深入浅出 -- 系统架构之微服务架构

1.1 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 。

但方案该怎么落地?选用什么样的技术栈?全球的互联网公司都在积极尝试自己的微服务落地方案。

其中在Java领域最引人注目的就是SpringCloud提供的方案了。

1.2.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:

笔记采用的SpringBoot版本是2.3.x版本。

1.3.总结

单体架构:简单方便,高度耦合,扩展性差,适合小型项目。例如:学生管理系统

分布式架构:松耦合,扩展性好,但架构复杂,难度大。适合大型互联网项目,例如:京东、淘宝

微服务:一种良好的分布式架构方案

①优点:拆分粒度更小、服务更独立、耦合度更低

②缺点:架构非常复杂,运维、监控、部署难度提高

SpringCloud是微服务架构的一站式解决方案,集成了各种优秀微服务功能组件

2.服务拆分和远程调用

任何分布式架构都离不开服务的拆分,微服务也是一样。

2.1.服务拆分原则

不同微服务,不要重复开发相同业务

微服务数据独立,不要访问其它微服务的数据库

微服务可以将自己的业务暴露为接口,供其它微服务调用

2.2.服务拆分示例

以资料中的微服务cloud-demo为例,其结构如下:

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

2.2.1.导入Sql语句

首先,将资料提供的cloud-order.sql和cloud-user.sql导入到mysql中:

cloud-user表中初始数据如下:

cloud-order表中初始数据如下:

cloud-order表中持有cloud-user表中的id字段。

2.2.2.导入demo工程

用IDEA导入资料提供的Demo:

项目结构如下:

导入后,会在IDEA右下角出现弹窗:

点击弹窗,然后按下图选择:

会出现这样的菜单:

配置下项目使用的JDK:

2.3.实现远程调用案例

在order-service服务中,有一个根据id查询订单的接口:

根据id查询订单,返回值是Order对象,如图:

其中的user为null

在user-service中有一个根据id查询用户的接口:

查询的结果如图:

2.3.1.案例需求:

修改order-service中的根据id查询订单业务,要求在查询订单的同时,根据订单中包含的userId查询出用户信息,一起返回。

因此,我们需要在order-service中 向user-service发起一个http的请求,调用http://localhost:8081/user/{userId}这个接口。

大概的步骤是这样的:

注册一个RestTemplate的实例到Spring容器

修改order-service服务中的OrderService类中的queryOrderById方法,根据Order对象中的userId查询User

将查询的User填充到Order对象,一起返回

2.3.2.注册RestTemplate

首先,我们在order-service服务中的OrderApplication启动类中,注册RestTemplate实例:

java 复制代码
package cn.itcast.order;

import org.mybatis.spring.annotation.MapperScan;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@MapperScan("cn.itcast.order.mapper")
@SpringBootApplication
public class OrderApplication {

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

    @Bean
    public RestTemplate restTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }
}

2.3.3.实现远程调用

修改order-service服务中的cn.itcast.order.service包下的OrderService类中的queryOrderById方法:

2.4.提供者与消费者

在服务调用关系中,会有两个不同的角色:

服务提供者:一次业务中,被其它微服务调用的服务。(提供接口给其它微服务)

服务消费者:一次业务中,调用其它微服务的服务。(调用其它微服务提供的接口)

但是,服务提供者与服务消费者的角色并不是绝对的,而是相对于业务而言。

如果服务A调用了服务B,而服务B又调用了服务C,服务B的角色是什么?

对于A调用B的业务而言:A是服务消费者,B是服务提供者

对于B调用C的业务而言:B是服务消费者,C是服务提供者

因此,服务B既可以是服务提供者,也可以是服务消费者。

3.Eureka注册中心

假如我们的服务提供者user-service部署了多个实例,如图:

大家思考几个问题:

order-service在发起远程调用的时候,该如何得知user-service实例的ip地址和端口?

有多个user-service实例地址,order-service调用时该如何选择?

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?

