微服务快速入门

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微服务快速入门

微服务快速入门

** 本文将详细介绍微服务的概念以及实践 **

0.学习目标

  • 了解系统架构的演变
  • 了解RPC与Http的区别
  • 掌握HttpClient的简单使用
  • 知道什么是SpringCloud
  • 独立搭建Eureka注册中心
  • 独立配置Robbin负载均衡

1.系统架构演变

随着互联网的发展,网站应用的规模不断扩大。需求的激增,带来的是技术上的压力。系统架构也因此也不断的演进、升级、迭代。从单一应用,到垂直拆分,到分布式服务,到SOA,以及现在火热的微服务架构,还有在Google带领下来势汹涌的Service Mesh。我们到底是该乘坐微服务的船只驶向远方,还是偏安一隅得过且过?

其实生活不止眼前的苟且,还有诗和远方。所以我们今天就回顾历史,看一看系统架构演变的历程;把握现在,学习现在最火的技术架构;展望未来,争取成为一名优秀的Java工程师。

1.1. 集中式架构

当网站流量很小时,只需一个应用,将所有功能都部署在一起,以减少部署节点和成本。此时,用于简化增删改查工作量的数据访问框架(ORM)是影响项目开发的关键。

存在的问题:

  • 代码耦合,开发维护困难
  • 无法针对不同模块进行针对性优化
  • 无法水平扩展
  • 单点容错率低,并发能力差

1.2.垂直拆分

当访问量逐渐增大,单一应用无法满足需求,此时为了应对更高的并发和业务需求,我们根据业务功能对系统进行拆分:

优点:

  • 系统拆分实现了流量分担,解决了并发问题
  • 可以针对不同模块进行优化
  • 方便水平扩展,负载均衡,容错率提高

缺点:

  • 系统间相互独立,会有很多重复开发工作,影响开发效率

1.3.分布式服务

当垂直应用越来越多,应用之间交互不可避免,将核心业务抽取出来,作为独立的服务,逐渐形成稳定的服务中心,使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。此时,用于提高业务复用及整合的分布式调用是关键。

优点:

  • 将基础服务进行了抽取,系统间相互调用,提高了代码复用和开发效率

缺点:

  • 系统间耦合度变高,调用关系错综复杂,难以维护

1.4.服务治理(SOA)

当服务越来越多,容量的评估,小服务资源的浪费等问题逐渐显现,此时需增加一个调度中心基于访问压力实时管理集群容量,提高集群利用率。此时,用于提高机器利用率的资源调度和治理中心(SOA)是关键

以前出现了什么问题?

  • 服务越来越多,需要管理每个服务的地址
  • 调用关系错综复杂,难以理清依赖关系
  • 服务过多,服务状态难以管理,无法根据服务情况动态管理

服务治理要做什么?

  • 服务注册中心,实现服务自动注册和发现,无需人为记录服务地址
  • 服务自动订阅,服务列表自动推送,服务调用透明化,无需关心依赖关系
  • 动态监控服务状态监控报告,人为控制服务状态

缺点:

  • 服务间会有依赖关系,一旦某个环节出错会影响较大
  • 服务关系复杂,运维、测试部署困难,不符合DevOps思想

1.5.微服务

前面说的SOA,英文翻译过来是面向服务。微服务,似乎也是服务,都是对系统进行拆分。因此两者非常容易混淆,但其实缺有一些差别:

微服务的特点:

  • 单一职责:微服务中每一个服务都对应唯一的业务能力,做到单一职责
  • 微:微服务的服务拆分粒度很小,例如一个用户管理就可以作为一个服务。每个服务虽小,但“五脏俱全”。
  • 面向服务:面向服务是说每个服务都要对外暴露服务接口API。并不关心服务的技术实现,做到与平台和语言无关,也不限定用什么技术实现,只要提供Rest的接口即可。
  • 自治:自治是说服务间互相独立,互不干扰
    • 团队独立:每个服务都是一个独立的开发团队,人数不能过多。
    • 技术独立:因为是面向服务,提供Rest接口,使用什么技术没有别人干涉
    • 前后端分离:采用前后端分离开发,提供统一Rest接口,后端不用再为PC、移动段开发不同接口
    • 数据库分离:每个服务都使用自己的数据源
    • 部署独立,服务间虽然有调用,但要做到服务重启不影响其它服务。有利于持续集成和持续交付。每个服务都是独立的组件,可复用,可替换,降低耦合,易维护

2.远程调用方式

无论是微服务还是SOA,都面临着服务间的远程调用。那么服务间的远程调用方式有哪些呢?

