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[Java知识库]一次自己搭建springCloud 应用以及思考

前言

本次搭建springCloud的根本目偏向于应用，因为之前公司主流框架是SpringBoot那套。基于拓宽视野，我准备搭建一个cloud框架，然后再搭建的过程中，我同时会去引用一些我所知道，但是没有实际引用过的中间件。

写下这篇文章的本意在于记录一下，在搭建的过程中，方才明了，知易行难。

过程中遇到了许许多多的坑，也做一些统计和记录，方便自己。当然如果有对别有帮助，那最好不过。

框架图

再聊具体框架之前，我们先思考一下，springCloud，springBoot，Spring之间的关系。（以下所有均个人思考）

Spring是一个集成框架，他最大的作用和目的在于简化开发，为企业提供快速解决方案。他诞生的背景是在当时J2EE横行的时代，因为当时代码框架的冗余和臃肿，他提出来轻量化的技术框架（虽然光用spring好像并不怎么轻量）。我觉得Spring最大的出彩点，并不是像很多博客说的那样，是AOP，IOC，DI，甚至也不应该是Bean，事物等等。而是他提供了一个代码编写框架，做到了很多和第三方之间的桥接，比如早期的Struts、Hibernate，Spring没有实现这些，但是Spring做到了引用他们，兼容他们，组成了一个连贯的框架体系。

当然优势就是在他的初衷之后，spring有着低代码侵入，成熟的现有可使用的其他框架（ORM 日志 Quartz等等），AOP的切面，web mvc的规范，IOC的控制反转等等。

SpringBoot是在Spring上的优化，它主要优化了Spring繁琐的配置，复杂的项目版本管理，分布式的支持，以及其他一些。

SpringBoot的最大的一个特点就是”约定大于配置“。

同时他有两个核心功能：起步依赖（我把他理解为Starter），自动配置

往往用SpringBoot搭建的框架，我们认为他是分布式的，一套SpringBoot的框架，往往会搭配上一个注册中心（Zookeeper，Nacos），一个RPC调度服务（dubbo），一些成熟的ORM框架（Mybatis，Mybatis plus），还有一些成熟的第三方中间件（redis，mq，es，kafaka等等）

SpringCloud是在SpringBoot上的集成优化，如果说boot是一个标准的分布式，那我认为cloud是一个真正的微服务架构体系。

他有两个主要的生态源 spring-cloud-starter-netflix 与 spring-cloud-alibaba

然后他们提供了更多的一站式的分布式微服务的解决框架，包括zuul，eureka，config，Hystrix，consul，stream等等

最后，由于本次我搭建的是cloud，我简单的画一下我所理解的架构图

项目工程概览

父工程

在一切开始的时候，我们需要一个父工程，用于描述pom，管理项目。

我有一个cloud的父工程，他没有任何实现，只是去做了pom.xml管理。需要说明的是，在这个pom.xml里面的dependency是不做引入实际的jar的，而自己的子module里面才会去做实现

具体他为何是申明依赖，而不去做实现是依赖于dependencyManagement

<dependencyManagement>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
                <version>${spring.boot.version}</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-autoconfigure</artifactId>
                <version>${spring.boot.version}</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
                <version>2021.0.1</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
                <!--https://github.com/alibaba/spring-cloud-alibaba/wiki/%E7%89%88%E6%9C%AC%E8%AF%B4%E6%98%8E -->
                <version>2.2.7.RELEASE</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-server</artifactId>
                <version>${eureka.version}</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>mysql</groupId>
                <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
                <version>${mysql.version}</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>com.alibaba</groupId>
                <artifactId>druid-spring-boot-starter</artifactId>
                <version>${druid.version}</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.mybatis.spring.boot</groupId>
                <artifactId>mybatis-spring-boot-starter</artifactId>
                <version>${mybatis.spring.boot.version}</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>com.alibaba</groupId>
                <artifactId>fastjson</artifactId>
                <version>${alibaba.fastjson}</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbon</artifactId>
                <version>${ribbon.version}</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
                <version>${openfeign.version}</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
                <version>${hystrix.version}</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix-dashboard</artifactId>
                <version>${hystrix.version}</version>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-alibaba-seata</artifactId>
                <version>${cloud.seata.version}</version>
                <exclusions>
                    <exclusion>
                        <groupId>io.seata</groupId>
                        <artifactId>seata-spring-boot-starter</artifactId>
                    </exclusion>
                </exclusions>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>io.seata</groupId>
                <artifactId>seata-spring-boot-starter</artifactId>
                <version>${io.seata.version}</version>
            </dependency>