3.1.Eureka的结构和作用

这些问题都需要利用SpringCloud中的注册中心来解决,其中最广为人知的注册中心就是Eureka,其结构如下:

回答之前的各个问题。

问题1:order-service如何得知user-service实例地址?

获取地址信息的流程如下:

user-service服务实例启动后,将自己的信息注册到eureka-server(Eureka服务端)。这个叫服务注册

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

问题2: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

问题3: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

因此,接下来我们动手实践的步骤包括:

3.2.搭建eureka-server

首先大家注册中心服务端:eureka-server,这必须是一个独立的微服务

3.2.1.创建eureka-server服务

在cloud-demo父工程下,创建一个子模块:

填写模块信息:

然后填写服务信息:

3.2.2.引入eureka依赖

引入SpringCloud为eureka提供的starter依赖:

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

3.2.3.编写启动类

给eureka-server服务编写一个启动类,一定要添加一个@EnableEurekaServer注解,开启eureka的注册中心功能:

java 复制代码
package cn.itcast.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);
    }
}

3.2.4.编写配置文件

编写一个application.yml文件,内容如下:

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

3.2.5.启动服务

启动微服务,然后在浏览器访问:http://127.0.0.1:10086

看到下面结果应该是成功了:

3.3.服务注册

下面,我们将user-service注册到eureka-server中去。

1)引入依赖

在user-service的pom文件中,引入下面的eureka-client依赖:

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

2)配置文件

在user-service中,修改application.yml文件,添加服务名称、eureka地址:

java 复制代码
spring:
  application:
    name: userservice
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka

3)启动多个user-service实例

为了演示一个服务有多个实例的场景,我们添加一个SpringBoot的启动配置,再启动一个user-service。

首先,复制原来的user-service启动配置:

然后,在弹出的窗口中,填写信息:

现在,SpringBoot窗口会出现两个user-service启动配置:

不过,第一个是8081端口,第二个是8082端口。

启动两个user-service实例:

查看eureka-server管理页面:

3.4.服务发现

下面,我们将order-service的逻辑修改:向eureka-server拉取user-service的信息,实现服务发现。

1)引入依赖

之前说过,服务发现、服务注册统一都封装在eureka-client依赖,因此这一步与服务注册时一致。

在order-service的pom文件中,引入下面的eureka-client依赖:

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

2)配置文件

服务发现也需要知道eureka地址,因此第二步与服务注册一致,都是配置eureka信息:

在order-service中,修改application.yml文件,添加服务名称、eureka地址:

java 复制代码
spring:
  application:
    name: orderservice
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka

3)服务拉取和负载均衡

最后,我们要去eureka-server中拉取user-service服务的实例列表,并且实现负载均衡。

不过这些动作不用我们去做,只需要添加一些注解即可。

在order-service的OrderApplication中,给RestTemplate这个Bean添加一个@LoadBalanced注解:

修改order-service服务中的cn.itcast.order.service包下的OrderService类中的queryOrderById方法。修改访问的url路径,用服务名代替ip、端口:

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

4.Ribbon负载均衡

上一节中,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?

4.1.负载均衡原理

SpringCloud底层其实是利用了一个名为Ribbon的组件,来实现负载均衡功能的。

那么我们发出的请求明明是http://userservice/user/1,怎么变成了http://localhost:8081的呢?

4.2.源码跟踪

为什么我们只输入了service名称就可以访问了呢?之前还要获取ip和端口。

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:

1)LoadBalancerIntercepor

可以看到这里的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,本例中就是 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,我们继续跟入。

2)LoadBalancerClient

继续跟入execute方法:

代码是这样的:

getLoadBalancer(serviceId):根据服务id获取ILoadBalancer,而ILoadBalancer会拿着服务id去eureka中获取服务列表并保存起来。

getServer(loadBalancer):利用内置的负载均衡算法,从服务列表中选择一个。本例中,可以看到获取了8082端口的服务

放行后,再次访问并跟踪,发现获取的是8081:

果然实现了负载均衡。

3)负载均衡策略IRule

在刚才的代码中,可以看到获取服务使通过一个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:

