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SpringCloud简介

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:

ComponentEdgware.SR3Finchley.RC1Finchley.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-aws1.2.2.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-bus1.3.2.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-cli1.4.1.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-commons1.3.3.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-contract1.2.4.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-config1.4.3.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-netflix1.4.4.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-security1.2.2.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-cloudfoundry1.1.1.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-consul1.3.3.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-sleuth1.3.3.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-streamDitmars.SR3Elmhurst.RELEASEElmhurst.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-zookeeper1.2.1.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-boot1.5.10.RELEASE2.0.1.RELEASE2.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-task1.2.2.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.RELEASE
spring-cloud-vault1.1.0.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-gateway1.0.1.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-openfeign2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT

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。

  • 作者:管理员(联系作者)
  • 发表时间:2020-06-03 17:00
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    wer 游客
    henbang
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    作者写的很棒
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