        </dependencies>
    </dependencyManagement>

版本管理

其实我觉得最痛苦的就是这个

这是我的版本

<properties>
    <project.encoding>UTF-8</project.encoding>
    <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    <java.version>1.8</java.version>
    <maven.compiler.source>1.8</maven.compiler.source>
    <maven.compiler.target>1.8</maven.compiler.target>
    <maven.compiler.compilerVersion>3.3</maven.compiler.compilerVersion>
    <junit.version>4.12</junit.version>
    <!-- 重要组件版本 -->
    <!--这些都是自定义的版本号 子工程做引用 -->
    <mysql.version>8.0.28</mysql.version>
    <!---https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.logging.log4j/log4j-core/2.17.2 -->
    <log4j.version>2.17.2</log4j.version>
    <!--https://mvnrepository.com/artifact/org.mybatis.spring.boot/mybatis-spring-boot-starter/2.2.2-->
    <mybatis.spring.boot.version>2.2.2</mybatis.spring.boot.version>
    <!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.alibaba/druid/1.2.8 这里有涉及mysql的-->
    <druid.version>1.2.8</druid.version>
    <spring.boot.version>2.6.3</spring.boot.version>
    <spring.cloud.version>2021.0.1</spring.cloud.version>
    <alibaba.fastjson>1.2.53</alibaba.fastjson>
    <eureka.version>3.1.1</eureka.version>
    <ribbon.version>2.2.10.RELEASE</ribbon.version>
    <openfeign.version>3.1.1</openfeign.version>
    <hystrix.version>2.2.10.RELEASE</hystrix.version>
    <cloud.seata.version>2.2.0.RELEASE</cloud.seata.version>
    <io.seata.version>1.2.0</io.seata.version>
</properties>

然后这是官网的版本发布，我选择了最新的稳定发布版本（release）

https://spring.io/projects/spring-cloud

然后这个是对应的boot与cloud之间的版本依赖关系，他给出了一个范围

https://start.spring.io/actuator/info

而最终我敲定了这个

如果说上面的这些都有迹可循的话，那么其他的版本我都是靠这个

https://mvnrepository.com

去寻找依赖，稳定版本

项目结构分层

下图是我的整个项目图（我原本想给一个pom的依赖图的，然后一打开太乱了，没有具体研究怎么只看当前工程的依赖，所以就只给了项目图）。

然后我有一个framework的工程，这个工程我是准备集成第三方和业务无关的中间件，诸如redis，mq的适当封装，一些具体的工具类。

在然后就是我的business他会去做一些业务抽象，比如抽象的返回结果

最后就是各个实际的业务service，需要说明的是hystrix-databoard是hystrix的控制台。eurekaService是eureka的服务端

注册中心

任何一个分布式微服务架构，他都需要一个注册中心，需要做服务发现和注册（集群情况下，在宕机的时候，也要选举出一个可用服务），这里我用了eureka

具体的搭建服务可以看一下这篇博客：SpringCloud(二)-手把手教你搭建Eureka Server和Eureka Client - 简书

那为什么我要用eureka呢？是因为我看到的springCloud大家用的不是nacos就是eureka，而我准备两个都用，所以eureka做注册中心，nacos做配置中心

选型比较

市面上我知道的注册中心，有Nacos，eureka，Zookeeper，consul 还有一个阿波罗（Apollo）。这里只说前四者，因为阿波罗我只限于听过，我记得他是携程研发的，总归感觉他和nacos很像

然后这是网上的一张图

服务通讯

在有了刚刚的注册中心之后，服务与服务之间需要做通讯，我所知道的主流的通讯方式有两种

一种是RPC 也就是远程过程调用，具体原理如下

1.建立tcp连接 2.寻址 3.发送方序列化二进制 4.接收方反序列化 5.发送方在反序列化接收方的传值

引用自谁能用通俗的语言解释一下什么是 RPC 框架？ - 知乎

一种是Rest

那么Rest本身只是一个架构风格，他是通过http做通讯的，他严格按照crud各个来进行区别。

然后这是网上看到的两者之间的区别

对性能有着严格的要求：RPC
考虑学习成本，团队成员的上手难度以及开发效率成本：REST
对外开放的需求，rpc需要进一步转换，而rest可直接对外开放：REST
代码耦合度要求松散耦合：REST
与其他框架集成的难度低，微服务框架基本支持rest：REST
异步需求，rest需要额外的实现手段，如通过中间件等：RPC