这不就是轮询的意思嘛。

到这里,整个负载均衡的流程我们就清楚了。

4)总结

SpringCloudRibbon的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。用一幅图来总结一下:

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

4.3.负载均衡策略

4.3.1.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,可以由客户端的..ActiveConnectionsLimit属性进行配置。

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

4.3.2.自定义负载均衡策略

通过定义IRule实现可以修改负载均衡规则,有两种方式:

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

java 复制代码
@Bean
public IRule randomRule(){
    return new RandomRule();
}

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:

复制

java 复制代码
userservice: # 给某个微服务配置负载均衡规则,这里是userservice服务
  ribbon:
    NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule # 负载均衡规则

4.4.饥饿加载

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

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

java 复制代码
ribbon:
  eager-load:
    enabled: true
    clients: userservice

5.Nacos注册中心

国内公司一般都推崇阿里巴巴的技术,比如注册中心,SpringCloudAlibaba也推出了一个名为Nacos的注册中心。

5.1.认识和安装Nacos

Nacos是阿里巴巴的产品,现在是 SpringCloud中的一个组件。相比 Eureka功能更加丰富,在国内受欢迎程度较高。

安装方式参考: Nacos安装指南

5.2.服务注册到nacos

Nacos是SpringCloudAlibaba的组件,而SpringCloudAlibaba也遵循SpringCloud中定义的服务注册、服务发现规范。因此使用Nacos和使用Eureka对于微服务来说,并没有太大区别。

主要差异在于:

依赖不同

服务地址不同

1)引入依赖

在cloud-demo父工程的pom文件中的<dependencyManagement>中引入SpringCloudAlibaba的依赖:

java 复制代码
<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:

java 复制代码
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

注意:不要忘了注释掉eureka的依赖

2)配置nacos地址

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

java 复制代码
spring:
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848

注意:不要忘了注释掉eureka的地址

3)重启

重启微服务后,登录nacos管理页面,可以看到微服务信息:

5.3.服务分级存储模型

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。

也就是说,user-service是服务,一个服务可以包含多个集群,如杭州、上海,每个集群下可以有多个实例,形成分级模型,如图:

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。

5.3.1.给user-service配置集群

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

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

重启两个user-service实例后,我们可以在nacos控制台看到下面结果:

我们再次复制一个user-service启动配置,添加属性:

java 复制代码
-Dserver.port=8083 -Dspring.cloud.nacos.discovery.cluster-name=SH

配置如图所示:

启动UserApplication3后再次查看nacos控制台:

5.3.2.同集群优先的负载均衡

默认的ZoneAvoidanceRule并不能实现根据同集群优先来实现负载均衡。

因此Nacos中提供了一个NacosRule的实现,可以优先从同集群中挑选实例。

1)给order-service配置集群信息

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

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

2)修改负载均衡规则

修改order-service的application.yml文件,修改负载均衡规则:

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

5.4.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,权重越大则访问频率越高。

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:

注意:如果权重修改为0,则该实例永远不会被访问

5.5.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

5.5.1.创建namespace

默认情况下,所有service、data、group都在同一个namespace,名为public:

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:

5.5.2.给微服务配置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:

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

重启order-service后,访问控制台,可以看到下面的结果:

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

5.6.Nacos与Eureka的区别

Nacos的服务实例分为两种l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:

java 复制代码
spring:
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        ephemeral: false # 设置为非临时实例

Nacos和Eureka整体结构类似,服务注册、服务拉取、心跳等待,但是也存在一些差异:

Nacos与eureka的共同点

都支持服务注册和服务拉取

都支持服务提供者心跳方式做健康检测

Nacos与Eureka的区别

Nacos支持服务端主动检测提供者状态:临时实例采用心跳模式,非临时实例采用主动检测模式

临时实例心跳不正常会被剔除,非临时实例则不会被剔除

Nacos支持服务列表变更的消息推送模式,服务列表更新更及时

Nacos集群默认采用AP方式,当集群中存在非临时实例时,采用CP模式;Eureka采用AP方式

6.Nacos配置管理

Nacos除了可以做注册中心,同样可以做配置管理来使用。

6.1.统一配置管理

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。

1.1.1.在nacos中添加配置文件

如何在nacos中管理配置呢?