常见的远程调用方式有以下几种:

  • RPC:Remote Produce Call远程过程调用,类似的还有RMI。自定义数据格式,基于原生TCP通信,速度快,效率高。早期的webservice,现在热门的dubbo,都是RPC的典型

  • Http:http其实是一种网络传输协议,基于TCP,规定了数据传输的格式。现在客户端浏览器与服务端通信基本都是采用Http协议。也可以用来进行远程服务调用。缺点是消息封装臃肿。

    现在热门的Rest风格,就可以通过http协议来实现。

2.1.认识RPC

RPC,即 Remote Procedure Call(远程过程调用),是一个计算机通信协议。 该协议允许运行于一台计算机的程序调用另一台计算机的子程序,而程序员无需额外地为这个交互作用编程。说得通俗一点就是:A计算机提供一个服务,B计算机可以像调用本地服务那样调用A计算机的服务。

通过上面的概念,我们可以知道,实现RPC主要是做到两点:

  • 实现远程调用其他计算机的服务
    • 要实现远程调用,肯定是通过网络传输数据。A程序提供服务,B程序通过网络将请求参数传递给A,A本地执行后得到结果,再将结果返回给B程序。这里需要关注的有两点:
      • 1)采用何种网络通讯协议?
        • 现在比较流行的RPC框架,都会采用TCP作为底层传输协议
      • 2)数据传输的格式怎样?
        • 两个程序进行通讯,必须约定好数据传输格式。就好比两个人聊天,要用同一种语言,否则无法沟通。所以,我们必须定义好请求和响应的格式。另外,数据在网路中传输需要进行序列化,所以还需要约定统一的序列化的方式。
  • 像调用本地服务一样调用远程服务
    • 如果仅仅是远程调用,还不算是RPC,因为RPC强调的是过程调用,调用的过程对用户而言是应该是透明的,用户不应该关心调用的细节,可以像调用本地服务一样调用远程服务。所以RPC一定要对调用的过程进行封装

2.2.认识Http

Http协议:超文本传输协议,是一种应用层协议。规定了网络传输的请求格式、响应格式、资源定位和操作的方式等。但是底层采用什么网络传输协议,并没有规定,不过现在都是采用TCP协议作为底层传输协议。说到这里,大家可能觉得,Http与RPC的远程调用非常像,都是按照某种规定好的数据格式进行网络通信,有请求,有响应。没错,在这点来看,两者非常相似,但是还是有一些细微差别。

  • RPC并没有规定数据传输格式,这个格式可以任意指定,不同的RPC协议,数据格式不一定相同。
  • Http中还定义了资源定位的路径,RPC中并不需要
  • 最重要的一点:RPC需要满足像调用本地服务一样调用远程服务,也就是对调用过程在API层面进行封装。Http协议没有这样的要求,因此请求、响应等细节需要我们自己去实现。
    • 优点:RPC方式更加透明,对用户更方便。Http方式更灵活,没有规定API和语言,跨语言、跨平台
    • 缺点:RPC方式需要在API层面进行封装,限制了开发的语言环境。

例如我们通过浏览器访问网站,就是通过Http协议。只不过浏览器把请求封装,发起请求以及接收响应,解析响应的事情都帮我们做了。如果是不通过浏览器,那么这些事情都需要自己去完成。

2.3.如何选择?

既然两种方式都可以实现远程调用,我们该如何选择呢?

  • 速度来看,RPC要比http更快,虽然底层都是TCP,但是http协议的信息往往比较臃肿,不过可以采用gzip压缩。
  • 难度来看,RPC实现较为复杂,http相对比较简单
  • 灵活性来看,http更胜一筹,因为它不关心实现细节,跨平台、跨语言。

因此,两者都有不同的使用场景:

  • 如果对效率要求更高,并且开发过程使用统一的技术栈,那么用RPC还是不错的。
  • 如果需要更加灵活,跨语言、跨平台,显然http更合适

那么我们该怎么选择呢?