所以在对于微服务多主机的场景下，我觉得rest更加合适，这边具体选型就是Fegin

restTemplate

其实在最一开始的时候，我用的是这个restTemplate来进行http的调度，但是在用他的时候，我总觉得我在写原生的jdbc在对数据操作。

实在是过于丑陋，网址端口都要写死

OpenFegin

后来我就用了这个，相对来说，这个封装了http请求，直接操作的是对应的service的controller，从代码结构层次上看，优雅了很多。

然后这个是相关的底层流程：

SpringBoot 应用启动时，由针对 @EnableFeignClient 这一注解的处理逻辑触发程序扫描 classPath中所有被@FeignClient 注解的类，这里以 DemoService 为例，将这些类解析为 BeanDefinition 注册到 Spring 容器中

Sping 容器在为某些用的 Feign 接口的 Bean 注入 DemoService 时， Spring 会尝试从容器中查找 DemoService 的实现类

由于我们从来没有编写过 DemoService 的实现类，上面步骤获取到的 DemoService 的实现类必然是 feign 框架通过扩展 spring 的 Bean 处理逻辑，为 DemoService 创建一个动态接口代理对象，这里我们将其称为 DemoServiceProxy 注册到spring 容器中。

Spring 最终在使用到 DemoService 的 Bean 中注入了 DemoServiceProxy 这一实例。

当业务请求真实发生时，对于 DemoService 的调用被统一转发到了由 Feign 框架实现的 InvocationHandler 中， InvocationHandler 负责将接口中的入参转换为 HTTP 的形式，发到服务端，最后再解析 HTTP 响应，将结果转换为 Java 对象，予以返回。

原文链接：Spring Cloud OpenFeign 工作原理解析_萧萧九宸的博客-CSDN博客_openfeign底层原理

在使用OpenFegin之前，记得在主启动类上增加一个@EnableFeignCleints的注解

然后以下是部分使用代码

@Autowired
GoodsService gdsService;

@ResponseBody()
@GetMapping(value = "/goods/get")
@HystrixCommand
public CommonResult getGoods(@RequestParam(name = "Id", required = true) Long id) {
    return gdsService.getGoods(id);
}

@ResponseBody()
@RequestMapping(value = "/goods/create", method = {RequestMethod.POST})
public CommonResult createGoods(@RequestBody(required = true) String goods) {
    return gdsService.createGoods(goods);
}

这里的FeginClient的name 就是我对应的服务提供方的applicationName，配置在yml文件中的那个

@Component
@FeignClient(name = "cloud-product-service", fallbackFactory = HystrixClientFallbackFactory.class)
public interface GoodsService {

    /**
     * 查询
     *
     * @return
     */
    @GetMapping("goods/get")
    public CommonResult getGoods(@RequestParam("Id") Long id);

    /***
     * create
     * @param goods
     * @return
     */
    @PostMapping(value = "/goods/create", consumes = "application/json")
    public CommonResult createGoods(@RequestBody(required = true) String goods);

}

负载均衡策略

一个微服务系统，既然要高可用，就必然会涉及到服务集群，既然涉及到了集群，那必然会说一下负载均衡。

负载均衡策略大致有以下几种：

简单随机
加权随机
简单轮询
简单加权轮询
平滑加权轮询
一致性哈希
最少活跃数

我记得其实真正的最好轮询方法应该是最小活跃数。因为只有这种轮询方式，才是真正的，动态的轮询，能达到服务的最大可用。

版本迁移

Spring Cloud 2020版本以后，默认移除了对Netflix的依赖，其中就包括Ribbon，官方默认推荐使用Spring Cloud Loadbalancer正式替换Ribbon，并成为了Spring Cloud负载均衡器的唯一实现。

大概的pom如下：

当时我就是因为这个版本错了，半天服务调度都有问题，死活不行。

这里面其实不需要额外引入，它内部其实有loadbanlancer策略

ribbon

ribbon本质上是一个客户端的负载均衡，而我们也可以自定义负载均衡策略，但是他就是停更了。

这个gitHub官网 https://github.com/Netflix/ribbon

ribbon与nginx

那同样都是负载均衡，ribbon和nginx区别在哪里

其实他们区别特别大：

Nginx 是服务器负载均衡，客户端所有请求都会交给nginx，然后 nginx 实现转发请求。即负载均衡是由服务端实现的。
Ribbon 本地负载均衡，在调用微服务接口的时候，会在注册中心上获取注册信息服务列表后缓存到JVM 本地，从而在本地实现RPC远程服务调用技术

