Spring全家桶

Spring概览

• SpringBoot
• SpringCloud
• SpringCloudDataFlow

JDBC

单数据源配置

多数据源配置

连接池

HikariCP

• 速度快

Druid

• 关注监控运维

SpringJDBC

• JDBCTemplate

Spring事务抽象

核心接口

• PlatformTransactionManager
• TransactionDefinition

事务传播

事务隔离

声明式与编程式事务

JDBC异常抽象

• 将数据操作异常转换为DataAccessException
• 原理：数据库的错误码都是固定的，枚举错误码

对象映射

为什么需要对象映射

对象与关系的范式不匹配

Hibernate

• 屏蔽数据库底层细节
• 将开发者从95%的常见数据持久化工作中解放出来

JPA

Java Persistence API，为对象关系映射提供了一种基于POJO的持久化模型

• 简化数据持久化代码的开发工作
• 屏蔽不同持久化API的差异

常用注解

• 实体

  • Entity

  • MappedSuperClass，多个实体类有一个父类，这个注解用于父类

  • Table(“name”)

• 主键

  • Id

  • GeneratedValue

• 映射

  • Column

• 关系

  • OrderBy

Lombok

MyBatis

MyBatisGenerator

逆向工程从表结构生成PO类

MyBatisPageHelper

分页工具

NoSQL

MongoDB

Redis

• spring对Redis的支持
  • Jedis（不是线程安全的，一般使用池化技术，JedisPool）、Lettuce客户端
  • RedisTemplate
  • Repository支持
• 哨兵模式
  • Redis Sentinel是Redis的一种HA方案
  • 通过JedisSentinelPool操作
• 集群
  • 数据自动分片，分成多个Hash Slot
  • 在部分节点失效时有一定的可用性

Spring缓存抽象

基于AOP实现，为不同的缓存提供一层抽象

• 为Java方法增加缓存，缓存执行结果
• 支持ConcurrentMap
• 接口
  • Cache
  • CacheManager
• 注解：开启缓存支持，EnableCaching
  • Cacheable，方法注解
  • CacheEvict，缓存清理

本地缓存与分布式缓存

• 分布式：redis
• 本地：Spring缓存、Guava

读写分离

• Lettuce支持读写分析，Jedis不支持
  • 只读主、只读从
  • 优先读主、优先读从

RedisTemplate

• RedisTemplate<K,V>
  • opsForXxx

Redis Repository

• 实体注解
  • RedisHash
  • Id
  • Indexed，索引列

数据访问进阶

Project Reactor

响应式或者反应式编程，是一种面向数据流和变化传播的编程范式。这意味着可以在编程语言中很方便地表达静态或者静态的数据流，而相关的计算模型会自动将变化的值通过数据流进行传播。如数据双向绑定模型？

• WebFlux 不是 Spring MVC 的替代方案！，虽然 WebFlux 也可以被运行在 Servlet 容器上（需是 Servlet 3.1+ 以上的容器），但是 WebFlux 主要还是应用在异步非阻塞编程模型，而 Spring MVC 是同步阻塞的，如果你目前在 Spring MVC 框架中大量使用非同步方案，那么，WebFlux 才是你想要的，否则，使用 Spring MVC 才是你的首选。https://www.cnblogs.com/quanxiaoha/p/10773773.html
• 适合Reactive的场景：IO密集型
  • 网络IO：微服务网关
  • 磁盘IO：

核心概念

Operators-Publisher/Subscriber

• Nothing Happens Until You subscribe()
• Flux[0…N] - onNext()、onComplete()、onError()
• Mono [0…1] - onNext()、onComplete()、onError()

Backpressure-反压

• Subscription
• onRequest、onCancel、onDispose

Scheduler-线程调度

• immediate、single、newSingle
• elastic、parallel-固定线程池、newParallel

异常处理

• onError、onErrorReturn、onErrorResume
• doOnError、doFinally

Reactive x Redis

• Lettuce支持Reactive访问Redis

• Spring Data Redis

  • ReactiveRedisConnection
  • ReactiveRedisConnectionFactory
  • ReactiveRedisTemplate

Reactive x MongoDB

• MongoDB官方提供Reactive支持

• Spring Data MongoDB

  • ReactiveMongoClientFactoryBean
  • ReactiveMongoDatabaseFactory
  • ReactiveMongoTemplate

Reactive x RDBMS

• R2DBC：Reactive Relational Database Connectivity
• 支持的数据库
  • Postgres
  • H2
  • Microsoft SQL Server

使用APO打印数据访问层摘要（日志）

AOP

• 为什么需要CGLIB？因为通常情况下，Controller、Service都没有接口
• 如何打印SQL
  • HikariCP：依赖P6Spy
  • Druid：内置SQL输出

Spring MVC

核心

• DispatcherServlet
• Controller
• XXXResolver
  • viewResolver
  • HandlerExceptionResolver
  • MultipartResolver
• HandlerMapping

