[Java知识库] 从零搭建开发脚手架集成Spring Retry实现失败重试和熔断器模式

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[Java知识库]从零搭建开发脚手架集成Spring Retry实现失败重试和熔断器模式

文章目录

背景

在我们的大多数项目中，会有一些场景需要重试操作，而不是立即失败，让系统更加健壮且不易发生故障。

场景如下：

瞬时网络抖动故障
服务器重启
偶发死锁
某些上游的异常或者响应码，需要进行重试
远程调用
从数据库中获取或存储数据
…

以上皆为瞬时故障。

也会有一些场景，例如不是瞬时故障，例如接口响应一直很慢，需要的是断路器，如果还是继续重试，会对服务有很大的影响，例如请求一次需要30s，如果还去不断的重试，会拖垮我们的系统，我们需要一定次数的失败后停止向服务发送进一步的请求，并在一段时间后恢复发送请求。

Spring Retry提供了以下能力:

失败重试
断路器模式

不支持舱壁bulkhead线程隔离
不支持超时timeout机制

项目地址：

https://github.com/spring-projects/spring-retry
https://docs.spring.io/spring-batch/docs/current/reference/html/retry.html

实战

添加依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.retry</groupId>
    <artifactId>spring-retry</artifactId>
    <version>1.3.3</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-aspects</artifactId>
    <version>${version}</version>
</dependency>
或者
 <dependency>
     <groupId>org.springframework.boot</groupId>
     <aifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
</dependency>

启用重试

@Configuration
@EnableRetry
public class RetryConfig {
}

@Retryable

在需要重试的方法上加上@Retryable注解

部分参数如下：

label: 重试的名字，系统唯一，默认 “”
maxAttempts：异常时重试次数，默认 3
maxAttemptsExpression: SpEL表达式，从配置文件获取maxAttempts的值，可以在application.yml设置，与maxAttempts二选一
exceptionExpression: SpEL表达式，匹配异常。例如：exceptionExpression = "#{message.contains('test')}"
include：需要重试的异常
exclude：不需要重试的异常
backoff：重试中的退避策略 ,@Backoff注解，部分参数如下：
- value：重试间隔ms，默认 1000
- delay: 在指数情况下用作初始值，在均匀情况下用作最小值, 它与value属性不能共存，当delay不设置的时候会去读value属性设置的值，如果delay设置的话则会忽略value属性, 默认 0
- delayExpression: SpEL表达式，从配置文件获取delay的值，可以在application.yml设置，与delay二选一
- multiplier: 则用作产生下一个退避延迟的乘数 , 默认 0
  - delay = 2000, multiplier = 2 表示第一次重试间隔为2s，第二次为4秒，第三次为8s
- maxDelay: 最大的重试间隔，当超过这个最大的重试间隔的时候，重试的间隔就等于maxDelay的值默认 0

@Service
@Slf4j
public class RetryService {
   
    @Retryable(value = RuntimeException.class)
    public void test(String param){
        log.info(param);
        throw new RuntimeException("laker Error");
    }
}

当抛出RuntimeException时会尝试重试。

根据@Retryable的默认行为，重试最多可能发生 3 次，重试之间有 1 秒的延迟。

测试日志如下：

2022-07-16 18:23:46.274  INFO 10204 --- [           main] com.example.demo.retry.RetryService      : laker
2022-07-16 18:23:47.278  INFO 10204 --- [           main] com.example.demo.retry.RetryService      : laker
2022-07-16 18:23:48.289  INFO 10204 --- [           main] com.example.demo.retry.RetryService      : laker

java.lang.RuntimeException: laker Error
	at com.example.demo.retry.RetryService.test(RetryService.java:18)
	at com.example.demo.retry.RetryService$$FastClassBySpringCGLIB$$41aa3d8d.invoke(<generated>)
	at org.springframework.cglib.proxy.MethodProxy.invoke(MethodProxy.java:218)

@Recover

当@Retryable方法重试失败之后，最后就会调用@Recover方法。用于@Retryable失败时的兜底处理方法。

@Recover的方法必须要与@Retryable注解的方法保持一致，第一入参为要重试的异常，其他参数与@Retryable保持一致，返回值也要一样，否则无法执行！,方法可以是public、private.

@Service
@Slf4j
public class RetryService {
    @Retryable(value = RuntimeException.class)
    public void test(String param) {
        log.info(param);
        throw new RuntimeException("laker Error");
    }

    @Recover
    void recover(RuntimeException e, String param) {
        log.info("recover e:{},param:{}", e, param);
    }
}

在这里，当抛出RuntimeException时会尝试重试。

test方法在 3 次尝试后不断抛出 RuntimeException，则会调用recover()方法。

测试日志如下：

2022-07-16 18:40:19.828  INFO 4308 --- [           main] com.example.demo.retry.RetryService      : laker
2022-07-16 18:40:20.834  INFO 4308 --- [           main] com.example.demo.retry.RetryService      : laker
2022-07-16 18:40:21.848  INFO 4308 --- [           main] com.example.demo.retry.RetryService      : laker
2022-07-16 18:40:21.849  INFO 4308 --- [           main] com.example.demo.retry.RetryService      : recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker

@CircuitBreaker

熔断模式：指在具体的重试机制下失败后打开断路器，过了一段时间，断路器进入半开状态，允许一个进入重试，若失败再次进入断路器，成功则关闭断路器，注解为@CircuitBreaker,具体包括熔断打开时间、重置过期时间。

