Spring Cloud（Finchley版）-02-構建分佈式應用

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上一節說過，Spring Cloud是一個快速構建分佈式應用的工具集。本節，我們就來編寫一個簡單的分佈式應用，並探討這個分佈式應用有哪些問題。

服務消費者 & 提供者

本書使用服務提供者與服務消費者來描述微服務之間的調用關係。下表解釋了服務提供者與服務消費者。

表-服務提供者與服務消費者

名詞	定義
服務提供者	服務的被調用方（即：爲其他服務提供服務的服務）
服務消費者	服務的調用方（即：依賴其他服務的服務）

以電影售票系統爲例。如圖，用戶向電影微服務發起了一個購票的請求。在進行購票的業務操作前，電影微服務需要調用用戶微服務的接口，查詢當前用戶的餘額是多少、是不是符合購票標準等。在這種場景下，用戶微服務就是一個服務提供者，電影微服務則是一個服務消費者。

圍繞該場景，先來編寫一個用戶微服務，然後編寫一個電影微服務。

TIPS

服務消費者和服務提供者描述的只是微服務之間的調用關係，一般成對出現。例如本文，用戶微服務是是電影微服務的服務提供者，電影微服務是用戶微服務的服務消費者。很多初學者和筆者交流時，會描述提供者如何如何……彷彿消費者和提供者是微服務的固有屬性，這是不對的——例如A調用B，B調用C，那麼B相對A就是提供者，B相對C就消費者。

Spring Boot/Spring Cloud應用開發套路

Spring Boot/Spring Cloud時代後，應用開發基本遵循三板斧：

加依賴
加註解
寫配置

至於你的業務代碼，該怎麼寫還怎麼寫。

TIPS

對於懶人，可使用Spring Initilizr（IDEA、Spring Tool Suite等IDE上均有集成，也可在http://start.spring.io 使用網頁版）創建應用，它會給你生成項目的依賴以及項目的骨架。後續，筆者會以番外的形式更新相關教程。

編寫服務提供者【用戶微服務】

創建一個Maven項目，依賴如下：

<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.itmuch.cloud</groupId>
  <artifactId>microservice-simple-provider-user</artifactId>
  <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
  <packaging>jar</packaging>

  <!-- 引入spring boot的依賴 -->
  <parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.0.7.RELEASE</version>
  </parent>

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

  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
    </dependency>
    <!-- 引入H2數據庫，一種內嵌的數據庫，語法類似MySQL -->
    <dependency>
      <groupId>com.h2database</groupId>
      <artifactId>h2</artifactId>
    </dependency>
    <!-- 引入Lombok -->
    <dependency>
      <groupId>org.projectlombok</groupId>
      <artifactId>lombok</artifactId>
      <optional>true</optional>
    </dependency>
  </dependencies>

  <!-- 引入spring cloud的依賴，不能少，主要用來管理Spring Cloud生態各組件的版本 -->
  <dependencyManagement>
    <dependencies>
      <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
        <version>Finchley.SR2</version>
        <type>pom</type>
        <scope>import</scope>
      </dependency>
    </dependencies>
  </dependencyManagement>

  <!-- 添加spring-boot的maven插件，不能少，打jar包時得用 -->
  <build>
    <plugins>
      <plugin>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
      </plugin>
    </plugins>
  </build>
</project>

其中，spring-boot-starter-web 提供了Spring MVC的支持；spring-boot-starter-data-jpa 提供了Spring Data JPA的支持；h2 是一種內嵌的數據庫，語法和MySQL類似（筆者實在沒有動力爲了簡單的演示再寫一大堆內容去演示怎麼安裝MySQL數據庫）；lombok 則是一款開發利器，可以幫助你簡化掉N多冗餘代碼。

WARNING

Lombok之前，必須爲你的IDE安裝Lombok插件！可參考：http://www.cnblogs.com/shindo/p/7550790.html

TIPS

Lombok快速上手：https://blog.csdn.net/motui/article/details/79012846
Lombok官方網站：https://projectlombok.org/

