SpringCloud(一)

微服务框架

一、分布式架构

分布式架构︰根据业务功能对系统进行拆分，每个业务模块作为独立项目开发，称为一个服务。

优点:

  • 降低服务耦合
  • 有利于服务升级拓展

微服务是一种经过良好架构设计的分布式架构方案，微服务架构特征:

  • 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，避免重复业务开发

  • 面向服务︰微服务对外暴露业务接口

  • 自治:团队独立、技术独立、数据独立、部署独立

  • 隔离性强:服务调用做好隔离、容错、降级，避免出现级联问题

二、SpringCloud

SpringCloud是目前国内使用最广泛的微服务框架。

  • 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:

image-20240411091113234

  • SpringCloud与SpringBoot的版本兼容关系如下:

image-20240411091156904

2.3、服务注册和发现

注册中心原理

在微服务远程调用的过程中，包括两个角色：

  • 服务提供者：提供接口供其它微服务访问
  • 服务消费者：调用其它微服务提供的接口

image-20240413135848274

流程如下：

  • 服务启动时就会注册自己的服务信息（服务名、IP、端口）到注册中心
  • 调用者可以从注册中心订阅想要的服务，获取服务对应的实例列表（1个服务可能多实例部署）
  • 调用者自己对实例列表负载均衡，挑选一个实例
  • 调用者向该实例发起远程调用

当服务提供者的实例宕机或者启动新实例时，调用者如何得知呢？

  • 服务提供者会定期向注册中心发送请求，报告自己的健康状态（心跳请求）
  • 当注册中心长时间收不到提供者的心跳时，会认为该实例宕机，将其从服务的实例列表中剔除
  • 当服务有新实例启动时，会发送注册服务请求，其信息会被记录在注册中心的服务实例列表
  • 当注册中心服务列表变更时，会主动通知微服务，更新本地服务列表

Nacos注册中心

Nacos：Alibaba公司出品，目前被集成在SpringCloudAlibaba中，一般用于Java应用

我们基于Docker来部署Nacos的注册中心，首先我们要准备MySQL数据库表，用来存储Nacos的数据。

image-20240413140957272

准备配置文件目录和文件

image-20240413141310252

PREFER_HOST_MODE=hostname
MODE=standalone
SPRING_DATASOURCE_PLATFORM=mysql
MYSQL_SERVICE_HOST=192.168.150.101
MYSQL_SERVICE_DB_NAME=nacos
MYSQL_SERVICE_PORT=3306
MYSQL_SERVICE_USER=root
MYSQL_SERVICE_PASSWORD=123
MYSQL_SERVICE_DB_PARAM=characterEncoding=utf8&connectTimeout=1000&socketTimeout=3000&autoReconnect=true&useSSL=false&allowPublicKeyRetrieval=true&serverTimezone=Asia/Shanghai

将nacos目录上传至虚拟机的/root目录。

进入root目录，然后执行下面的docker命令：

docker run -d \
--name nacos \
--env-file ./nacos/custom.env \
-p 8848:8848 \
-p 9848:9848 \
-p 9849:9849 \
--restart=always \
nacos/nacos-server:v2.1.0-slim

注意 这里需要安装nacos

image-20240413143823086

 docker load -i nacos.tar

下载好后 查看

 docker images

image-20240413144004520

然后执行上面命令即可

然后访问地址

http://ip:8848/nacos

首次访问会跳转到登录页，账号密码都是nacos

添加依赖

在pom.xml中添加依赖：

<!--nacos 服务注册发现-->
<dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>
firewall-cmd --add-port=808/tcp

在application.yml中添加nacos地址配置：

spring:application:name: item-service # 服务名称​cloud:nacos:server-addr: 192.168.150.101:8848 # nacos地址

启动，在网址中查看

image-20240413214906697

服务发现

消费者需要连接nacos以拉取和订阅服务，因此服务发现的前两步与服务注册是一样，后面再加上服务调用即可:

给到消费者的pom文件中

<!--nacos 服务注册发现-->
<dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

同样的在yaml文件中添加nacos地址

spring:cloud:nacos:server-addr: 192.168.150.101:8848

然后我们启动服务，查看nacos官网

image-20240413233119847

我们的消费者服务已经启动了，然后我们可以在swagger中疯狂提交几次，我们就可以看到负载均衡的效果（这里我是启动了俩个item-service）

image-20240413233241451

image-20240413233252526

并且如果我们下线一个服务，由于心跳机制，我们的请求会直接转到另一个端口。重新上线 ，注册中心检测到会重新分发请求

配置管理

当我们在写项目的时候，某些业务配置和网关配置都需要重启业务才能生效，这些问题我们同样可以利用nacos通过统一的配置管理器服务解决

image-20240417085417398

添加共享配置
  1. 在Nacos中添加共享配置

抽取项目中配置重复的，打开nacos网页管理，添加配置

image-20240417085720492

设置名称和组别

image-20240417090103309

注意这里的配置默认值是读取3306或者是你后期传进来的参数

  1. 配置本地yaml文件

    本地yaml文件写法

image-20240417091942132

​ 不过，需要注意的是，读取Nacos配置是SpringCloud上下文（ApplicationContext）初始化时处理的，发生在项目的引导阶段。然后才会初始化SpringBoot上下文，去读取application.yaml。

​ SpringCloud在初始化上下文的时候会先读取一个名为bootstrap.yaml(或者bootstrap.properties)的文件，如果我们将nacos地址配置到bootstrap.yaml中，那么在项目引导阶段就可以读取nacos中的配置了。

image-20240417091920658

  1. 微服务拉取配置
    • 引入依赖：
  <!--nacos配置管理--><dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId></dependency><!--读取bootstrap文件--><dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-bootstrap</artifactId></dependency>
  • 建立bootstrap.yaml
spring:application:name: cart-service # 服务名称profiles:active: devcloud:nacos:server-addr: 192.168.150.101 # nacos地址config:file-extension: yaml # 文件后缀名shared-configs: # 共享配置- dataId: shared-jdbc.yaml # 共享mybatis配置- dataId: shared-log.yaml # 共享日志配置- dataId: shared-swagger.yaml # 共享日志配置
  • 修改application.yaml

由于一些配置挪到了bootstrap.yaml，因此application.yaml需要修改为：

server:port: 8082
feign:okhttp:enabled: true # 开启OKHttp连接池支持
hm:swagger:title: 购物车服务接口文档package: com.hmall.cart.controllerdb:database: hm-cart

配置热更新

配置热更新:当修改配置文件中的配置时，微服务无需重启即可使配置生效。

前提条件：

  1. nacos中要有一个与微服务有关的配置文件

image-20240417093911466

这几个配置，在bootstrap中就已经设置好了，我们可以根据文件中写的，添加到nacos中，不需要跟application配置文件一样需要去指定

image-20240417094059002

image-20240417095304453

  1. 微服务要以特定方式读取需要热更新的属性配置

    package com.hmall.cart.config;import lombok.Data;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.stereotype.Component;@Data
@Component
@ConfigurationProperties(prefix = "hm.cart")
public class CartProperties {private Integer maxAmount;
}

  2. 编写配置文件

例如这里购物车不能超过十个，我们想动态获取

image-20240417094800432

我们在config文件中新建一个关于这个属性的配置文件

image-20240417094825412

package com.hmall.cart.config;import lombok.Data;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.stereotype.Component;@Data
@Component
@ConfigurationProperties(prefix = "hm.cart")
public class CartProperties {private Integer maxItems;
}

然后回到实现类中，注入，修改

image-20240417094918714

image-20240417094933783

重启项目，即可成功

动态路由

网关的路由配置全部是在项目启动时由org.springframework.cloud.gateway.route.CompositeRouteDefinitionLocator在项目启动的时候加载，并且一经加载就会缓存到内存中的路由表内（一个Map），不会改变。也不会监听路由变更，所以，我们无法利用上节课学习的配置热更新来实现路由更新。