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还是保存在微服务本地比较好。

1.1.2.从微服务拉取配置

微服务要拉取nacos中管理的配置,并且与本地的application.yml配置合并,才能完成项目启动。

但如果尚未读取application.yml,又如何得知nacos地址呢?

因此spring引入了一种新的配置文件:bootstrap.yaml/bootstrap.yml文件,会在application.yml之前被读取,流程如下:

1)引入nacos-config依赖

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

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

2)添加bootstrap.yaml

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

java 复制代码
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

这里会根据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。

本例中,就是去读取userservice-dev.yaml:

3)读取nacos配置

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

完整代码:

java 复制代码
package cn.itcast.user.web;

import cn.itcast.user.pojo.User;
import cn.itcast.user.service.UserService;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;

@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @Value("${pattern.dateformat}")
    private String dateformat;
    
    @GetMapping("now")
    public String now(){
        return LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern(dateformat));
    }
    // ...略
}

在页面访问,可以看到效果:

1.2.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。

要实现配置热更新,可以使用两种方式:

1.2.1.方式一

在@Value注入的变量所在类上添加注解@RefreshScope:

1.2.2.方式二

使用@ConfigurationProperties注解代替@Value注解。

在user-service服务中,添加一个类,读取patterrn.dateformat属性:

java 复制代码
package cn.itcast.user.config;

import lombok.Data;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.stereotype.Component;

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

在UserController中使用这个类代替@Value:

完整代码:

java 复制代码
package cn.itcast.user.web;

import cn.itcast.user.config.PatternProperties;
import cn.itcast.user.pojo.User;
import cn.itcast.user.service.UserService;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.time.LocalDateTime;
import java.time.format.DateTimeFormatter;

@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @Autowired
    private PatternProperties patternProperties;

    @GetMapping("now")
    public String now(){
        return LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern(patternProperties.getDateformat()));
    }

    // 略
}

1.3.配置共享

其实微服务启动时,会去nacos读取多个配置文件,例如:

[spring.application.name]-[spring.profiles.active].yaml,例如:userservice-dev.yaml

[spring.application.name].yaml,例如:userservice.yaml

而[spring.application.name].yaml不包含环境,因此可以被多个环境共享。

下面我们通过案例来测试配置共享

1)添加一个环境共享配置

我们在nacos中添加一个userservice.yaml文件:

2)在user-service中读取共享配置

在user-service服务中,修改PatternProperties类,读取新添加的属性:

在user-service服务中,修改UserController,添加一个方法:

3)运行两个UserApplication,使用不同的profile

修改UserApplication2这个启动项,改变其profile值:

这样,UserApplication(8081)使用的profile是dev,UserApplication2(8082)使用的profile是test。

启动UserApplication和UserApplication2

访问http://localhost:8081/user/prop,结果:

访问http://localhost:8082/user/prop,结果:

可以看出来,不管是dev,还是test环境,都读取到了envSharedValue这个属性的值。

4)配置共享的优先级

当nacos、服务本地同时出现相同属性时,优先级有高低之分:

1.4.搭建Nacos集群

Nacos生产环境下一定要部署为集群状态,部署方式参考 Nacos集群部署

2.Feign远程调用

先来看我们以前利用RestTemplate发起远程调用的代码:

存在下面的问题:

代码可读性差,编程体验不统一

参数复杂URL难以维护

Feign是一个声明式的http客户端,官方地址:https://github.com/OpenFeign/feign

其作用就是帮助我们优雅的实现http请求的发送,解决上面提到的问题。

2.1.Feign替代RestTemplate

Fegin的使用步骤如下:

1)引入依赖

我们在order-service服务的pom文件中引入feign的依赖:

java 复制代码
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
</dependency>

2)添加注解

在order-service的启动类添加注解开启Feign的功能:

3)编写Feign的客户端

在order-service中新建一个接口,内容如下:

java 复制代码
package cn.itcast.order.client;

import cn.itcast.order.pojo.User;
import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;

@FeignClient("userservice")
public interface UserClient {
    @GetMapping("/user/{id}")
    User findById(@PathVariable("id") Long id);
}

这个客户端主要是基于SpringMVC的注解来声明远程调用的信息,比如:

服务名称:userservice

请求方式:GET

请求路径:/user/{id}

请求参数:Long id

返回值类型:User

这样,Feign就可以帮助我们发送http请求,无需自己使用RestTemplate来发送了。

4)测试

修改order-service中的OrderService类中的queryOrderById方法,使用Feign客户端代替RestTemplate:

是不是看起来优雅多了。

5)总结

使用Feign的步骤:

① 引入依赖

② 添加@EnableFeignClients注解

③ 编写FeignClient接口

④ 使用FeignClient中定义的方法代替RestTemplate

2.2.自定义配置

Feign可以支持很多的自定义配置,如下表所示:

一般情况下,默认值就能满足我们使用,如果要自定义时,只需要创建自定义的@Bean覆盖默认Bean即可。

下面以日志为例来演示如何自定义配置。

2.2.1.配置文件方式

基于配置文件修改feign的日志级别可以针对单个服务:

java 复制代码
feign:  
  client:
    config: 
      userservice: # 针对某个微服务的配置
        loggerLevel: FULL #  日志级别

也可以针对所有服务:

java 复制代码
feign:  
  client:
    config: 
      default: # 这里用default就是全局配置,如果是写服务名称,则是针对某个微服务的配置
        loggerLevel: FULL #  日志级别

而日志的级别分为四种:

NONE:不记录任何日志信息,这是默认值。

BASIC:仅记录请求的方法,URL以及响应状态码和执行时间

HEADERS:在BASIC的基础上,额外记录了请求和响应的头信息

FULL:记录所有请求和响应的明细,包括头信息、请求体、元数据。

2.2.2.Java代码方式

也可以基于Java代码来修改日志级别,先声明一个类,然后声明一个Logger.Level的对象:

java 复制代码
public class DefaultFeignConfiguration  {
    @Bean
    public Logger.Level feignLogLevel(){
        return Logger.Level.BASIC; // 日志级别为BASIC
    }
}

如果要全局生效,将其放到启动类的@EnableFeignClients这个注解中:

@EnableFeignClients(defaultConfiguration = DefaultFeignConfiguration .class)

如果是局部生效,则把它放到对应的@FeignClient这个注解中:

@FeignClient(value = "userservice", configuration = DefaultFeignConfiguration .class)

2.3.Feign使用优化

Feign底层发起http请求,依赖于其它的框架。其底层客户端实现包括:

•URLConnection:默认实现,不支持连接池

•Apache HttpClient :支持连接池

•OKHttp:支持连接池

因此提高Feign的性能主要手段就是使用连接池代替默认的URLConnection。

这里我们用Apache的HttpClient来演示。

1)引入依赖

在order-service的pom文件中引入Apache的HttpClient依赖:

java 复制代码
<!--httpClient的依赖 -->
<dependency>
    <groupId>io.github.openfeign</groupId>
    <artifactId>feign-httpclient</artifactId>
</dependency>

2)配置连接池

在order-service的application.yml中添加配置:

java 复制代码
feign:
  client:
    config:
      default: # default全局的配置
        loggerLevel: BASIC # 日志级别,BASIC就是基本的请求和响应信息
  httpclient:
    enabled: true # 开启feign对HttpClient的支持
    max-connections: 200 # 最大的连接数
    max-connections-per-route: 50 # 每个路径的最大连接数

接下来,在FeignClientFactoryBean中的loadBalance方法中打断点:

Debug方式启动order-service服务,可以看到这里的client,底层就是Apache HttpClient:

总结,Feign的优化:

1.日志级别尽量用basic

2.使用HttpClient或OKHttp代替URLConnection

① 引入feign-httpClient依赖

② 配置文件开启httpClient功能,设置连接池参数

2.4.最佳实践

所谓最近实践,就是使用过程中总结的经验,最好的一种使用方式。

自习观察可以发现,Feign的客户端与服务提供者的controller代码非常相似:

feign客户端:

UserController:

有没有一种办法简化这种重复的代码编写呢?