創建實體類：

@Entity
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class User {
  @Id
  @GeneratedValue(strategy = GenerationType.AUTO)
  private Long id;
  @Column
  private String username;
  @Column
  private String name;
  @Column
  private Integer age;
  @Column
  private BigDecimal balance;
}

創建DAO：

1
2
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@Repository
public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
}

創建Controller：

@RequestMapping("/users")
@RestController
public class UserController {
  @Autowired
  private UserRepository userRepository;

  @GetMapping("/{id}")
  public Optional<User> findById(@PathVariable Long id) {
    return this.userRepository.findById(id);
  }
}

其中， @GetMapping，是Spring 4.3提供的新註解。它是一個組合註解，等價於@RequestMapping(method = RequestMethod.GET)，用於簡化開發。同理還有@PostMapping、@PutMapping、@DeleteMapping、@PatchMapping等。

編寫啓動類：

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

  /**
   * 初始化用戶信息
   * 注：Spring Boot2不能像1.x一樣，用spring.datasource.schema/data指定初始化SQL腳本，否則與actuator不能共存
   * 原因詳見：
   * https://github.com/spring-projects/spring-boot/issues/13042
   * https://github.com/spring-projects/spring-boot/issues/13539
   *
   * @param repository repo
   * @return runner
   */
  @Bean
  ApplicationRunner init(UserRepository repository) {
    return args -> {
      User user1 = new User(1L, "account1", "張三", 20, new BigDecimal(100.00));
      User user2 = new User(2L, "account2", "李四", 28, new BigDecimal(180.00));
      User user3 = new User(3L, "account3", "王五", 32, new BigDecimal(280.00));
      Stream.of(user1, user2, user3)
        .forEach(repository::save);
    };
  }
}

@SpringBootApplication是一個組合註解，它整合了@Configuration、@EnableAutoConfiguration和@ComponentScan註解，並開啓了Spring Boot程序的組件掃描和自動配置功能。在開發Spring Boot程序的過程中，常常會組合使用@Configuration、@EnableAutoConfiguration和@ComponentScan等註解，所以Spring Boot提供了@SpringBootApplication，來簡化開發。

在啓動時，我們使用了ApplicationRunner init(UserRepository repository) 初始化了三條數據，分別是張三、李四、王五。@Bean 則是一個方法註解，作用是實例化一個Bean並使用該方法的名稱命名。類似於XML配置方式的<bean id="init" class="...ApplicationRunner"/>。

編寫配置文件application.yml ：

server:
  # 指定Tomcat端口
  port: 8000
spring:
  jpa:
    # 讓hibernate打印執行的SQL
    show-sql: true
logging:
  level:
    root: INFO
    # 配置日誌級別，讓hibernate打印出執行的SQL參數
    org.hibernate: INFO
    org.hibernate.type.descriptor.sql.BasicBinder: TRACE
    org.hibernate.type.descriptor.sql.BasicExtractor: TRACE

傳統Web應用開發中，常使用properties格式文件作爲配置文件。Spring Boot以及Spring Cloud支持使用properties或者yml格式的文件作爲配置文件。

yml文件格式是YAML（Yet Another Markup Language）編寫的文件格式，YAML和properties格式的文件可互相轉換，例如本節中的application.yml，就等價於如下的properties文件：

server.port=8000
spring.jpa.show-sql=true
logging.level.root=INFO
logging.level.org.hibernate=INFO
logging.level.org.hibernate.type.descriptor.sql.BasicBinder=TRACE
logging.level.org.hibernate.type.descriptor.sql.BasicExtractor=TRACE

從中不難看出，YAML比properties結構清晰；可讀性、可維護性也更強，並且語法非常簡潔。因此，本書使用YAML格式作爲配置文件。但，yml有嚴格的縮進，並且key與value之間使用: 分隔，冒號後的空格不能少，請大家注意。