常用注解

• Controller，定义控制器
  • RestController=Controller+ResponseBody
• RequestingMapping
  • GetMapping、PostMapping、PutMapping、DeleteMapping
• RequestBody、ResponseBody、ResponseStatus-指定响应码

应用上下文

• 常用接口以及实现
  • BeanFactory
    • DefaultListableBeanFactory
  • ApplicationContext，常用
    • ClassPathXmlApplicationContext
    • FileSystemXmlApplicationContext
    • AnnotationConfigApplicationContext
  • WebApplicationContext

请求处理机制

一个请求的大致处理流程

• 绑定Attribute
  • WebApplicationContext、LocaleResolver、ThemeResolver
• 处理Multipart
  • 如果是Multipart请求，将请求转换为MultipartHttpServletRequest
• Handler处理
  • 如果找到对应的Handler，执行Controller以及前后置处理器逻辑
• 处理返回的Model，呈现视图

定义处理方法

定义映射关系

• Controller
• RequestMapping
  • path、method 指定映射路径与方法
  • params、headers 限定映射范围
  • consumes、produces 限定请求与响应格式
• RestController、XXXMapping

自定义类型转换

• 自己实现WebMvcConfigurer
• 添加自定义Converter
• 添加自定义的Formatter

定义校验

• 通过Validator对绑定结果进行校验
  • Hibernate Validator
• @Valid注解
• BindingResult，用于获取Valid的结果进行自定义的处理逻辑

Multipart上传

• 配置MultipartResolver
  • SpringBoot自动配置MultipartAutoConfiguration
• 支持类型multipart/form-data
• MultipartFile类型

视图解析机制

视图解析实现基础

• ViewResolver、View接口
  • AbstractCachingViewResolver
  • FreeMarkerViewResolver
• @ResponseBody相关逻辑
  • HandlerAdapter.handle()完成Response输出
  • RequestMappingHandlerAdapter.invokeHandlerMethod()
  • HandlerMethodReturnValueHandlerComposite.handleReturnValue()
  • RequestResponseBodyMethodProcessor.handleReturnValue()

重定向

• redirect，客户端，302跳转
• forward，服务端

常用的视图

Jackson-based JSON / XML

• JacksonAutoConfiguration
  • SpringBoot通过@JsonComponent注册JSON序列化组件
  • Jackson2ObjectMapperBuilderCustomizer
• JacksonHttpMessageConvertersConfiguration
  • 增加jackson-dataformat-xml以支持XML序列化

Thymeleaf & Freemaker

• ThymeleafAutoConfiguration自动装配
  • ThymeleafViewResolver
• @Controller、ModelMap

配置MessageConverter

• 通过WebMvcConfigurer的configureMessageConverters()配置，SpringBoot自动查找HttpMessageConverters进行注册

静态资源与缓存

资源

不推荐在Java中处理静态资源

• 核心逻辑
  • WebMvcConfigurer.addResourceHandlers
• 常用配置

spring.mvc.static-path-pattern=/static/**
spring.resources.static-locations=

缓存

• ResourceProperties.Cache

推荐架构

• 用户->CDN->静态资源
  • CDN->Gateway->缓存->应用

异常处理机制

• 核心接口：HandlerExceptionResolver
• 异常处理方法：@ExceptionHandler
  • 添加位置：
    • @Controller、@RestController（高优先级）
    • @ControllerAdvice、@RestControllerAdvice（AOP）
• 在异常类中使用ResponseStatus注解，可以返回指定的错误码

SpringMVC的切入点

拦截器

• 核心接口：HandlerInteceptor
  • preHandle
  • postHandle
  • afterCompletion
• 配置拦截器
  • 常规方法：WebMvcConfigurer.addInterceptors
  • SpringBoot配置：创建一个带@Configuration的WebMvcConfigurer配置类
    • 不能带@EnableWebMvc，由Spring托管
• 用途：搭配ThreadLocal统计调用时间、鉴权

访问Web资源

就是http客户端，一般用okhttp

通过RestTemplate访问Web资源

• SpringBoot没有自动配置RestTemplate，可以自己new，也可以使用RestTemplateBuilder。
• 常用方法
  • getForObject、getForEntity（Entity包含）
  • postForObject、postForEntity
  • put
  • delete
• 构造URI
  • 构造URI：UriComponentsBuilder
  • 构造相对于当前请求的URI：ServletUriComponentsBuilder
  • 构造指向Controller的URI：MvcUriComponentsBuilder

RestTemplate高阶用法

传递Http Header

• RestTemplate.exchange()
• RequestEntity、ResponseEntity

处理类型转换

• 解析泛型对象

  • RestTemplate.exchange()

  • ParameterizedTypeReference

• 如果不处理，会报错：无法将LinkedHashMap转换为XXX。

定制RestTemplate

支持的HTTP库

• 通用接口：ClientHttpRequestFactory
• 默认实现：SimpleClientHttpRequestFactory
• Apache HttpComponents（以前的Http Client）
• Netty
• OkHttp

