1.系统架构演变

随着互联网的发展，网站应用的规模不断扩大。需求的激增，带来的是技术上的压力。系统架构也因此也不断的演进、升级、迭代。从单一应用，到垂直拆分，到分布式服务，到SOA，以及现在火热的微服务架构，还有在Google带领下来势汹涌的Service Mesh。我们到底是该乘坐微服务的船只驶向远方，还是偏安一隅得过且过？

其实生活不止眼前的苟且，还有诗和远方。所以我们今天就回顾历史，看一看系统架构演变的历程；把握现在，学习现在最火的技术架构；展望未来，争取成为一名优秀的Java工程师。

1.1. 集中式架构

当网站流量很小时，只需一个应用，将所有功能都部署在一起，以减少部署节点和成本。此时，用于简化增删改查工作量的数据访问框架(ORM)是影响项目开发的关键。

存在的问题：

• 代码耦合，开发维护困难
• 无法针对不同模块进行针对性优化
• 无法水平扩展
• 单点容错率低，并发能力差

1.2.垂直拆分

当访问量逐渐增大，单一应用无法满足需求，此时为了应对更高的并发和业务需求，我们根据业务功能对系统进行拆分：

优点：

• 系统拆分实现了流量分担，解决了并发问题
• 可以针对不同模块进行优化
• 方便水平扩展，负载均衡，容错率提高

缺点：

• 系统间相互独立，会有很多重复开发工作，影响开发效率

1.3.分布式服务

当垂直应用越来越多，应用之间交互不可避免，将核心业务抽取出来，作为独立的服务，逐渐形成稳定的服务中心，使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。此时，用于提高业务复用及整合的分布式调用是关键。

优点：

• 将基础服务进行了抽取，系统间相互调用，提高了代码复用和开发效率

缺点：

• 系统间耦合度变高，调用关系错综复杂，难以维护

1.4.服务治理（SOA）

当服务越来越多，容量的评估，小服务资源的浪费等问题逐渐显现，此时需增加一个调度中心基于访问压力实时管理集群容量，提高集群利用率。此时，用于提高机器利用率的资源调度和治理中心(SOA)是关键

以前出现了什么问题？

• 服务越来越多，需要管理每个服务的地址
• 调用关系错综复杂，难以理清依赖关系
• 服务过多，服务状态难以管理，无法根据服务情况动态管理

服务治理要做什么？

• 服务注册中心，实现服务自动注册和发现，无需人为记录服务地址
• 服务自动订阅，服务列表自动推送，服务调用透明化，无需关心依赖关系
• 动态监控服务状态监控报告，人为控制服务状态

缺点：

• 服务间会有依赖关系，一旦某个环节出错会影响较大
• 服务关系复杂，运维、测试部署困难，不符合DevOps思想

1.5.微服务

前面说的SOA，英文翻译过来是面向服务。微服务，似乎也是服务，都是对系统进行拆分。因此两者非常容易混淆，但其实缺有一些差别：

微服务的特点：

• 单一职责：微服务中每一个服务都对应唯一的业务能力，做到单一职责
• 微：微服务的服务拆分粒度很小，例如一个用户管理就可以作为一个服务。每个服务虽小，但“五脏俱全”。
• 面向服务：面向服务是说每个服务都要对外暴露服务接口API。并不关心服务的技术实现，做到与平台和语言无关，也不限定用什么技术实现，只要提供Rest的接口即可。
• 自治：自治是说服务间互相独立，互不干扰
  • 团队独立：每个服务都是一个独立的开发团队，人数不能过多。
  • 技术独立：因为是面向服务，提供Rest接口，使用什么技术没有别人干涉
  • 前后端分离：采用前后端分离开发，提供统一Rest接口，后端不用再为PC、移动段开发不同接口
  • 数据库分离：每个服务都使用自己的数据源
  • 部署独立，服务间虽然有调用，但要做到服务重启不影响其它服务。有利于持续集成和持续交付。每个服务都是独立的组件，可复用，可替换，降低耦合，易维护