2.4.1.继承方式

一样的代码可以通过继承来共享:

1)定义一个API接口,利用定义方法,并基于SpringMVC注解做声明。

2)Feign客户端和Controller都集成改接口

优点:

简单

实现了代码共享

缺点:

服务提供方、服务消费方紧耦合

参数列表中的注解映射并不会继承,因此Controller中必须再次声明方法、参数列表、注解

2.4.2.抽取方式

将Feign的Client抽取为独立模块,并且把接口有关的POJO、默认的Feign配置都放到这个模块中,提供给所有消费者使用。

例如,将UserClient、User、Feign的默认配置都抽取到一个feign-api包中,所有微服务引用该依赖包,即可直接使用。

2.4.3.实现基于抽取的最佳实践

1)抽取

首先创建一个module,命名为feign-api:

项目结构:

在feign-api中然后引入feign的starter依赖

java 复制代码
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
</dependency>

然后,order-service中编写的UserClient、User、DefaultFeignConfiguration都复制到feign-api项目中

2)在order-service中使用feign-api

首先,删除order-service中的UserClient、User、DefaultFeignConfiguration等类或接口。

在order-service的pom文件中中引入feign-api的依赖:

java 复制代码
<dependency>
    <groupId>cn.itcast.demo</groupId>
    <artifactId>feign-api</artifactId>
    <version>1.0</version>
</dependency>

修改order-service中的所有与上述三个组件有关的导包部分,改成导入feign-api中的包

3)重启测试

重启后,发现服务报错了:

这是因为UserClient现在在cn.itcast.feign.clients包下,

而order-service的@EnableFeignClients注解是在cn.itcast.order包下,不在同一个包,无法扫描到UserClient。

4)解决扫描包问题

方式一:

指定Feign应该扫描的包:

@EnableFeignClients(basePackages = "cn.itcast.feign.clients")

方式二:

指定需要加载的Client接口:

@EnableFeignClients(clients = {UserClient.class})

3.Gateway服务网关

Spring Cloud Gateway 是 Spring Cloud 的一个全新项目,该项目是基于 Spring 5.0,Spring Boot 2.0 和 Project Reactor 等响应式编程和事件流技术开发的网关,它旨在为微服务架构提供一种简单有效的统一的 API 路由管理方式。

3.1.为什么需要网关

Gateway网关是我们服务的守门神,所有微服务的统一入口。

网关的核心功能特性:

请求路由

权限控制

限流

架构图:

权限控制:网关作为微服务入口,需要校验用户是是否有请求资格,如果没有则进行拦截。

路由和负载均衡:一切请求都必须先经过gateway,但网关不处理业务,而是根据某种规则,把请求转发到某个微服务,这个过程叫做路由。当然路由的目标服务有多个时,还需要做负载均衡。

限流:当请求流量过高时,在网关中按照下流的微服务能够接受的速度来放行请求,避免服务压力过大。

在SpringCloud中网关的实现包括两种:

gateway

zuul

Zuul是基于Servlet的实现,属于阻塞式编程。而SpringCloudGateway则是基于Spring5中提供的WebFlux,属于响应式编程的实现,具备更好的性能。

3.2.gateway快速入门

下面,我们就演示下网关的基本路由功能。基本步骤如下:

创建SpringBoot工程gateway,引入网关依赖

编写启动类

编写基础配置和路由规则

启动网关服务进行测试

1)创建gateway服务,引入依赖

创建服务:

引入依赖:

java 复制代码
<!--网关-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency>
<!--nacos服务发现依赖-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

2)编写启动类

java 复制代码
package cn.itcast.gateway;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class GatewayApplication {