优化底层请求逻辑

• 连接管理
  • PoolingHttpClientConnectionManager
  • KeepAlive策略
• 超时设置
  • connectTimeout
  • readTimeout
• SSL校验
  • 证书检查策略

通过WebClient访问Web资源

• 以Reactive方式处理HTTP请求的非阻塞式客户端
• 支持的底层HTTP库
  • Reactor Netty
  • Jetty ReactiveStream HttpClient

Web开发进阶

设计RESTful Service

REST提供了一组架构约束，当作为一个整体来应用时，强调组件交互的可伸缩性，接口的通用性，组件的独立部署、以及用来减少交互延迟，增强安全性，封装遗留系统的中间件。

Richardson成熟度模型

• level0：the swarmp of POX，一个URI处理所有操作
• level1：Resources，有资源概念，但是都是在使用GET、POST
• level2：HTTP Verbs，开始关注HTTP Method的含义
• level3：Hypermedia Controls，超媒体

实现Restful Web Service

• 识别资源
  • 找到领域名词，能用CRUD操作的名词
  • 将资源组织为集合（即集合资源）
  • 如果需要一次性返回多个资源，则将资源合并为复合资源
  • 如果无法找到对应的领域名词，则设计为计算或处理函数
• 选择合适的资源粒度
  • 服务端角度
    • 网络效率
    • 表述的多少
    • 客户端的易用程度
  • 客户端角度
    • 可缓存性
    • 修改频率
    • 可变性
• 设计URI
  • 使用域或者子域对资源进行合理的分组或划分
  • 在URI的路径部分使用斜杆分隔符来表示资源的层级关系
  • 使用逗号和分号来表示非层级关系
  • 使用-和_来改善长路径中名称的可读性
  • 使用&分割参数
  • 避免出现文件拓展名
• 选择合适的HTTP方法和返回码

• 设计资源的表述
  • JSON
  • XML
  • HTML
  • ProtoBuf

HATEOAS

Hybermedia As the Engine Of Application State，把超媒体作为应用状态的引擎，REST统一接口的必要组成部分。

• 表述中的超链接会提供服务所需的各种REST接口信息，无需事先约定如何访问服务。

• 服务端根据应用状态的不同，返回不同的可操作链接。

SpringDataREST

HAL

Hypertext Application Language，一种简单的格式，为API中的资源提供简单一致的链接

• HAL模型
  • 链接
  • 内嵌资源
  • 状态

Spring Data REST

• 服务端

  • @RepositoryRestResource

  • Resource

  • PagedResource

• 客户端

  • 配置Jackson JSON，注册HAL支持
  • 操作超链接
    • 找到需要的Link
    • 访问超链接

分布式环境解决Session问题

会话解决方案

• 粘性会话：Sticky Session，机器下线时session失效
• 会话复制：Session Replacation，数据同步代价高，数据容易不同步
• 集中会话：Centralized Session，推荐

Spring Session

• 简化集群中的用户会话管理，无需绑定容器特定解决方案
• 支持的存储
  • Redis
  • MongoDB
  • JDBC
  • Hazelcast
• 实现原理：定制HttpSession
  • 通过定制的HttpServletRequest返回定制的HttpSession
    • SessionRepositoryRequestWrapper
    • SessionRepositoryFilter
    • DelegatingFilterProxy
• 基于Redis实现
  • @EnableRedisHttpSession
  • 提供RedisConnectionFactory
  • 实现AbstractHttpSessionApplicationInitializer
    • DelegatingFilterProxy

WebFlux

• 什么是WebFlux
  • 用于构建基于Reactive技术栈之上的Web应用程序
  • 基于Reactive Streams API，运行在非阻塞服务器上，如Netty、Jetty
• 为什么需要WebFlux
  • 对于非阻塞Web应用的需要
  • 函数式编程
• 关于性能
  • 请求的耗时并不会有很大的改善，改善的是吞吐量
  • 仅需要少量固定数量的线程和较少的内存即可实现拓展
• 选型
  • 已有的Spring MVC应用，保持现状
  • 依赖了大量阻塞式持久化API和网络API，建议使用Spring MVC，如Mysql
  • 已经使用了非阻塞技术栈，可以考虑WebFlux
  • 使用Java8 Lambda结合轻量级函数式框架，可以考虑WebFlux
• 编程模型
  • 基于注解的控制器
  • 函数式Endpoints

重新认识SpringBoot

组成部分

• 核心功能
  • 自动配置-Auto Configuration
  • 起步依赖-Starter Dependency
  • 命令行界面-Spring Boot CLI
  • Actuator

