【SpringCloud】从入门到精通（上）

今天主播我把黑马新版微服务课程MQ高级之前的内容都看完了，虽然在看视频的时候也记了笔记，但是看完之后还是忘得差不多了，所以打算写一篇博客再温习一下内容。

课程坐标:黑马程序员SpringCloud微服务开发与实战

微服务

认识单体架构

单体架构（monolithic structure）：顾名思义，整个项目中所有功能模块都在一个工程中开发；项目部署时需要对所有模块一起编译、打包；项目的架构设计、开发模式都非常简单。
在这里插入图片描述

像我们之前写过的苍穹外卖，黑马点评，他们虽然被拆分成了不同的模块，但是还是一个单体项目，通过Maven的聚合，让所有模块联系在一起，这种单体项目架构开发起来非常方便，例如我们简单写一个后台管理系统，或者是访问量较小的个人博客的后台系统的时候，单体项目是再简单不过的，但是如果我们用微服务来写，属实是大材小用。

但随着项目的业务规模越来越大，团队开发人员也不断增加，单体架构就呈现出越来越多的问题：

  • 团队协作成本高：试想一下，你们团队数十个人同时协作开发同一个项目，由于所有模块都在一个项目中，不同模块的代码之间物理边界越来越模糊。最终要把功能合并到一个分支，你绝对会陷入到解决冲突的泥潭之中。在公司当中一般都是用git来管理代码，你想象下，你开发一个模块，别人开发另一个模块，但是有一天，你们都对公共代码进行了修改，向git提交的时候是不是就会出现合并冲突。
  • 系统发布效率低：任何模块变更都需要发布整个系统，而系统发布过程中需要多个模块之间制约较多，需要对比各种文件，任何一处出现问题都会导致发布失败，往往一次发布需要数十分钟甚至数小时。
  • 系统可用性差：单体架构各个功能模块是作为一个服务部署，相互之间会互相影响，一些热点功能会耗尽系统资源，导致其它服务低可用。

关于系统可用性差，我们可以想象下，如果我们单体项目有两个服务，一个是不太经常被访问的接口A，而一个是经常被访问的热点接口B,如果我们使用的是单体项目架构，那么热点接口B在被频繁访问的时候就会影响A的访问速度和性能，这就是单体项目的缺点，功能之间的相互影响比较大。而要想解决这些问题，就需要使用微服务架构了。

认识微服务

微服务架构，首先是服务化，就是将单体架构中的功能模块从单体应用中拆分出来，独立部署为多个服务。同时要满足下面的一些特点：

  • 单一职责：一个微服务负责一部分业务功能，并且其核心数据不依赖于其它模块。
  • 团队自治：每个微服务都有自己独立的开发、测试、发布、运维人员，团队人员规模不超过10人（2张披萨能喂饱）
  • 服务自治：每个微服务都独立打包部署，访问自己独立的数据库。并且要做好服务隔离，避免对其它服务产生影响

在这里插入图片描述
那么，单体架构存在的问题有没有解决呢？

  • 团队协作成本高？
  • 由于服务拆分，每个服务代码量大大减少，参与开发的后台人员在1~3名，协作成本大大降低
  • 系统发布效率低？
  • 每个服务都是独立部署，当有某个服务有代码变更时，只需要打包部署该服务即可
  • 系统可用性差？
  • 每个服务独立部署，并且做好服务隔离，使用自己的服务器资源，不会影响到其它服务。

SpringCloud

微服务拆分以后碰到的各种问题都有对应的解决方案和微服务组件，而SpringCloud框架可以说是目前Java领域最全面的微服务组件的集合了。
在这里插入图片描述
而且SpringCloud依托于SpringBoot的自动装配能力，大大降低了其项目搭建、组件使用的成本。对于没有自研微服务组件能力的中小型企业，使用SpringCloud全家桶来实现微服务开发可以说是最合适的选择了！

SpringCloud官方网址

拆分微服务

拆分原则

服务拆分一定要考虑几个问题：什么时候拆？ 如何拆？

什么时候拆

一般情况下，对于一个初创的项目，首先要做的是验证项目的可行性。因此这一阶段的首要任务是敏捷开发，快速产出生产可用的产品，投入市场做验证。为了达成这一目的，该阶段项目架构往往会比较简单，很多情况下会直接采用单体架构，这样开发成本比较低，可以快速产出结果，一旦发现项目不符合市场，损失较小。
如果这一阶段采用复杂的微服务架构，投入大量的人力和时间成本用于架构设计，最终发现产品不符合市场需求，等于全部做了无用功。
所以，对于大多数小型项目来说，一般是先采用单体架构，随着用户规模扩大、业务复杂后再逐渐拆分为微服务架构。这样初期成本会比较低，可以快速试错。但是，这么做的问题就在于后期做服务拆分时，可能会遇到很多代码耦合带来的问题，拆分比较困难（前易后难）。
而对于一些大型项目，在立项之初目的就很明确，为了长远考虑，在架构设计时就直接选择微服务架构。虽然前期投入较多，但后期就少了拆分服务的烦恼（前难后易）。