微服务,更加强调的是独立、自治、灵活。而RPC方式的限制较多,因此微服务框架中,一般都会采用基于Http的Rest风格服务。

3.Http客户端工具

既然微服务选择了Http,那么我们就需要考虑自己来实现对请求和响应的处理。不过开源世界已经有很多的http客户端工具,能够帮助我们做这些事情,例如:

  • HttpClient
  • OKHttp
  • URLConnection

接下来,我们就一起了解一款比较流行的客户端工具:HttpClient

3.1.HttpClient

3.1.1.介绍

HttpClient是Apache公司的产品,是Http Components下的一个组件。

官网地址:.html

特点:

  • 基于标准、纯净的Java语言。实现了Http1.0和Http1.1
  • 以可扩展的面向对象的结构实现了Http全部的方法(GET, POST, PUT, DELETE, HEAD, OPTIONS, and TRACE)
  • 支持HTTPS协议。
  • 通过Http代理建立透明的连接。
  • 自动处理Set-Cookie中的Cookie。

3.1.2.使用

发起get请求:

    @Testpublic void testGet() throws IOException {HttpGet request = new HttpGet("");String response = ute(request, new BasicResponseHandler());System.out.println(response);}

发起Post请求:

@Test
public void testPost() throws IOException {HttpPost request = new HttpPost("/");request.setHeader("User-Agent","Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/56.0.2924.87 Safari/537.36");String response = ute(request, new BasicResponseHandler());System.out.println(response);
}

尝试访问昨天编写的接口:localhost/hello

这个接口返回一个User对象

@Test
public void testGetPojo() throws IOException {HttpGet request = new HttpGet("localhost/hello");String response = ute(request, new BasicResponseHandler());System.out.println(response);
}

我们实际得到的是一个json字符串:

{"id": 8,"userName": "liuyan","password": "123456","name": "柳岩","age": 21,"sex": 2,"birthday": "1995-08-07T16:00:00.000+0000","created": "2014-09-20T03:41:15.000+0000","updated": "2014-09-20T03:41:15.000+0000","note": "柳岩同学在传智播客学表演"
}

如果想要得到对象,我们还需要手动进行Json反序列化,这一点比较麻烦。

3.1.3.Json转换工具

HttpClient请求数据后是json字符串,需要我们自己把Json字符串反序列化为对象,我们会使用JacksonJson工具来实现。

JacksonJson是SpringMVC内置的json处理工具,其中有一个ObjectMapper类,可以方便的实现对json的处理:

对象转json
// json处理工具private ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();@Testpublic void testJson() throws JsonProcessingException {User user = new User();user.setId(8L);user.setAge(21);user.setName("柳岩");user.setUserName("liuyan");// 序列化String json = mapper.writeValueAsString(user);System.out.println("json = " + json);}

结果:

json转普通对象
// json处理工具
private ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
@Test
public void testJson() throws IOException {User user = new User();user.setId(8L);user.setAge(21);user.setName("柳岩");user.setUserName("liuyan");// 序列化String json = mapper.writeValueAsString(user);// 反序列化,接收两个参数:json数据,反序列化的目标类字节码User result = adValue(json, User.class);System.out.println("result = " + result);
}

结果:

json转集合

json转集合比较麻烦,因为你无法同时把集合的class和元素的class同时传递到一个参数。

因此Jackson做了一个类型工厂,用来解决这个问题:

// json处理工具
private ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
@Test
public void testJson() throws IOException {User user = new User();user.setId(8L);user.setAge(21);user.setName("柳岩");user.setUserName("liuyan");// 序列化,得到对象集合的json字符串String json = mapper.writeValueAsString(Arrays.asList(user, user));// 反序列化,接收两个参数:json数据,反序列化的目标类字节码List<User> users = adValue(json, TypeFactory().constructCollectionType(List.class, User.class));for (User u : users) {System.out.println("u = " + u);}
}

结果:

json转任意复杂类型

当对象泛型关系复杂时,类型工厂也不好使了。这个时候Jackson提供了TypeReference来接收类型泛型,然后底层通过反射来获取泛型上的具体类型。实现数据转换。