自动配置的实现原理

• 自动配置
  • 基于添加的JAR依赖自动对SpringBoot应用程序进行配置，创建Bean
  • SpringBoot的自动配置就是当Spring容器启动后，一些自动配置类（只是自动配置类，并不是当前的组件配置到IOC容器中，自动配置类通过@Conditional注解来按需配置）就自动装配的IOC容器中，不需要我们手动注入，从而简化了开发，省去繁琐的配置。
• 开启自动配置
  • @EnableAutoConfiguration
    • exclude
  • @SpringBootApplication
• 自动配置原理
  • 条件注解
    • Conditional
    • ConditionalOnClass
• 自动配置情况观测
  • 添加程序参数，--debug

自己实现自动配置

• 步骤
  1. 编写Java Config，@Configuration
  2. 添加条件，@Conditional；类条件@ConditionalOnClass、@ConditionalOnMissingClass；属性条件@ConditionalOnProperty、Bean条件、资源条件、Web应用条件、其它条件（Spring4.x以上才有条件注解）
  3. 定位自动配置，META-INF/spring.factories
• 低版本Spring实现自动配置
  • 条件判断：通过BeanFactoryPostProcessor进行判断
  • 配置加载：编写JavaConfig并通过component-scan或者XML引入

起步依赖以及实现原理

起步依赖即Starter

maven依赖管理技巧

• 列出依赖树
  • mvn dependency:tree
  • IDEA maven Helper，可视化
• 排除特定依赖：exclusion
• 统一管理依赖
  • dependencyManagement
  • bom

起步依赖

• 直接面向功能
• 一站式获得所有相关依赖

定制起步依赖

• 主要内容
  • autoconfigure模块，包含自动配置代码
  • starter模块，包含指向自动配置模块的依赖以及其它依赖
• 命名方式
  • xxx-spring-boot-autoconfigure
  • xxx-spring-boot-starter

配置加载机制

外化配置加载顺序

Spring Boot 可以将配置外部化，这种模式叫做 “外化配置”。将配置从代码中分离外置，最明显的作用是只要简单地修改下外化配置文件，就可以在不同环境中，可以运行相同的应用代码。

1. 开启DevTools时，~/spring-boot-devtools.properties
2. 测试类上的@TestPropertySource注解
3. @SpringBootTest#proterties属性
4. 命令行参数（–server.port=9000）
5. STRING_APPLICATION_JSON中的属性（环境变量）
6. ServletConfig初始化参数
7. ServletContext初始化参数
8. java:comp/env中的JNDI属性
9. System.getProperties()
10. 操作系统环境变量
11. random.*涉及的RandomValuePropertySource
12. jar包外部的application-profile.properties 或者 yml
13. jar包内部的application-profile.properties 或者 yml
14. jar包外部的application.properties 或者 yml
15. jar包内部的application.properties 或者 yml
16. @Configuration类上的PropertySource
17. SpringApplication.setDefaultProperties()设置的默认属性

application.properties位置

./config
./
CLASSPATH中的/config
CLASSPATH中的/

# 通过下面的配置指定文件名、路径
spring.config.name=xxx
spring.config.location=xxx

PropertySource抽象

可以自定义从文件、网络（配置中心）等各种地方获取配置项

添加PropertySource

• <context:property-placeholder>

• @PropertySource

• @PropertySources

SpringBoot的@ConfigurationProperties

• 可以将属性绑定到结构化对象上
• 支持Relaxed Binding
• 支持安全的类型转换
• @EnableConfigurationProperties

定制PropertySource

• 步骤
  • 实现PropertySource
  • 从Environment取得PropertySources
  • 将自己的PropertySource添加到合适的位置
• 切入位置
  • EnvironmentPostProcessor
  • BeanFactoryPostProcessor

运行中的SpringBoot

ActuatorEndpoint

Acturator

监控并管理应用程序

• 访问方式
  • HTTP
  • JMX
• HTTP访问：/actuator/<id>
• 配置

management.server.address/port
management.endpoints.web.base-path=/actuator
management.endpoints.web.path-mapping.<id>=xxx

# 开启与关闭
management.endpoint.<id>.enabled=true

• 依赖：spring-boot-starter-actuator

• endpoint

  • beans：显示Bean列表
  • caches：显示应用缓存
  • conditions：配置条件的计算情况
  • configprops：显示@ConfigurationProperties的信息
  • env：显示ConfigurableEnvironment中的属性
  • health：显示健康检查信息，默认HTTP可访问
  • httptrace：显示HTTP Trace信息
  • info：显示设置好的应用信息，默认HTTP可访问
  • loggers：显示并更新日志配置
  • metrics：显示应用度量信息
  • mappings：显示所有@RequestMapping信息
  • scheduledtasks：显示应用的调度任务信息
  • shutdown：优雅关闭应用程序，默认不开启
  • threaddump：执行ThreadDump
  • heapdump：返回Head Dump文件，格式为HPROF，JMX不支持
  • prometheus：返回Prometheus抓取的信息，JMX不支持