怎么拆

之前我们说过，微服务拆分时粒度要小，这其实是拆分的目标。具体可以从两个角度来分析：

  • 高内聚：每个微服务的职责要尽量单一，包含的业务相互关联度高、完整度高。
  • 低耦合：每个微服务的功能要相对独立，尽量减少对其它微服务的依赖，或者依赖接口的稳定性要强。

高内聚首先是单一职责，但不能说一个微服务就一个接口，而是要保证微服务内部业务的完整性为前提。目标是当我们要修改某个业务时，最好就只修改当前微服务，这样变更的成本更低。
一旦微服务做到了高内聚，那么服务之间的耦合度自然就降低了。
当然，微服务之间不可避免的会有或多或少的业务交互，比如下单时需要查询商品数据。这个时候我们不能在订单服务直接查询商品数据库，否则就导致了数据耦合。而应该由商品服务对应暴露接口，并且一定要保证微服务对外接口的稳定性（即：尽量保证接口外观不变）。虽然出现了服务间调用，但此时无论你如何在商品服务做内部修改，都不会影响到订单微服务，服务间的耦合度就降低了。

明确了拆分目标，接下来就是拆分方式了。我们在做服务拆分时一般有两种方式：纵向拆分 横向拆分

所谓纵向拆分，就是按照项目的功能模块来拆分。例如黑马商城中，就有用户管理功能、订单管理功能、购物车功能、商品管理功能、支付功能等。那么按照功能模块将他们拆分为一个个服务，就属于纵向拆分。这种拆分模式可以尽可能提高服务的内聚性。

而横向拆分，是看各个功能模块之间有没有公共的业务部分，如果有将其抽取出来作为通用服务。例如用户登录是需要发送消息通知，记录风控数据，下单时也要发送短信，记录风控数据。因此消息发送、风控数据记录就是通用的业务功能，因此可以将他们分别抽取为公共服务：消息中心服务、风控管理服务。这样可以提高业务的复用性，避免重复开发。同时通用业务一般接口稳定性较强，也不会使服务之间过分耦合。

拆分实操

这里我们以商品服务为例子，点击新建，选择新建模块
在这里插入图片描述
这里我们选择Java的Maven项目，JDK选择项目的JDK，父工程选择项目父工程
在这里插入图片描述
引入依赖

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<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"><parent><artifactId>hmall</artifactId><groupId>com.heima</groupId><version>1.0.0</version></parent><modelVersion>4.0.0</modelVersion><artifactId>item-service</artifactId><properties><maven.compiler.source>11</maven.compiler.source><maven.compiler.target>11</maven.compiler.target></properties><dependencies><!--common--><dependency><groupId>com.heima</groupId><artifactId>hm-common</artifactId><version>1.0.0</version></dependency><!--web--><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency><!--数据库--><dependency><groupId>mysql</groupId><artifactId>mysql-connector-java</artifactId></dependency><!--mybatis--><dependency><groupId>com.baomidou</groupId><artifactId>mybatis-plus-boot-starter</artifactId></dependency><!--单元测试--><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId></dependency></dependencies><build><finalName>${project.artifactId}</finalName><plugins><plugin><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId></plugin></plugins></build>
</project>

编写启动类

package com.hmall.item;import org.mybatis.spring.annotation.MapperScan;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;@MapperScan("com.hmall.item.mapper")
@SpringBootApplication
public class ItemApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(ItemApplication.class, args);}
}

接下来就是拷贝与商品管理有关的代码到该微服务项目当中，然后写配置

server:port: 8081
spring:application:name: item-serviceprofiles:active: devdatasource:url: jdbc:mysql://${hm.db.host}:3306/hm-item?useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8&autoReconnect=true&serverTimezone=Asia/Shanghaidriver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driverusername: rootpassword: ${hm.db.pw}
mybatis-plus:configuration:default-enum-type-handler: com.baomidou.mybatisplus.core.handlers.MybatisEnumTypeHandlerglobal-config:db-config:update-strategy: not_nullid-type: auto
logging:level:com.hmall: debugpattern:dateformat: HH:mm:ss:SSSfile:path: "logs/${spring.application.name}"
knife4j:enable: trueopenapi:title: 商品服务接口文档description: "信息"email: zhanghuyi@itcast.cnconcat: 虎哥url: https://www.itcast.cnversion: v1.0.0group:default:group-name: defaultapi-rule: packageapi-rule-resources:- com.hmall.item.controller