监听Nacos配置变更

在Nacos官网中给出了手动监听Nacos配置变更的SDK：

https://nacos.io/zh-cn/docs/sdk.html

如果希望 Nacos 推送配置变更，可以使用 Nacos 动态监听配置接口来实现。

public void addListener(String dataId, String group, Listener listener)
参数名参数类型描述
dataIdstring配置 ID，保证全局唯一性，只允许英文字符和 4 种特殊字符（“.”、“:”、“-”、“_”）。不超过 256 字节。
groupstring配置分组，一般是默认的DEFAULT_GROUP。
listenerListener监听器，配置变更进入监听器的回调函数。

示例代码：

String serverAddr = "{serverAddr}";
String dataId = "{dataId}";
String group = "{group}";
// 1.创建ConfigService，连接Nacos
Properties properties = new Properties();
properties.put("serverAddr", serverAddr);
ConfigService configService = NacosFactory.createConfigService(properties);
// 2.读取配置
String content = configService.getConfig(dataId, group, 5000);
// 3.添加配置监听器
configService.addListener(dataId, group, new Listener() {@Overridepublic void receiveConfigInfo(String configInfo) {// 配置变更的通知处理System.out.println("recieve1:" + configInfo);}@Overridepublic Executor getExecutor() {return null;}
});

这里核心的步骤有2步：

  • 创建ConfigService，目的是连接到Nacos
  • 添加配置监听器，编写配置变更的通知处理逻辑

由于我们采用了spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config自动装配，因此ConfigService已经在com.alibaba.cloud.nacos.NacosConfigAutoConfiguration中自动创建好了：

image-20240417101320444

NacosConfigManager中是负责管理Nacos的ConfigService的，具体代码如下：

image-20240417101338592

因此，只要我们拿到NacosConfigManager就等于拿到了ConfigService，第一步就实现了。

第二步，编写监听器。虽然官方提供的SDK是ConfigService中的addListener，不过项目第一次启动时不仅仅需要添加监听器，也需要读取配置，因此建议使用的API是这个：

String getConfigAndSignListener(String dataId, // 配置文件idString group, // 配置组，走默认long timeoutMs, // 读取配置的超时时间Listener listener // 监听器
) throws NacosException;

既可以配置监听器，并且会根据dataId和group读取配置并返回。我们就可以在项目启动时先更新一次路由，后续随着配置变更通知到监听器，完成路由更新。

更新路由

更新路由要用到org.springframework.cloud.gateway.route.RouteDefinitionWriter这个接口：

package org.springframework.cloud.gateway.route;import reactor.core.publisher.Mono;/*** @author Spencer Gibb*/
public interface RouteDefinitionWriter {/*** 更新路由到路由表，如果路由id重复，则会覆盖旧的路由*/Mono<Void> save(Mono<RouteDefinition> route);/*** 根据路由id删除某个路由*/Mono<Void> delete(Mono<String> routeId);}

这里更新的路由，也就是RouteDefinition，之前我们见过，包含下列常见字段：

  • id：路由id
  • predicates：路由匹配规则
  • filters：路由过滤器
  • uri：路由目的地

将来我们保存到Nacos的配置也要符合这个对象结构，将来我们以JSON来保存，格式如下：

{"id": "item","predicates": [{"name": "Path","args": {"_genkey_0":"/items/**", "_genkey_1":"/search/**"}}],"filters": [],"uri": "lb://item-service"
}

以上JSON配置就等同于：

spring:cloud:gateway:routes:- id: itemuri: lb://item-servicepredicates:- Path=/items/**,/search/**

OK，我们所需要用到的SDK已经齐全了。

实现动态路由

首先， 我们在网关gateway引入依赖：

<!--统一配置管理-->
<dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
</dependency>
<!--加载bootstrap-->
<dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-bootstrap</artifactId>
</dependency>