定制HealthIndicator

SpringBoot自带的HealthIndicator

• 状态

  • DOWN、OUT_OF_SERVICE 503

  • UP、UNKNOWN 200

• 机制

  • 通过HealthIndicatorRegistry收集信息
  • HealthIndicator实现具体检查逻辑，内置了很多，如DataSource、Redis、Mongo等基础设施

自定义

• 实现HealthIndicator接口
• 根据自定义检查逻辑返回对应Health状态，Health中包含状态和详细描述信息

通过Micrometer获取运行数据

类比SLF4J，日志门面；Micrometer，度量门面。

特性

• 多维度度量
  • 支持Tag
• 预置大量探针
  • 缓存、类加载器、GC、CPU、线程池
• 与Spring深度结合

核心度量指标

• 核心接口
  • Meter
• 内置实现
  • Gauge、TimeGauge
  • Timer、LongTaskTimer、FunctionTimer
  • Counter、FunctionCounter
  • DistributionSummary

结合Spring

• URL
  • /actuator/metrics、/actuator/prometheus

自定义度量指标

三种方法

• 通过MeterRegistry注册Meter
• 通过MeterBinder Bean让SpringBoot自动绑定
• 通过MeterFilter进行定制

SpringBootAdmin

为SpringBoot提供一个可视化管理界面以及通知机制

配置

• 服务端，一般使用单独的服务作为服务端，收集其它应用程序的信息
  • @EnableAdminServer
• 客户端，具体的应用程序，去连接服务端
  • 配置服务端以及Endpoint
• 安全：spring-boot-starter-security

定制容器的运行参数

内嵌容器可选列表

• tomcat
• jetty
• undertow
• reactor-netty

容器配置

• 端口：server.port、server.address
• 压缩：server.compression.enabled/min-response/mime-types
• 错误处理：server.error.path/include-exception/include-stacktrace/enabled

HTTP2支持

服务端HTTPS配置

• 配置

server.port=8443
server.ssl.*：key-store、key-store-type、key-store-password

• 生成证书文件
  • keytool工具：keytool -genkey -alias 别名 -storetype 仓库类型 -keyalg 算法 -keysize 长度 -keystore 文件名 -validity 有效期
  • 仓库类型PKCS12、算法RSA、DSA；长度2048

客户端HTTPS配置

• 配置HttpClient
  • SSLContextBuilder构建SSLContext
  • setSSLHostnameVerifier(new NoopHostnameVerifier())
• 配置RequestFactory
  • HttpComponentsClientHttpRequestFactory
    • setHttpClient

HTTP2

• JDK>=JDK9，tomcat>=9.0.0，SpringBoot不支持h2c，需要先配置SSL。
• 配置：server.http2.enabled
• HTTP库：OKHTTPClient

命令行程序

非Web的SpringBoot项目

关闭Web容器

• 控制依赖：不添加Web相关依赖

• 配置方式：spring.main.web-application-type=none

• 编程方式

  • SpringApplication
    • setWebApplicationType

常用工具类

• ApplicationRunner，参数是ApplicationArguments
• CommandLineRunner，参数是String[]
• 多个Runner可以使用Order注解指定执行顺序
• 返回码：ExitCodeGenerator，对应Linux进程返回码

可执行Jar包

• Jar包内容（不包含JDK、JRE）

  • Jar描述，META-INF/MANIFEST.MF
  • SpringBootLoader，org/springframework/boot/loader
  • 项目内容，BOOT-INF/classes
  • 项目依赖，BOOT-INF/lib

• 程序入口

  • MANIFEST.MF
    • Main-Class：org.springframework.boot.loader.JarLauncher
  • 项目主类
    • @SpringApplication
    • MANIFEST.MF
      • Start-Class: xxx.yyy.zzz

• 可以直接执行的jar包，不需要java命令

  • 在spring-boot-maven-plugin中的executable设置为true
  • 可以在.conf的同名文件中配置参数，如a.jar，配置文件则为a.conf
  • 默认脚本中的一些配置项
    • CONF_FOLDER，放置.conf文件的目录位置，只能在环境变量中配置
    • JAVA_OPTS，JVM启动的参数，如JVM的GC与内存
    • RUN_ARGS，传递给程序执行的参数
  • 实现原理是在jar包前面包含了一个8KB的SHELL脚本

Docker打包

通过maven构建docker镜像

• 步骤
  • 提供一个Dockerfile文件
  • 配置dockerfile-maven-plugin插件
• 执行构建
  • mvn package
  • mvn dockerfile:build
• 检查结果
  • docker images

dockerfile编写

• 提供JRE
• 拷贝JAR
• 运行

Spring Cloud

微服务

微服务：微服务就是一些协调工作的小而自治的服务。

• 异构性
  • 语言、存储
• 弹性
  • 一个组件不可用，不会导致级联故障
• 拓展
  • 单体服务不易拓展，多个较小的服务可以按需拓展
• 优点
  • 易于部署
  • 与组织结构对齐
  • 可组合性
  • 可替代性
• 代价
  • 分布式系统的复杂性
  • 开发、测试过程的复杂性
  • 部署、监控的运维复杂性