从实现方式看：

1、nginx集中式

即在服务的消费方和提供方之间使用独立的LB 设施（可以是硬件，如F5, 也可以是软件如 Nginx ）, 由该设置负责把访问请求通过某种策略转发至服务的提供方

2、ribbon进程内 LB

将 LB 逻辑集成到消费方，消费方从服务注册中心获取有哪些地址可用，然后自己再从这些地址中选择一个适合的服务器。

Ribbon 就属于进程内LB，它只是一个类库，集成于消费方进程，消费方通过它来获取服务提供方的地址。

参考 springcloud----负载均衡--Ribbon与LoadBalance_千钧~的博客-CSDN博客_loadbalancer和ribbon

Spring Cloud Loadbalancer

其实对于这个loadbalancer，我本地根本就没有引入，他在eureka里面。

验证的话，也很好验证，我只要启动多个provider服务，大概像这样，指定好端口就可以启动多个服务，作为集群来看到了

当然配置yml改一下，就可以实现动态的端口注入了

最后的就是这样，对应的product服务，有多个

至于他的底层，我看见网上有说，调用的是ribbon的客户端。

限流降级熔断?

在聊这个话题之前，你可以看一下我在很久很久以前写的blog：分布式降级，限流，熔断_TT_4419的博客-CSDN博客

对于一个分布式微服务架构来说，你必然会瞬时大量请求的业务场景，而这很有可能会导致服务堆积，而一旦堆积的请求处理不及时，服务调度链路复杂过长，你就是会服务扇出，最终大家一起都挂了。

针对于大量瞬时请求，第一步当然是缓存。

我不管是服务器内存缓存，还是redis的缓存，他始终是挡在并发的第一线。当然这里面会涉及到很多东西，比如缓存击穿，缓存穿透，缓存数据不一致，缓存雪崩，当然这些都是有成熟方案的，不管是缓存空对象，布隆过滤器，缓存预热，缓存降级，设置key的TTL随机值，延迟双删策略

那么对于服务的限流、降级、熔断，是有成熟的中间件来去实现这些的，那这里我用的是Hystrix。

而为什么用这个呢，一方面官网上有这个组件，一方面我之前写的博客主体就是sentinel

然后其实Hystrix值提供了降级和熔断

降级：

服务降级是当服务器压力剧增的情况下，根据当前业务情况及流量对一些服务和页面有策略的降级，以此释放服务器资源以保证核心任务的正常运行。
通俗的讲就是当服务器繁忙时，不让服务继续在这里耗着，而是返回一个友好的提示【一个Fallback方法】，释放该线程的资源，减轻压力。
降级往往是针对于客户端的，往往是服务器级别的，基本上的应用场景属于下游服务不可用了，则内部调用一个FallBack

触发条件有以下几种：

程序运行时异常【即程序错误异常】
超时
服务熔断也会触发服务降级
线程池的最大线程数已满，无可再用线程

关键代码如下：

我这里分为两种FallBack，一个是全局FallBack。他指的是我针对于所有服务的返回，一个是指定FallBack，他指的是我针对于当前这个服务返回的错误信息，需要做的特殊提示

@RestController
@Slf4j
public class GoodsControllerConsume extends ConsumeBaseController {

    @Autowired
    GoodsService gdsService;

    @ResponseBody()
    @GetMapping(value = "/goods/get")
    @HystrixCommand
    public CommonResult getGoods(@RequestParam(name = "Id", required = true) Long id) {
        return gdsService.getGoods(id);
    }

    @ResponseBody()
    @RequestMapping(value = "/goods/create", method = {RequestMethod.POST})
    public CommonResult createGoods(@RequestBody(required = true) String goods) {
        return gdsService.createGoods(goods);
    }


}

/**
 * @author ：shengjie.tang
 * @date ：Created in 2022/5/2 21:00
 * @description 抽象controller 实现全局降级、熔断方法
 * @modified By：
 * @version: 1$
 */
@DefaultProperties(defaultFallback = "consumerGlobalHandler")
public class ConsumeBaseController {

    /**
     * fallback 方法  当方法出现异常时调用该方法
     *
     * @return
     */
    public CommonResult consumerGlobalHandler() {
        return CommonResult.error("500", " GlobalHandler异常信息处理  系统繁忙，请稍后再试！");
    }