// json处理工具
private ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
@Test
public void testJson() throws IOException {User user = new User();user.setId(8L);user.setAge(21);user.setName("柳岩");user.setUserName("liuyan");// 序列化,得到对象集合的json字符串String json = mapper.writeValueAsString(Arrays.asList(user, user));// 反序列化,接收两个参数:json数据,反序列化的目标类字节码List<User> users = adValue(json, new TypeReference<List<User>>(){});for (User u : users) {System.out.println("u = " + u);}
}

3.3.Spring的RestTemplate

Spring提供了一个RestTemplate模板工具类,对基于Http的客户端进行了封装,并且实现了对象与json的序列化和反序列化,非常方便。RestTemplate并没有限定Http的客户端类型,而是进行了抽象,目前常用的3种都有支持:

  • HttpClient
  • OkHttp
  • JDK原生的URLConnection(默认的)

首先在项目中注册一个RestTemplate对象,可以在启动类位置注册:

@SpringBootApplication
public class HttpDemoApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(HttpDemoApplication.class, args);}@Beanpublic RestTemplate restTemplate() {// 默认的RestTemplate,底层是走JDK的URLConnection方式。return new RestTemplate();}
}

在测试类中直接@Autowired注入:

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(classes = HttpDemoApplication.class)
public class HttpDemoApplicationTests {@Autowiredprivate RestTemplate restTemplate;@Testpublic void httpGet() {User user = ForObject("localhost/hello", User.class);System.out.println(user);}
}
  • 通过RestTemplate的getForObject()方法,传递url地址及实体类的字节码,RestTemplate会自动发起请求,接收响应,并且帮我们对响应结果进行反序列化。

学习完了Http客户端工具,接下来就可以正式学习微服务了。

4.初始SpringCloud

微服务是一种架构方式,最终肯定需要技术架构去实施。

微服务的实现方式很多,但是最火的莫过于Spring Cloud了。为什么?

  • 后台硬:作为Spring家族的一员,有整个Spring全家桶靠山,背景十分强大。
  • 技术强:Spring作为Java领域的前辈,可以说是功力深厚。有强力的技术团队支撑,一般人还真比不了
  • 群众基础好:可以说大多数程序员的成长都伴随着Spring框架,试问:现在有几家公司开发不用Spring?SpringCloud与Spring的各个框架无缝整合,对大家来说一切都是熟悉的配方,熟悉的味道。
  • 使用方便:相信大家都体会到了SpringBoot给我们开发带来的便利,而SpringCloud完全支持SpringBoot的开发,用很少的配置就能完成微服务框架的搭建

4.1.简介

SpringCloud是Spring旗下的项目之一,官网地址:/

Spring最擅长的就是集成,把世界上最好的框架拿过来,集成到自己的项目中。

SpringCloud也是一样,它将现在非常流行的一些技术整合到一起,实现了诸如:配置管理,服务发现,智能路由,负载均衡,熔断器,控制总线,集群状态等等功能。其主要涉及的组件包括:

netflix

  • Eureka:注册中心
  • Zuul:服务网关
  • Ribbon:负载均衡
  • Feign:服务调用
  • Hystix:熔断器

以上只是其中一部分

4.2.版本

SpringCloud的版本命名比较特殊,因为它不是一个组件,而是许多组件的集合,它的命名是以A到Z的为首字母的一些单词组成:

其中包含的组件,也都有各自的版本,如下表:

ComponentEdgware.SR3Finchley.RC1Finchley.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-aws1.2.2.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-bus1.3.2.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-cli1.4.1.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-commons1.3.3.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-contract1.2.4.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-config1.4.3.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-netflix1.4.4.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-security1.2.2.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-cloudfoundry1.1.1.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-consul1.3.3.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-sleuth1.3.3.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-streamDitmars.SR3Elmhurst.RELEASEElmhurst.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-zookeeper1.2.1.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-boot1.5.10.RELEASE2.0.1.RELEASE2.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-task1.2.2.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.RELEASE
spring-cloud-vault1.1.0.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-gateway1.0.1.RELEASE2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT
spring-cloud-openfeign2.0.0.RC12.0.0.BUILD-SNAPSHOT

接下来,我们就一一学习SpringCloud中的重要组件。

5.1.2.编写代码</

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