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

3)编写基础配置和路由规则

创建application.yml文件,内容如下:

java 复制代码
server:
  port: 10010 # 网关端口
spring:
  application:
    name: gateway # 服务名称
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848 # nacos地址
    gateway:
      routes: # 网关路由配置
        - id: user-service # 路由id,自定义,只要唯一即可
          # uri: http://127.0.0.1:8081 # 路由的目标地址 http就是固定地址
          uri: lb://userservice # 路由的目标地址 lb就是负载均衡,后面跟服务名称
          predicates: # 路由断言,也就是判断请求是否符合路由规则的条件
            - Path=/user/** # 这个是按照路径匹配,只要以/user/开头就符合要求

我们将符合Path 规则的一切请求,都代理到 uri参数指定的地址。

本例中,我们将 /user/**开头的请求,代理到lb://userservice,lb是负载均衡,根据服务名拉取服务列表,实现负载均衡。

4)重启测试

重启网关,访问http://localhost:10010/user/1时,符合/user/\*\*规则,请求转发到uri:http://userservice/user/1,得到了结果:

5)网关路由的流程图

整个访问的流程如下:

总结:

网关搭建步骤:

创建项目,引入nacos服务发现和gateway依赖

配置application.yml,包括服务基本信息、nacos地址、路由

路由配置包括:

路由id:路由的唯一标示

路由目标(uri):路由的目标地址,http代表固定地址,lb代表根据服务名负载均衡

路由断言(predicates):判断路由的规则,

路由过滤器(filters):对请求或响应做处理

接下来,就重点来学习路由断言和路由过滤器的详细知识

3.3.断言工厂

我们在配置文件中写的断言规则只是字符串,这些字符串会被Predicate Factory读取并处理,转变为路由判断的条件

例如Path=/user/**是按照路径匹配,这个规则是由

org.springframework.cloud.gateway.handler.predicate.PathRoutePredicateFactory类来

处理的,像这样的断言工厂在SpringCloudGateway还有十几个:

我们只需要掌握Path这种路由方式就可以了。

3.4.过滤器工厂

GatewayFilter是网关中提供的一种过滤器,可以对进入网关的请求和微服务返回的响应做处理:

3.4.1.路由过滤器的种类

Spring提供了31种不同的路由过滤器工厂。例如:

3.4.2.请求头过滤器

下面我们以AddRequestHeader 为例来讲解。

需求:给所有进入userservice的请求添加一个请求头:Truth=itcast is freaking awesome!

只需要修改gateway服务的application.yml文件,添加路由过滤即可:

java 复制代码
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: user-service 
        uri: lb://userservice 
        predicates: 
        - Path=/user/** 
        filters: # 过滤器
        - AddRequestHeader=Truth, Itcast is freaking awesome! # 添加请求头

当前过滤器写在userservice路由下,因此仅仅对访问userservice的请求有效。

3.4.3.默认过滤器

如果要对所有的路由都生效,则可以将过滤器工厂写到default下。格式如下:

java 复制代码
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: user-service 
        uri: lb://userservice 
        predicates: 
        - Path=/user/**
      default-filters: # 默认过滤项
      - AddRequestHeader=Truth, Itcast is freaking awesome!

3.4.4.总结

过滤器的作用是什么?

① 对路由的请求或响应做加工处理,比如添加请求头

② 配置在路由下的过滤器只对当前路由的请求生效

defaultFilters的作用是什么?

① 对所有路由都生效的过滤器

3.5.全局过滤器

在Gateway过滤器,网关提供了31种,但每一种过滤器的作用都是固定的。如果我们希望拦截请求,做自己的业务逻辑则没办法实现。

3.5.1.全局过滤器作用

全局过滤器的作用也是处理一切进入网关的请求和微服务响应,与GatewayFilter的作用一样。区别在于GatewayFilter通过配置定义,处理逻辑是固定的;而GlobalFilter的逻辑需要自己写代码实现。

定义方式是实现GlobalFilter接口。

java 复制代码
public interface GlobalFilter {
    /**
     *  处理当前请求,有必要的话通过{@link GatewayFilterChain}将请求交给下一个过滤器处理
     *
     * @param exchange 请求上下文,里面可以获取Request、Response等信息
     * @param chain 用来把请求委托给下一个过滤器 
     * @return {@code Mono<Void>} 返回标示当前过滤器业务结束
     */
    Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain);
}