微服务结构图：

2.初始SpringCloud

微服务是一种架构方式，最终肯定需要技术架构去实施。

微服务的实现方式很多，但是最火的莫过于Spring Cloud了。为什么？

• 后台硬：作为Spring家族的一员，有整个Spring全家桶靠山，背景十分强大。
• 技术强：Spring作为Java领域的前辈，可以说是功力深厚。有强力的技术团队支撑，一般人还真比不了
• 群众基础好：可以说大多数程序员的成长都伴随着Spring框架，试问：现在有几家公司开发不用Spring？SpringCloud与Spring的各个框架无缝整合，对大家来说一切都是熟悉的配方，熟悉的味道。
• 使用方便：相信大家都体会到了SpringBoot给我们开发带来的便利，而SpringCloud完全支持SpringBoot的开发，用很少的配置就能完成微服务框架的搭建

2.1.简介

SpringCloud是Spring旗下的项目之一，官网地址：http://projects.spring.io/spring-cloud/

Spring最擅长的就是集成，把世界上最好的框架拿过来，集成到自己的项目中。

SpringCloud也是一样，它将现在非常流行的一些技术整合到一起，实现了诸如：配置管理，服务发现，智能路由，负载均衡，熔断器，控制总线，集群状态等等功能。其主要涉及的组件包括：

netflix

• Eureka：注册中心
• Zuul：服务网关
• Ribbon：负载均衡
• Feign：服务调用
• Hystix：熔断器

以上只是其中一部分，架构图：

2.2.版本

SpringCloud的版本命名比较特殊，因为它不是一个组件，而是许多组件的集合，它的命名是以A到Z的为首字母的一些单词组成：

我们在项目中，会是以Finchley的版本。

其中包含的组件，也都有各自的版本，如下表：

接下来，我们就一一学习SpringCloud中的重要组件。

3.微服务场景模拟

首先，我们需要模拟一个服务调用的场景。方便后面学习微服务架构

3.1.服务提供者

我们新建一个项目，对外提供查询用户的服务。

3.1.1.Spring脚手架创建工程

借助于Spring提供的快速搭建工具：

填写项目信息：

添加依赖：

生成的项目结构：

依赖也已经全部自动引入：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
	xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
	<modelVersion>4.0.0</modelVersion>

	<groupId>com.leyou.demo</groupId>
	<artifactId>user-service-demo</artifactId>
	<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
	<packaging>jar</packaging>

	<name>user-service-demo</name>
	<description>Demo project for Spring Boot</description>

	<parent>
		<groupId>org.springframework.boot</groupId>
		<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
		<version>2.0.1.RELEASE</version>
		<relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
	</parent>

	<properties>
		<project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
		<project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
		<java.version>1.8</java.version>
	</properties>

	<dependencies>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-jdbc</artifactId>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
			<artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
			<version>1.3.2</version>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>mysql</groupId>
			<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
			<scope>runtime</scope>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
			<scope>test</scope>
		</dependency>
	</dependencies>

	<build>
		<plugins>
			<plugin>
				<groupId>org.springframework.boot</groupId>
				<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
			</plugin>
		</plugins>
	</build>
</project>

当然，因为要使用通用mapper，所以我们需要手动加一条依赖：

<dependency>
    <groupId>tk.mybatis</groupId>
    <artifactId>mapper-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>2.0.2</version>
</dependency>

非常快捷啊！

3.1.2.编写代码

添加一个对外查询的接口：

@RestController
@RequestMapping("user")
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @GetMapping("/{id}")
    public User queryById(@PathVariable("id") Long id) {
        return this.userService.queryById(id);
    }
}

Service：

@Service
public class UserService {

    @Autowired
    private UserMapper userMapper;

    public User queryById(Long id) {
        return this.userMapper.selectByPrimaryKey(id);
    }
}

mapper:

@Mapper
public interface UserMapper extends tk.mybatis.mapper.common.Mapper<User>{
}

实体类：

@Table(name = "tb_user")
public class User implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;

    // 用户名
    private String userName;

    // 密码
    private String password;

    // 姓名
    private String name;

    // 年龄
    private Integer age;

    // 性别，1男性，2女性
    private Integer sex;

    // 出生日期
    private Date birthday;

    // 创建时间
    private Date created;