同一个方法上与@Retryable注解只能二选一，否则注解失效

相关代码参见CircuitBreakerRetryPolicy.java

主要参数如下：

maxAttempts：最大尝试次数（包括第一次失败），默认为 3
maxAttemptsExpression: SpEL表达式，从配置文件获取maxAttempts的值，可以在application.yml设置，与maxAttempts二选一
openTimeout：当在此超时时间内达到maxAttempts失败时，电路会自动打开，防止访问下游组件。默认为 5000
openTimeoutExpression: SpEL表达式
resetTimeout：如果电路打开的时间超过此超时时间，则它会在下一次调用时重置，以使下游组件有机会再次响应。默认为 20000
resetTimeoutExpression: SpEL表达式
label：短路器的名字，系统唯一
include：需要短路的异常
exclude：不需要短路的异常

   @CircuitBreaker(maxAttempts = 2, openTimeout = 1000, resetTimeout = 2000, value = RuntimeException.class)
    public void testCircuitBreaker(String param) {
        log.info(param);
        throw new RuntimeException("laker Error");
    }

    @Recover
    void recover(RuntimeException e, String param) {
        log.info("recover e:{},param:{}", e, param);
    }

当抛出RuntimeException时会尝试熔断。

在openTimeout 1s时间内，触发异常超过2次，断路器打开，testCircuitBreaker业务方法不允许执行，直接执行恢复方法recover。

经过resetTimeout 2s后，熔断器关闭，继续执行testCircuitBreaker业务方法。

注意：这里没有上面@Retryable的能力了哦，但是这个实际项目还是很需要的。

测试日志如下：

2022-07-16 19:22:26.195  laker0
2022-07-16 19:22:26.195  recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker0
2022-07-16 19:22:26.196  laker1
2022-07-16 19:22:26.196  recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker1
2022-07-16 19:22:26.196  recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker2
2022-07-16 19:22:26.197  recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker3
2022-07-16 19:22:26.197  recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker4
2022-07-16 19:22:26.197  recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker5
2022-07-16 19:22:26.197  recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker6
2022-07-16 19:22:26.197  recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker7
2022-07-16 19:22:26.197  recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker8
2022-07-16 19:22:26.197  recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker9
2022-07-16 19:22:32.206  laker3
2022-07-16 19:22:32.206  recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker0

高级实战

上面说到了，断路器@CircuitBreaker 并么有携带重试功能，所有我们实际项目要结合2者使用。

方式一 @CircuitBreaker + RetryTemplate

1.自定义RetryTemplate

@Configuration
@EnableRetry
public class RetryConfig {
    @Bean
    public RetryTemplate retryTemplate() {
        RetryTemplate retryTemplate = new RetryTemplate();
        FixedBackOffPolicy fixedBackOffPolicy = new FixedBackOffPolicy();
        // 退避策略 因为是瞬时异常 所以不宜过大，100ms即可
        fixedBackOffPolicy.setBackOffPeriod(100L);
        retryTemplate.setBackOffPolicy(fixedBackOffPolicy);
        SimpleRetryPolicy retryPolicy = new SimpleRetryPolicy();
        // 重试3次
        retryPolicy.setMaxAttempts(3);
        retryTemplate.setRetryPolicy(retryPolicy);
        return retryTemplate;
    }
}

2.在断路器中用retryTemplate包裹一层

   @CircuitBreaker(maxAttempts = 2, openTimeout = 1000, resetTimeout = 2000, value = RuntimeException.class)
    public String testCircuitBreaker(String param) {
        return retryTemplate.execute(context -> {
            log.info(String.format("Retry count %d", context.getRetryCount()) + param);
            throw new RuntimeException("laker Error");
        });
    }

    @Recover
    String recover(RuntimeException e, String param) {
        log.info("recover e:{},param:{}", e, param);
        return "";
    }

测试日志如下：

2022-07-16 20:14:11.385 Retry count 0laker0
2022-07-16 20:14:11.496 Retry count 1laker0
2022-07-16 20:14:11.606 Retry count 2laker0
2022-07-16 20:14:11.607 recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker0
2022-07-16 20:14:11.608 Retry count 0laker1
2022-07-16 20:14:11.714 Retry count 1laker1
2022-07-16 20:14:11.826 Retry count 2laker1
2022-07-16 20:14:11.826 recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker1
2022-07-16 20:14:11.827 recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker2
2022-07-16 20:14:11.827 recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker3
2022-07-16 20:14:11.827 recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker4
2022-07-16 20:14:11.827 recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker5
2022-07-16 20:14:11.827 recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker6
2022-07-16 20:14:11.827 recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker7
2022-07-16 20:14:11.827 recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker8
2022-07-16 20:14:11.827 recover e:java.lang.RuntimeException: laker Error,param:laker9

方式二 @CircuitBreaker + @Retryable

定义2个springBean，一个用于重试，一个用于熔断，且是熔断包含着重试，否则会失效。

@Service
@Slf4j
public class RetryService {
    @Autowired
    RetryTemplate retryTemplate;

    @Retryable(value = RuntimeException.class,backoff = @Backoff(delay = 100))
    public void test(String param) {
        log.info(param);
        throw new RuntimeException("laker Error");
    }
}

@Service
@Slf4j
public class CircuitBreakerService {

    @Autowired
    RetryService retryService;

    @CircuitBreaker(maxAttempts = 2, openTimeout = 1000, resetTimeout = 2000, value = RuntimeException.class)
    public void testCircuitBreaker(String param) {
        // 这里是添加了重试注解的方法
        retryService.test(param);
    }

    @Recover
    void recover(RuntimeException e, String param) {
        log.info("recover e:{},param:{}", e, param);
    }
}

参考

https://blog.csdn.net/cckevincyh/article/details/112347200
https://medium.com/@just4give/build-resilient-microservices-using-spring-retry-and-circuit-breaker-pattern-a92abab567ab