云原生 CloudNative

云原生技术有利于各组织在公有云，私有云和混合云等新型动态环境中，构建和运行可弹性拓展的应用。

云原生应用要求

• devops，开发和运维一同致力于交付高品质得软件服务于客户
• continuous delivery，持续集成：软件得构建，测试和发布，要更快，更频繁，更稳定
• microservices，以一组小型服务得形式来部署应用
• containers，提供比传统虚拟机更高得效率

CNCF

Cloud Native Computing Foundation

• k8s
• Prometheus
• Envoy
• CoreDNS
• containerd

Factor APP

目的

• 为构建SaaS应用提供行之有效得方法论
• 适用于任意语言和后端服务得开发得应用程序

12-Factors

https://12factor.net/

• 基准代码：一份基准代码，多份部署
  • 使用版本管理系统
  • 基准代码与应用程序保持一一对应的关系
  • 尽管每个应用只对应一份基准代码，单可以同时存在多份部署，如local、dev、prod
• 依赖：显式声明依赖关系
  • 通过依赖清单，确切声明所有依赖项，如maven
• 配置：在环境中存储配置，外化配置、配置中心
• 后端服务：把后端服务作为附加资源
  • 如数据库、缓存等都视为资源
• 构建，发布，运行：严格分离构建和运行
  • 每发布一个版本必须对应一个唯一的发布ID
• 进程：以一个或者多个无状态进程运行应用
  • 任何需要持久化的数据都要存储在后端服务内
• 端口绑定：通过端口绑定提供服务
• 并发：通过进程模型进行拓展
• 易处理：快速启动和优雅终止可最大化健壮性
  • 追求最小启动时间
  • 进程一旦接收终止信号就会优雅终止
  • 进程应当在面对突然死亡时保持健壮
• 开发环境和线上环境等价：尽可能得保持开发、预发布、线上环境相同
  • 想要做到持续部署就必须缩小本地和线上的差异
  • 后端服务是保持开发与线上等价的重要部分，反对在不同环境中使用不同的后端服务。
• 日志：把日志当作事件流
• 管理进程：后台管理任务当作一次性进程运行

Spring Cloud组件

• 服务发现
• 服务熔断
• 配置服务
• 服务安全，Spring Security
• 服务网关，API Gateway
• 分布式消息
• 分布式跟踪
• 云平台支持

服务注册与发现

使用Eureka作为服务注册中心

• 什么是Eureka：AWS上定位服务的REST服务
• Netflix OSS：https://netflix.github.io
• Spring对Netflix的支持：Spring Cloud Netflix
• 已不做更新，如果不是在AWS上面，不推荐使用

启动Eureka服务

• 依赖：spring-cloud-starter-netflix-eureka-starter

• 声明：@EnableEurekaServer

• 注意：

  • 默认端口8761
  • Eureka服务端自己不要注册到Eureka上面

  # 自己不注册到Eureka
  eureka.client.register-with-eureka=false
  # 
  eureka.client.fetch-registry=false

将服务注册到Eureka

• 依赖：spring-cloud-starter-netflix-eureka-client
• 声明：@EnableDiscoveryClient、@EnableEurekaClient
• 配置

eureka.client.service-url.default-zone
eureka.client.instance.prefer-ip-address

Bootstrap属性

• 启动引导阶段加载的属性
• bootstrap.properties/yml
• spring.cloud.bootstrap.name=bootstrap
• 常用配置
  • spring.application.name=应用名，用于服务注册
  • 配置中心相关

服务发现原理

如何获得服务地址

• EurekaClient：getNextServerFromEureka()
• DiscoveryClient：getInstances，推荐，Spring的抽象

Load Balancer Client

• RestTemplate与WebClient
• @LoadBalaced
• 实际上通过ClientHttpRequestInterceptor实现
  • LoadBalancerInterceptor

OpenFeign

Spring

服务注册与发现抽象

• 服务注册：ServiceRegistry
• 服务发现：DiscoveryClient

自动向Eureka服务端注册

• ServiceRegistry
  • EurekaSerivceRegistry
  • EurekaRegistration
• 自动配置
  • EurekaAutoServiceRegistration
    • SmartLifecycle
  • EurekaClientAutoConfiguration

使用ZK作为服务注册中心

Zookeeper

• 一个分布式协调服务
• 设计目标：简单、多副本、有序，快（适合读写比在10：1以上的场景，即读多写少）

Spring Cloud Zookeeper

• 依赖spring-cloud-starter-zookeeper-discovery、客户端：Apache Curator
• 简单配置：spring.cloud.zookeeper.connect-string=localhost:2181
• 注意：3.5.x还是Beta，但是很多人在生产中使用

