Spring Cloud之Finchley版学习（二）-构建分布式应用

上一节说过，Spring Cloud是一个快速构建分布式应用的工具集。本节，我们就来编写一个简单的分布式应用，并探讨这个分布式应用有哪些问题。

服务消费者 & 提供者

本书使用服务提供者与服务消费者来描述微服务之间的调用关系。下表解释了服务提供者与服务消费者。

表-服务提供者与服务消费者

以电影售票系统为例。如图，用户向电影微服务发起了一个购票的请求。在进行购票的业务操作前，电影微服务需要调用用户微服务的接口，查询当前用户的余额是多少、是不是符合购票标准等。在这种场景下，用户微服务就是一个服务提供者，电影微服务则是一个服务消费者。

围绕该场景，先来编写一个用户微服务，然后编写一个电影微服务。

TIPS

服务消费者和服务提供者描述的只是微服务之间的调用关系，一般成对出现。例如本文，用户微服务是是电影微服务的服务提供者，电影微服务是用户微服务的服务消费者。很多初学者和笔者交流时，会描述提供者如何如何……仿佛消费者和提供者是微服务的固有属性，这是不对的——例如A调用B，B调用C，那么B相对A就是提供者，B相对C就消费者。

Spring Boot/Spring Cloud应用开发套路

Spring Boot/Spring Cloud时代后，应用开发基本遵循三板斧：

• 加依赖
• 加注解
• 写配置

至于你的业务代码，该怎么写还怎么写。

TIPS

对于懒人，可使用Spring Initilizr（IDEA、Spring Tool Suite等IDE上均有集成，也可在http://start.spring.io 使用网页版）创建应用，它会给你生成项目的依赖以及项目的骨架。后续，笔者会以番外的形式更新相关教程。

编写服务提供者【用户微服务】

• 创建一个Maven项目，依赖如下：
  

  <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的依赖 -->
    <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数据库，一种内嵌的数据库，语法类似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的依赖，不能少，主要用来管理Spring Cloud生态各组件的版本 -->
    <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包时得用 -->
    <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 是一种内嵌的数据库，语法和MySQL类似（笔者实在没有动力为了简单的演示再写一大堆内容去演示怎么安装MySQL数据库）；lombok 则是一款开发利器，可以帮助你简化掉N多冗余代码。

  WARNING

  • Lombok之前，必须为你的IDE安装Lombok插件！可参考：http://www.cnblogs.com/shindo/p/7550790.html

  TIPS

  • Lombok快速上手：https://blog.csdn.net/motui/article/details/79012846
  • Lombok官方网站：https://projectlombok.org/
• 创建实体类：

@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;
}

• 创建DAO：

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

• 创建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提供的新注解。它是一个组合注解，等价于@RequestMapping(method = RequestMethod.GET)，用于简化开发。同理还有@PostMapping、@PutMapping、@DeleteMapping、@PatchMapping等。

• 编写启动类：
  

  @SpringBootApplication
  public class ProviderUserApplication {
    public static void main(String[] args) {
      SpringApplication.run(ProviderUserApplication.class, args);
    }
    /**
     * 初始化用户信息
     * 注：Spring Boot2不能像1.x一样，用spring.datasource.schema/data指定初始化SQL脚本，否则与actuator不能共存
     * 原因详见：
     * 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", "张三", 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是一个组合注解，它整合了@Configuration、@EnableAutoConfiguration和@ComponentScan注解，并开启了Spring Boot程序的组件扫描和自动配置功能。在开发Spring Boot程序的过程中，常常会组合使用@Configuration、@EnableAutoConfiguration和@ComponentScan等注解，所以Spring Boot提供了@SpringBootApplication，来简化开发。

  在启动时，我们使用了ApplicationRunner init(UserRepository repository) 初始化了三条数据，分别是张三、李四、王五。@Bean 则是一个方法注解，作用是实例化一个Bean并使用该方法的名称命名。类似于XML配置方式的<bean id="init" class="...ApplicationRunner"/> 。

• 编写配置文件application.yml ：
  

  server:
    # 指定Tomcat端口
    port: 8000
  spring:
    jpa:
      # 让hibernate打印执行的SQL
      show-sql: true
  logging:
    level:
      root: INFO
      # 配置日志级别，让hibernate打印出执行的SQL参数
      org.hibernate: INFO
      org.hibernate.type.descriptor.sql.BasicBinder: TRACE
      org.hibernate.type.descriptor.sql.BasicExtractor: TRACE
  