測試

訪問http://localhost:8000/users/1 ，可獲得結果：

`1`	`{"id":1,"username":"account1","name":"張三","age":20,"balance":100.00}`

編寫服務消費者【電影微服務】

我們已經編寫了一個服務提供者（用戶微服務），本節來編寫一個服務消費者（電影微服務）。該服務非常簡單，它使用RestTemplate調用用戶微服務的API，從而查詢指定id的用戶信息。

創建一個Maven項目，ArtifactId是microservice-simple-consumer-movie 。

加依賴：

<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>

創建實體類：

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class User {
  private Long id;
  private String username;
  private String name;
  private Integer age;
  private BigDecimal balance;
}

創建啓動類：

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

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

創建Controller：

@RequestMapping("/movies")
@RestController
public class MovieController {
  @Autowired
  private RestTemplate restTemplate;

  @GetMapping("/users/{id}")
  public User findById(@PathVariable Long id) {
    // 這裏用到了RestTemplate的佔位符能力
    User user = this.restTemplate.getForObject("http://localhost:8000/users/{id}", User.class, id);
    // ...電影微服務的業務...
    return user;
  }
}

由代碼可知，Controller使用RestTemplate調用用戶微服務的RESTful API。

編寫配置文件application.yml ：
1 2
server: port: 8010

拓展閱讀

本文使用RestTemplate實現了基於HTTP的遠程調用，事實上，Spring 5開始，WebFlux提供了Reactive的Web Client：WebClinet ，使用方式和RestTemplate基本類似，但性能更強，吞吐更好。有興趣的可前往https://docs.spring.io/spring/docs/5.1.3.RELEASE/spring-framework-reference/web-reactive.html#webflux-client-builder 瞭解。在這裏，筆者對WebClient做了一些簡單的封裝，也可關注：https://github.com/itmuch/thor-test/blob/master/src/main/java/com/itmuch/thor/httpclient/WebClientUtil.java

測試

訪問：http://localhost:8010/movies/users/1 ，結果如下：

`1`	`{"id":1,"username":"account1","name":"張三","age":20,"balance":100.00}`

存在的問題

至此，我們已經實現了這個最簡單的分佈式應用，應用之間通過HTTP通信。代碼非常簡單，但這些簡單的代碼裏，存在着若干問題：

應用沒有監控，沒有畫板，一切指標都沒有。在這個Growth Hack逐漸成爲主流的時代，不弄個Dashboard把系統壓力、QPS、CPU、內存、日活啥的可視化，你好意思出來混嗎……
地址硬編碼問題——電影微服務中將用戶微服務的地址寫死，如果用戶微服務地址發生變化，難道要重新上線電影微服務嗎？

你可能會質疑：用戶微服務地址爲什麼會變，讓它保持不變就行了啊，這不是問題。這裏舉兩個例子：

例1：如果你用Docker，那麼地址幾乎每次啓動都會變……

例2：你之前用的是TXYun，後來你想把用戶微服務遷移到Aliyun。這個時候IP就會發生變化。我相信你不會樂意找到哪些服務調用了用戶微服務的接口，然後所有調用用戶微服務的服務統一修改地址……
負載均衡如何考慮？難道得在電影微服務和用戶微服務之間加個NGINX做負載均衡嗎？聽起來是可行的，但如果有10000+服務（這並不誇張，我司的微服務數目是這個數字乘以N，N >= m，哈哈哈）那這個NGINX的配置得有多複雜……
服務之間沒有容錯機制，相信對技術有激情的你已經不止一次聽過容錯、降級、fallback、回退之類的詞彙。
如果應用發生故障，你怎麼迅速找到問題所在？
用戶認證和授權呢？被狗吃了嗎？

如上詞彙，你可能看得懂，你也可能看不懂。沒有關係，請繼續閱讀，筆者將會用通俗的語言去描述，在你看完本系列後，你會知道，原來那些所謂的高大上的理論、術語、技術，原來也就是這麼回事兒。

Spring Cloud（Finchley版）-02-構建分佈式應用

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服務消費者 & 提供者

Spring Boot/Spring Cloud應用開發套路

編寫服務提供者【用戶微服務】

測試

編寫服務消費者【電影微服務】

測試

存在的問題

配套代碼

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