在filter中编写自定义逻辑,可以实现下列功能:

登录状态判断

权限校验

请求限流等

3.5.2.自定义全局过滤器

需求:定义全局过滤器,拦截请求,判断请求的参数是否满足下面条件:

参数中是否有authorization,

authorization参数值是否为admin

如果同时满足则放行,否则拦截

实现:

在gateway中定义一个过滤器:

java 复制代码
package cn.itcast.gateway.filters;

import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.core.annotation.Order;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;

@Order(-1)
@Component
public class AuthorizeFilter implements GlobalFilter {
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        // 1.获取请求参数
        MultiValueMap<String, String> params = exchange.getRequest().getQueryParams();
        // 2.获取authorization参数
        String auth = params.getFirst("authorization");
        // 3.校验
        if ("admin".equals(auth)) {
            // 放行
            return chain.filter(exchange);
        }
        // 4.拦截
        // 4.1.禁止访问,设置状态码
        exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.FORBIDDEN);
        // 4.2.结束处理
        return exchange.getResponse().setComplete();
    }
}

3.5.3.过滤器执行顺序

请求进入网关会碰到三类过滤器:当前路由的过滤器、DefaultFilter、GlobalFilter

请求路由后,会将当前路由过滤器和DefaultFilter、GlobalFilter,合并到一个过滤器链(集合)中,排序后依次执行每个过滤器:

排序的规则是什么呢?

每一个过滤器都必须指定一个int类型的order值,order值越小,优先级越高,执行顺序越靠前。

GlobalFilter通过实现Ordered接口,或者添加@Order注解来指定order值,由我们自己指定

路由过滤器和defaultFilter的order由Spring指定,默认是按照声明顺序从1递增。

当过滤器的order值一样时,会按照 defaultFilter > 路由过滤器 > GlobalFilter的顺序执行。

详细内容,可以查看源码:

org.springframework.cloud.gateway.route.RouteDefinitionRouteLocator#getFilters()方法是先加载defaultFilters,然后再加载某个route的filters,然后合并。

org.springframework.cloud.gateway.handler.FilteringWebHandler#handle()方法会加载全局过滤器,与前面的过滤器合并后根据order排序,组织过滤器链

3.6.跨域问题

3.6.1.什么是跨域问题

跨域:域名不一致就是跨域,主要包括:

域名不同: www.taobao.comwww.taobao.orgwww.jd.commiaosha.jd.com

域名相同,端口不同:localhost:8080和localhost8081

跨域问题:浏览器禁止请求的发起者与服务端发生跨域ajax请求,请求被浏览器拦截的问题

解决方案:CORS,这个以前应该学习过,这里不再赘述了。不知道的小伙伴可以查看https://www.ruanyifeng.com/blog/2016/04/cors.html

3.6.2.模拟跨域问题

找到资料的页面文件:

放入tomcat或者nginx这样的web服务器中,启动并访问。

可以在浏览器控制台看到下面的错误:

从localhost:8090访问localhost:10010,端口不同,显然是跨域的请求。

3.6.3.解决跨域问题

在gateway服务的application.yml文件中,添加下面的配置:

java 复制代码
spring:
  cloud:
    gateway:
      # 。。。
      globalcors: # 全局的跨域处理
        add-to-simple-url-handler-mapping: true # 解决options请求被拦截问题
        corsConfigurations:
          '[/**]':
            allowedOrigins: # 允许哪些网站的跨域请求 
              - "http://localhost:8090"
            allowedMethods: # 允许的跨域ajax的请求方式
              - "GET"
              - "POST"
              - "DELETE"
              - "PUT"
              - "OPTIONS"
            allowedHeaders: "*" # 允许在请求中携带的头信息
            allowCredentials: true # 是否允许携带cookie
            maxAge: 360000 # 这次跨域检测的有效期
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