注意在这里所有获取用户id的代码我们需要写死，后面我们会讲到如何获取。

服务调用

在微服务拆分的时候我们会发现，当一个微服务需要调用另一个微服务里的功能的时候，并不能直接注入Service，最终结果就是查询到的购物车数据不完整，因此要想解决这个问题，我们就必须改造其中的代码，把原本本地方法调用，改造成跨微服务的远程调用（RPC，即Remote Produce Call）。最终就变成了这样
在这里插入图片描述
那么问题来了：我们该如何跨服务调用，准确的说，如何在cart-service中获取item-service服务中的提供的商品数据呢？

大家思考一下，我们以前有没有实现过类似的远程查询的功能呢?
有的兄弟，有的，我们前端向服务端查询数据，其实就是从浏览器远程查询服务端数据。比如我们刚才通过Swagger测试商品查询接口，就是向http://localhost:8081/items这个接口发起的请求：

而这种查询就是通过http请求的方式来完成的，不仅仅可以实现远程查询，还可以实现新增、删除等各种远程请求。

假如我们在cart-service中能模拟浏览器，发送http请求到item-service，是不是就实现了跨微服务的远程调用了呢？

那么：我们该如何用Java代码发送Http的请求呢？

RestTemplate

Spring给我们提供了一个RestTemplate的API，可以方便的实现Http请求的发送。其中提供了大量的方法，方便我们发送http请求。可以看到常见的Get、Post、Put、Delete请求都支持，如果请求参数比较复杂，还可以使用exchange方法来构造请求。
在这里插入图片描述
我们先将其注入为一个Bean：

package com.hmall.cart.config;import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;@Configuration
public class RemoteCallConfig {@Beanpublic RestTemplate restTemplate() {return new RestTemplate();}
}
远程调用

可以看到，利用RestTemplate发送http请求与前端ajax发送请求非常相似，都包含四部分信息：

  • ① 请求方式
  • ② 请求路径
  • ③ 请求参数
  • ④ 返回值类型
ResponseEntity<List<ItemDTO>> response = restTemplate.exchange("http://localhost:8081/items?ids={ids}",HttpMethod.GET,null,new ParameterizedTypeReference<List<ItemDTO>>() {},Map.of("ids", CollUtil.join(itemIds, ","))
);
// 解析响应
if(!response.getStatusCode().is2xxSuccessful()){// 查询失败，直接结束return;
}

微服务的注册与发现

在上一章我们实现了微服务拆分，并且通过Http请求实现了跨微服务的远程调用。不过这种手动发送Http请求的方式存在一些问题。
试想一下，假如商品微服务被调用较多，为了应对更高的并发，我们进行了多实例部署，如图：
在这里插入图片描述

此时，每个item-service的实例其IP或端口不同，问题来了：

  • item-service这么多实例，cart-service如何知道每一个实例的地址？
  • http请求要写url地址，cart-service服务到底该调用哪个实例呢？
  • 如果在运行过程中，某一个item-service实例宕机，cart-service依然在调用该怎么办？
  • 如果并发太高，item-service临时多部署了N台实例，cart-service如何知道新实例的地址？

为了解决上面的问题，就必须引入注册中心的概念了

注册中心

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，比如item-service
  • 服务消费者：调用其它微服务提供的接口，比如cart-service

在大型微服务项目中，服务提供者的数量会非常多，为了管理这些服务就引入了注册中心的概念。注册中心、服务提供者、服务消费者三者间关系如下：
在这里插入图片描述
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

那么当提供服务的宕机或者开启了新的服务了，服务调用者该怎么知道呢

  • 心跳机制：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，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

注册中心框架很多，目前国内流行的有三个

  • Eureka：Netflix公司出品，目前被集成在SpringCloud当中，一般用于Java应用
  • Nacos：Alibaba公司出品，目前被集成在SpringCloudAlibaba中，一般用于Java应用
  • Consul：HashiCorp公司出品，目前集成在SpringCloud中，不限制微服务语言

以上几种注册中心都遵循SpringCloud中的API规范，因此在业务开发使用上没有太大差异。但是Nacos是阿里巴巴公司开源的，有中文API，方便我们使用。

Nacos官网

我们部署Nacos是基于Docker进行的，所以先要准备Nacos的相关表，然后我们需要修改Nacos的配置文件，在运行的时候根据官方配置挂载指定目录

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

在这里插入图片描述

如果mysql和nacos在同一个网段下，这里直接写mysql的容器名字就可以,启动完成之后我们访问网址http://虚拟机IP:8848/nacos/，账号密码都是nacos

在这里插入图片描述

服务注册

引入依赖
<!--nacos 服务注册发现-->
<dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>
配置nacos
spring:application:name: item-service # 服务名称cloud:nacos:server-addr: 虚拟机IP:8848 # nacos地址

