注解读取配置文件，就不需要加 @RefreshScope 注解。

在 user-service 服务中，添加一个 PatternProperties 类，读取 patterrn.dateformat 属性

@Data
@Component
@ConfigurationProperties(prefix = "pattern")
public class PatternProperties 
    public String dateformat;

@Autowired
private PatternProperties patternProperties;

@GetMapping("now2")
public String now2()
    //格式化时间
    return LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern(patternProperties.dateformat));全网最全-java简历优化-优质项目经历

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