然后在网关gateway的resources目录创建bootstrap.yaml文件，内容如下：

spring:application:name: gatewaycloud:nacos:server-addr: 192.168.150.101config:file-extension: yamlshared-configs:- dataId: shared-log.yaml # 共享日志配置

接着，修改gateway的resources目录下的application.yml，把之前的路由移除，最终内容如下：

server:port: 8080 # 端口
hm:jwt:location: classpath:hmall.jks # 秘钥地址alias: hmall # 秘钥别名password: hmall123 # 秘钥文件密码tokenTTL: 30m # 登录有效期auth:excludePaths: # 无需登录校验的路径- /search/**- /users/login- /items/**

然后，在gateway中定义配置监听器：

image-20240417101447156

其代码如下：

package com.hmall.gateway.route;import cn.hutool.json.JSONUtil;
import com.alibaba.cloud.nacos.NacosConfigManager;
import com.alibaba.nacos.api.config.listener.Listener;
import com.alibaba.nacos.api.exception.NacosException;
import com.hmall.common.utils.CollUtils;
import lombok.RequiredArgsConstructor;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.cloud.gateway.route.RouteDefinition;
import org.springframework.cloud.gateway.route.RouteDefinitionWriter;
import org.springframework.stereotype.Component;
import reactor.core.publisher.Mono;import javax.annotation.PostConstruct;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.Executor;@Slf4j
@Component
@RequiredArgsConstructor
public class DynamicRouteLoader {private final RouteDefinitionWriter writer;private final NacosConfigManager nacosConfigManager;// 路由配置文件的id和分组private final String dataId = "gateway-routes.json";private final String group = "DEFAULT_GROUP";// 保存更新过的路由idprivate final Set<String> routeIds = new HashSet<>();@PostConstructpublic void initRouteConfigListener() throws NacosException {// 1.注册监听器并首次拉取配置String configInfo = nacosConfigManager.getConfigService().getConfigAndSignListener(dataId, group, 5000, new Listener() {@Overridepublic Executor getExecutor() {return null;}@Overridepublic void receiveConfigInfo(String configInfo) {updateConfigInfo(configInfo);}});// 2.首次启动时，更新一次配置updateConfigInfo(configInfo);}private void updateConfigInfo(String configInfo) {log.debug("监听到路由配置变更，{}", configInfo);// 1.反序列化List<RouteDefinition> routeDefinitions = JSONUtil.toList(configInfo, RouteDefinition.class);// 2.更新前先清空旧路由// 2.1.清除旧路由for (String routeId : routeIds) {writer.delete(Mono.just(routeId)).subscribe();}routeIds.clear();// 2.2.判断是否有新的路由要更新if (CollUtils.isEmpty(routeDefinitions)) {// 无新路由配置，直接结束return;}// 3.更新路由routeDefinitions.forEach(routeDefinition -> {// 3.1.更新路由writer.save(Mono.just(routeDefinition)).subscribe();// 3.2.记录路由id，方便将来删除routeIds.add(routeDefinition.getId());});}
}

重启网关，接下来，我们直接在Nacos控制台添加路由，路由文件名为gateway-routes.json，类型为json：

配置内容如下：

[{"id": "item","predicates": [{"name": "Path","args": {"_genkey_0":"/items/**", "_genkey_1":"/search/**"}}],"filters": [],"uri": "lb://item-service"},{"id": "cart","predicates": [{"name": "Path","args": {"_genkey_0":"/carts/**"}}],"filters": [],"uri": "lb://cart-service"},{"id": "user","predicates": [{"name": "Path","args": {"_genkey_0":"/users/**", "_genkey_1":"/addresses/**"}}],"filters": [],"uri": "lb://user-service"},{"id": "trade","predicates": [{"name": "Path","args": {"_genkey_0":"/orders/**"}}],"filters": [],"uri": "lb://trade-service"},{"id": "pay","predicates": [{"name": "Path","args": {"_genkey_0":"/pay-orders/**"}}],"filters": [],"uri": "lb://pay-service"}
]

然后访问网关接口即可

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