使用Zookeeper作为注册中心的问题

• https://developer.aliyun.com/article/601745
• 在实践中，注册中心不能因为自身的任何原因破坏服务之间的可连通性
• 注册中心需要是AP的，但是ZK是CP的，如果ZK脑裂了，则直接不可用，所以一般不能跨机房使用

使用Consul作为服务注册中心

Consul

• 分布式、高可用
• 关键特性：服务发现、健康检查、KV存储、多数据中心支持、安全的服务间通信
• 服务发现的好用功能
  • HTTP API
  • DNS，xxx.service.consul
  • 与nginx联动，ngx_http_consul_backend_module

Spring结合

• 依赖：spring-cloud-starter-consul-discovery
• 简单配置

spring.cloud.consul.host=localhost
spring.cloud.consul.port=8500
spring.cloud.consul.discovery.prefer-ip-address=true

• docker启动

docker run --name consul -d -p 8500:8500 -p 8600:8600/udp consul

# 客户端DNS
dig @127.0.0.1 -p 8600 xxx.service.xxx

Nacos作为服务注册中心

Nacos

• 阿里巴巴开源，一个更易于构建云原生应用的动态服务发现、配置管理和服务管理平台
• 功能
  • 动态服务配置
  • 服务发现和管理
  • 动态DNS服务

Spring结合

• 依赖：spring-cloud-alibaba-dependencies、spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery
• 简单配置

spring.cloud.nacos.discovery.server-addr

DiscoveryClient定制

• 功能
  • 返回该DiscoveryClient能提供的服务名列表
  • 返回指定服务对应的ServiceInstance列表
  • 返回DiscoveryClient的顺序
  • 返回HealthIndicator里显示的描述
• 实现RibbonClient支持
  • 实现DiscoveryClient接口
  • 实现自己的ServerList<T extends Server>，调用上一步的client
    • Ribbon提供了AbstractServerList<T extends Server>
  • 提供一个配置类，声明ServerListBean实例

服务熔断

断路器模式

• 在断路器对象中封装受保护的方法调用
• 该对象监控调用和短路情况
• 调用失败触发阈值后，后续调用直接使用断路器返回错误码，不再执行实际调用
• 有自动探活恢复机制

Hystrix实现熔断

• @HystrixCommand

  • fallbackMethod，commandProperties

• Spring结合

  • spring-cloud-starter-netflix-hystrix
  • @EnableCircuitBreaker

• Feign支持

  • feign.hystrix.enabled=true
  • @FeignClient，该注解用于接口上，还需要一个FallbackXXX类，实现一样的接口
    • fallback/fallbackFactory

• 已经不再更新维护，不推荐使用

熔断观测

• 打日志
  • 发生熔断时打印特定日志
• 看监控
  • 主动向监控系统埋点，上报熔断情况
  • 提供与熔断相关的EndPoint，让第三方系统来拉取信息

Resilience4j

Resilience4j

• 受Hystrix启发的轻量级且易于使用的容错库
• 针对Java8与函数式编程设计
• 核心组件
  • circuitbreaker：熔断
  • ratelimiter：限流
  • bulkhead：依赖隔离&负载保护
  • retry：自动重试
  • cache：应答缓存
  • timelimiter：超时控制

实现熔断

• 依赖resilience4j-spring-boot2
• 基于ConcurrentHashMap的内存断路器
  • CircuitBreakerRegistry
  • CircuitBreakerConfig

实现限流-Bulkhead

• 目的：防止下游依赖被并发请求冲击；防止发生连环故障。超过阈值的请求先等待，等待超过阈值时间后直接返回。bulkhead隔舱，防水舱。
• 用法：BulkheadRegistry/BulkheadConfig；@Bulkhead(name=”名称”)
• 配置：BulkheadProperties
  • backend.xxx
  • max-concurrent-call
  • max-wait-time
• 命令行验证命令

ab -c 5 -n 10 url

实现限流-RateLimiter

• 目的：限制特定时间段内的执行次数
• 用法：
  • RateLimiterRegistry/RateLimiterConfig
  • RateLimiter(name=”名称”)
• 配置：ReteLimiterProperties
  • limiters.xxx
  • limit-for-period
  • limit-refresh-period-in-millis
  • timeout-in-millis

服务配置

基于Git

Spring Cloud Config Server

• 目的：提供针对外置配置的HTTP API，把自己作为一个服务注册到注册中心
• 依赖：spring-cloud-config-server
  • @EnableConfigServer
  • 支持Git、SVN、Vault、JDBC
• 配置：MultipleJGitEnvironmentProperties
  • spring.cloud.config.server.git.uri
    • 可以是网络URL，也可以是本地路径：file://xxx
  • 配置文件的要素
    • application，即spring.application.name
    • profile，即客户端的spring.profiles.active
    • label，配置文件的特定标签，默认master