    // 更新时间
    private Date updated;

    // 备注
    private String note;

   // 。。。省略getters和setters
}

属性文件,这里我们采用了yaml语法，而不是properties：

server:
  port: 8081
spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/mydb01
    username: root
    password: 123
    hikari:
      maximum-pool-size: 20
      minimum-idle: 10
mybatis:
  type-aliases-package: com.leyou.userservice.pojo

项目结构：

3.1.3.启动并测试

启动项目，访问接口：http://localhost:8081/user/7

3.2.服务调用者

3.2.1.创建工程

与上面类似，这里不再赘述，需要注意的是，我们调用user-service的功能，因此不需要mybatis相关依赖了。

pom：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
	xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
	<modelVersion>4.0.0</modelVersion>

	<groupId>com.leyou.demo</groupId>
	<artifactId>user-consumer-demo</artifactId>
	<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
	<packaging>jar</packaging>

	<name>user-consumer-demo</name>
	<description>Demo project for Spring Boot</description>

	<parent>
		<groupId>org.springframework.boot</groupId>
		<artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
		<version>2.0.1.RELEASE</version>
		<relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
	</parent>

	<properties>
		<project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
		<project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
		<java.version>1.8</java.version>
	</properties>

	<dependencies>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
		</dependency>
        <!-- 添加OkHttp支持 -->
		<dependency>
			<groupId>com.squareup.okhttp3</groupId>
			<artifactId>okhttp</artifactId>
			<version>3.9.0</version>
		</dependency>
	</dependencies>

	<build>
		<plugins>
			<plugin>
				<groupId>org.springframework.boot</groupId>
				<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
			</plugin>
		</plugins>
	</build>

</project>

3.2.2.编写代码

首先在启动类中注册RestTemplate：

@SpringBootApplication
public class UserConsumerDemoApplication {

    @Bean
    public RestTemplate restTemplate() {
        // 这次我们使用了OkHttp客户端,只需要注入工厂即可
        return new RestTemplate(new OkHttp3ClientHttpRequestFactory());
    }

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(UserConsumerDemoApplication.class, args);
    }
}

然后编写UserDao，注意，这里不是调用mapper查数据库，而是通过RestTemplate远程查询user-service-demo中的接口：

@Component
public class UserDao {

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    public User queryUserById(Long id){
        String url = "http://localhost:8081/user/" + id;
        return this.restTemplate.getForObject(url, User.class);
    }
}

然后编写user-service，循环查询UserDAO信息：

@Service
public class UserService {

    @Autowired
    private UserDao userDao;

    public List<User> querUserByIds(List<Long> ids){
        List<User> users = new ArrayList<>();
        for (Long id : ids) {
            User user = this.userDao.queryUserById(id);
            users.add(user);
        }
        return users;
    }
}

编写controller：

@RestController
@RequestMapping("consume")
public class ConsumerController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @GetMapping
    public List<User> consume(@RequestParam("ids") List<Long> ids) {
        return this.userService.queryUserByIds(ids);
    }
}

3.2.3.启动测试

因为我们没有配置端口，那么默认就是8080，我们访问：http://localhost:8080/consume?ids=6,7,8

一个简单的远程服务调用案例就实现了。

3.3.有没有问题？

简单回顾一下，刚才我们写了什么：

• use-service-demo：一个提供根据id查询用户的微服务
• consumer-demo：一个服务调用者，通过RestTemplate远程调用user-service-demo

流程如下：

存在什么问题？

• 在consumer中，我们把url地址硬编码到了代码中，不方便后期维护
• consumer需要记忆user-service的地址，如果出现变更，可能得不到通知，地址将失效
• consumer不清楚user-service的状态，服务宕机也不知道
• user-service只有1台服务，不具备高可用性
• 即便user-service形成集群，consumer还需自己实现负载均衡

其实上面说的问题，概括一下就是分布式服务必然要面临的问题：

• 服务管理
  • 如何自动注册和发现
  • 如何实现状态监管
  • 如何实现动态路由
• 服务如何实现负载均衡
• 服务如何解决容灾问题
• 服务如何实现统一配置

以上的问题，我们都将在SpringCloud中得到答案。