}

这里的注解使用的FallbackFactory 而不是FallBack方法

@Component
@FeignClient(name = "cloud-product-service", fallbackFactory = HystrixClientFallbackFactory.class)
public interface GoodsService {

    /**
     * 查询
     *
     * @return
     */
    @GetMapping("goods/get")
    public CommonResult getGoods(@RequestParam("Id") Long id);

    /***
     * create
     * @param goods
     * @return
     */
    @PostMapping(value = "/goods/create", consumes = "application/json")
    public CommonResult createGoods(@RequestBody(required = true) String goods);

}

@Component
public class HystrixClientFallbackFactory implements FallbackFactory<GoodsService> {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(HystrixClientFallbackFactory.class);

    @Override
    public GoodsService create(Throwable cause) {
        HystrixClientFallbackFactory.logger.info("fallback reason was: {} ", cause.getMessage());
        return new GoodsService() {

            @Override
            public CommonResult getGoods(Long id) {
                return CommonResult.error("500", "获取商品的时候，服务不可用，降级了");
            }

            @Override
            public CommonResult createGoods(String goods) {
                return CommonResult.error("500", "创建商品的时候，服务不可用，降级了");
            }
        };
    }
}

熔断：

服务熔断的作用类似于我们家用的保险丝，当某服务出现不可用或响应超时的情况时，为了防止整个系统出现雪崩，暂时停止对该服务的调用。

服务熔断也会触发服务降级，服务熔断会直接暂时拒绝请求，然后调用服务降级方法返回友好提示。

服务熔断机制：当出现故障时，在固定时间窗口内，接口调用超时比率达到一个阈值，会开启熔断。，熔断一旦开启，这时就会拒绝请求包括正确的请求，直接执行本地的默认方法，达到服务降级的效果，熔断不会一直开启，熔断后一段时间，会继续放一批请求，这是处于半熔断状态，当进去的请求得到成功执行时，这时会认为服务故障已经清除，熔断就会关闭，服务正常进行。

Hystrix设计了三种状态：

熔断关闭状态（Closed）：服务正常进行，不受限制。

熔断开启状态（Open）：在固定时间内（Hystrix默认是10秒），接口调用出错比率达到一个阈值（Hystrix默认为50%），会进入熔断开启状态。这时就会拒绝所有服务，调用服务降级方法。

半熔断状态（Half-Open）：在进入熔断开启状态一段时间之后（Hystrix默认是5秒），熔断器会进入半熔断状态。该状态下会放一批请求，监控该批请求的正确率，如果成功率达到预约，就认为服务恢复正常，关闭熔断状态。

从使用上来看，熔断和降级很像，你可以把它理解为一个在客户端（降级），一个在服务端（熔断）

看一下我的熔断配置

/**
 * @author ：shengjie.tang
 * @date ：Created in 2022/5/2 21:00
 * @description 抽象controller 实现全局降级、熔断方法
 * @modified By：
 * @version: 1$
 */
@DefaultProperties(defaultFallback = "consumerFuseHandler")
public class ProviderBaseController {

    /**
     * fallback 方法  当方法出现异常时调用该方法
     *
     * @return
     */
    public CommonResult consumerFuseHandler() {
        return CommonResult.error("500", " GlobalFuseHandler 异常熔断处理。系统问题，请稍后再试！");
    }


}

其实我就是这个一个全局的Controller抽象类，我没有做任何处理，我看到了好多博客都说，要通过注解的方式配置

大概像这样，这个简直就是灾难，我不可能每个方法都这个去配置的，要配置我也是通过yml的方式去设置全局的，当然我也是说这种方式不好（好像sentinel就不可以这样）。

只是这种配置略显麻烦

然后就是一个控制台的配置

一定要注意中间有个actuator

然后这个搭建起来还要servlet

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
@EnableFeignClients
@EnableHystrix
public class ProductConsumeApplication {

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

    @Bean
    public ServletRegistrationBean getServlet() {
        HystrixMetricsStreamServlet streamServlet = new HystrixMetricsStreamServlet();
        ServletRegistrationBean registrationBean = new ServletRegistrationBean(streamServlet);
        registrationBean.setLoadOnStartup(1);
        registrationBean.addUrlMappings("/actuator/hystrix.stream");
        registrationBean.setName("HystrixMetricsStreamServlet");
        return registrationBean;
    }
}