Spring Cloud Config Client

• 依赖：spring-cloud-starter-config
• 发现配置中心
  • 配置文件配置，bootstrap.yml
    • spring.cloud.config.url=xxx
    • spring.cloud.config.fail-fast=true
  • 服务发现
    • spring.cloud.config.discovery.enabled=true
    • spring.cloud.config.discovery.service-id=configserver
• 配置刷新
  • @RefreshScope，用于Bean上面
  • Endpoint：/actuator/refresh，或者依赖SpringCloudBus

基于ZK

• 依赖：spring-cloud-starter-zookeeper-config

• 启用

  • bootstrap.yml

  spring.cloud.zookeeper.config.enabled
  spring.cloud.zookeeper.connect-string

• 存储格式/config/application，profile/key=value

• 配置

spring.cloud.zookeeper.config.root/default-context/profile-speatator

• 刷新机制：通知

配置抽象

• 目标：在分布式系统中，提供外置配置支持
• 实现：类似于Spring应用中的Environment与PropertySource，在上下文中添加SpringCloudConfig的PropertySource

基于Consul

• 依赖spring-cloud-starter-consul-config

• 启用

  • bootstarp.yml

    spring.cloud.consul.config.enabled/host/port

  • 配置项

    • spring.cloud.consul.config.format=KEY_VALUE\YAML\PROPERTIES\FILES
    • /config/应用名，profile/data
    • /config/application,profile/data

• 刷新机制：轮询

基于Nacos

• 依赖：spring-cloud-alibaba-nacos-config

• 启用

  • bootstrap.yml

  spring.cloud.nacos.config.server-addr/enabled

• 配置项

  • dataId
    • ${prefix}-${spring.profile.active}-${file-extension}
    • spring.cloud.nacos.config.prefix
    • spring.cloud.nacos.config.file-extension
  • spring.cloud.nacos.config.group

• 刷新机制：通知

基于Apollo

• 有版本发布管理
• 灰度发布
• 权限管理、审计
• 客户端配置信息监控
• 开放平台API

Spring Cloud Stream

概览

• 一款用于构建消息驱动的微服务应用程序的轻量级框架
• 特性
  • 声明式编程模型
  • 引入多种概念抽象
    • 发布订阅、消费组、分区
  • 支持多种消息中间件
• 核心概念：Binder
  • 应用程序与Binder交互，Binder与中间件交互
  • @EnableBinding
  • @Input、SubscribableChannel
  • @Output、MessgaChannel
• 消费组：对于同一个消息，每个组中有且仅有一个消费者收到消息
• 分区：每个Topic下有多个分区，分区内消息可以认为是有序的
• 生产消息
  • 使用MessageChannel中的send
  • 方法上使用@SendTo，将方法返回值作为消息发送出去
• 消费消息
  • 方法上使用@StreamListerner
    • 方法参数：@Payload、@Headers、@Header
• 其它：使用Spring Integration

访问RabbitMQ

• 依赖：spring-cloud-starter-stream-rabbit、spring-boot-starter-amqp
• 配置

spring.cloud.stream.rabbit.binder.*
spring.cloud.stream.rabbit.bindings.<channelName>.consumer.*
spring.rabbitmq.*

访问Kafka

• 依赖：spring-cloud-starter-stream-kafka
• 配置

spring.cloud.stream.kafka.binder.*
spring.cloud.stream.kafka.bindings.<ChannelName>.consumer.*
spring.kafka.*

Spring定时任务

Spring的抽象

• TaskScheduler、Trigger、TriggerContext

配置定时任务

• @EnableScheduling
• 方法级别：@Scheduled

Spring事件机制

• Spring中的事件：ApplicationEvent
• 发送事件
  • ApplicationEventPublisherAware
  • ApplicationEventPublisher.publishEvent
• 监听事件
  • ApplicationListener
  • @EventListener

服务链路追踪

Dapper理解链路治理

服务治理关注点

• 系统中有哪些服务
• 服务的依赖关系
• 一个请求的具体执行路径
• 每个环节的执行是否正常以及其耗时情况

Google Dapper的概念

• Span-基本的工作单元
• Trace-由一组Span构成的树形结构
• Annotation-用于及时记录事件
  • cs client send
  • sr server received
  • ss server send
  • cr client received

Sleuth实现链路追踪

• 依赖：spring-cloud-starter-sleuth（系统请求处理库），spring-cloud-starter-zipkin（外部埋点系统）
• 日志输出：[appname, traceId,spanId,exportable]

追踪消息链路

追踪消息中间件的消息走向

• 可以使用HTTP进行埋点或者使用MQ进行埋点

服务治理关注点

• 宏观
  • 架构设计是否合理
  • 哪个链路是关键链路
  • 链路的容量水位趋势
  • 对系统变更的管理与审计
• 微观上
  • 系统的依赖
  • 系统的配置
  • 系统的主观、客观质量