在Nacos注册的时候，就会根据微服务的名字来注册，所以每个微服务的名字要唯一不重复

启动项目之后，我们在网站上可以看到该服务已经被注册

在这里插入图片描述

服务发现

服务调用者想要调用其他微服务就要，引入依赖 配置Nacos地址 发现并调用服务 走这三步

引入依赖

服务发现除了要引入nacos依赖以外，由于还需要负载均衡，因此要引入SpringCloud提供的LoadBalancer依赖。

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

可以发现，这里Nacos的依赖于服务注册时一致，这个依赖中同时包含了服务注册和发现的功能。因为任何一个微服务都可以调用别人，也可以被别人调用，即可以是调用者，也可以是提供者。
因此，等一会儿cart-service启动，同样会注册到Nacos

配置Nacos
spring:cloud:nacos:server-addr: IP:8848

发现并调用服务

接下来，服务调用者cart-service就可以去订阅item-service服务了。不过item-service有多个实例，而真正发起调用时只需要知道一个实例的地址。
因此，服务调用者必须利用负载均衡的算法，从多个实例中挑选一个去访问。常见的负载均衡算法有：

  • 随机
  • 轮询
  • IP的hash
  • 最近最少访问
  • …

这里我们可以选择最简单的随机负载均衡。

服务的发现需要一个工具，DiscoveryClient，SpringCloud已经帮我们自动装配，我们可以直接注入使用

在这里插入图片描述
我们先通过这个工具，获取到所有命名为item-service的实例集合，然后随机获取一个，获取它的URI，然后调用。

OpenFegin

在上一章，我们利用Nacos实现了服务的治理，利用RestTemplate实现了服务的远程调用。但是远程调用的代码太复杂了，而且这种调用方式，与原本的本地方法调用差异太大，编程时的体验也不统一，一会儿远程调用，一会儿本地调用。
因此，我们必须想办法改变远程调用的开发模式，让远程调用像本地方法调用一样简单。而这就要用到OpenFeign组件了。

快速入门

引入依赖
  <!--openFeign--><dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId></dependency><!--负载均衡器--><dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-loadbalancer</artifactId></dependency>
启用OpenFeign

在这里插入图片描述

编写OpenFeign客户端
package com.hmall.cart.client;import com.hmall.cart.domain.dto.ItemDTO;
import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;import java.util.List;@FeignClient("item-service")
public interface ItemClient {@GetMapping("/items")List<ItemDTO> queryItemByIds(@RequestParam("ids") Collection<Long> ids);
}

这里只需要声明接口，无需实现方法。接口中的几个关键信息：

  • @FeignClient("item-service") ：声明服务名称
  • @GetMapping ：声明请求方式
  • @GetMapping("/items") ：声明请求路径
  • @RequestParam("ids") Collection<Long> ids ：声明请求参数
  • List<ItemDTO> ：返回值类型

有了上述信息，OpenFeign就可以利用动态代理帮我们实现这个方法，并且向http://item-service/items发送一个GET请求，携带ids为请求参数，并自动将返回值处理为List。
我们只需要直接调用这个方法，即可实现远程调用了。

使用FeignClient

在这里插入图片描述
先注入，后使用

连接池

Feign底层发起http请求，依赖于其它的框架。其底层支持的http客户端实现包括：

  • HttpURLConnection：默认实现，不支持连接池
  • Apache HttpClient ：支持连接池
  • OKHttp：支持连接池
引入依赖
<!--OK http 的依赖 -->
<dependency><groupId>io.github.openfeign</groupId><artifactId>feign-okhttp</artifactId>
</dependency>
配置开启连接池
feign:okhttp:enabled: true # 开启OKHttp功能

抽取Feign客户端

我们在里微服务调同一个接口的时候，如果没有抽取出来，那么每个微服务是不是都需要重新编写一下，那么有什么办法能解决这种重复编码的问题吗

这里有两种解决办法

  • 思路1：抽取到微服务之外的公共module
  • 思路2：每个微服务自己抽取一个module

在这里插入图片描述
方案1抽取更加简单，工程结构也比较清晰，但缺点是整个项目耦合度偏高。
方案2抽取相对麻烦，工程结构相对更复杂，但服务之间耦合度降低。

实战

这里我们选择方案1，只需要再创建一个模块，名为hm-all引入需要的依赖，在里面编写接口就可以。但是这里我们需要注意一个包扫描的问题，我们每个微服务都在独立的包中，包括这个API模块也在独立的保重，boot项目默认扫描的是当前包及其子包 。这里我们有两种解决方案。

  • 第一种是生命扫描包
  • 第二种是声明要用的FeignClient，这里面是一个数组，可以声明多个
    在这里插入图片描述

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