  传统Web应用开发中，常使用properties格式文件作为配置文件。Spring Boot以及Spring Cloud支持使用properties或者yml格式的文件作为配置文件。

  yml文件格式是YAML（Yet Another Markup Language）编写的文件格式，YAML和properties格式的文件可互相转换，例如本节中的application.yml，就等价于如下的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
  

  从中不难看出，YAML比properties结构清晰；可读性、可维护性也更强，并且语法非常简洁。因此，本书使用YAML格式作为配置文件。但，yml有严格的缩进，并且key与value之间使用: 分隔，冒号后的空格不能少，请大家注意。

测试

访问http://localhost:8000/users/1 ，可获得结果：

{"id":1,"username":"account1","name":"张三","age":20,"balance":100.00}

编写服务消费者【电影微服务】

我们已经编写了一个服务提供者（用户微服务），本节来编写一个服务消费者（电影微服务）。该服务非常简单，它使用RestTemplate调用用户微服务的API，从而查询指定id的用户信息。

• 创建一个Maven项目，ArtifactId是microservice-simple-consumer-movie 。
• 加依赖：
  

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

• 创建实体类：
  

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

• 创建启动类：
  

  @SpringBootApplication
  public class ConsumerMovieApplication {
    @Bean
    public RestTemplate restTemplate() {
      return new RestTemplate();
    }
    public static void main(String[] args) {
      SpringApplication.run(ConsumerMovieApplication.class, args);
    }
  }

• 创建Controller：
  

  @RequestMapping("/movies")
  @RestController
  public class MovieController {
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;
    @GetMapping("/users/{id}")
    public User findById(@PathVariable Long id) {
      // 这里用到了RestTemplate的占位符能力
      User user = this.restTemplate.getForObject("http://localhost:8000/users/{id}", User.class, id);
      // ...电影微服务的业务...
      return user;
    }
  }

  由代码可知，Controller使用RestTemplate调用用户微服务的RESTful API。

• 编写配置文件application.yml ：
  

  server:
    port: 8010
  

拓展阅读

本文使用RestTemplate实现了基于HTTP的远程调用，事实上，Spring 5开始，WebFlux提供了Reactive的Web Client：WebClinet ，使用方式和RestTemplate基本类似，但性能更强，吞吐更好。有兴趣的可前往https://docs.spring.io/spring/docs/5.1.3.RELEASE/spring-framework-reference/web-reactive.html#webflux-client-builder 了解。在这里，笔者对WebClient做了一些简单的封装，也可关注：https://github.com/itmuch/thor-test/blob/master/src/main/java/com/itmuch/thor/httpclient/WebClientUtil.java

测试

访问：http://localhost:8010/movies/users/1 ，结果如下：

{"id":1,"username":"account1","name":"张三","age":20,"balance":100.00}

存在的问题

至此，我们已经实现了这个最简单的分布式应用，应用之间通过HTTP通信。代码非常简单，但这些简单的代码里，存在着若干问题：

• 应用没有监控，没有画板，一切指标都没有。在这个Growth Hack逐渐成为主流的时代，不弄个Dashboard把系统压力、QPS、CPU、内存、日活啥的可视化，你好意思出来混吗……
• 地址硬编码问题——电影微服务中将用户微服务的地址写死，如果用户微服务地址发生变化，难道要重新上线电影微服务吗？
  

  你可能会质疑：用户微服务地址为什么会变，让它保持不变就行了啊，这不是问题。这里举两个例子：

  例1：如果你用Docker，那么地址几乎每次启动都会变……

  例2：你之前用的是TXYun，后来你想把用户微服务迁移到Aliyun。这个时候IP就会发生变化。我相信你不会乐意找到哪些服务调用了用户微服务的接口，然后所有调用用户微服务的服务统一修改地址……

• 负载均衡如何考虑？难道得在电影微服务和用户微服务之间加个NGINX做负载均衡吗？听起来是可行的，但如果有10000+服务（这并不夸张，我司的微服务数目是这个数字乘以N，N >= m，哈哈哈）那这个NGINX的配置得有多复杂……
• 服务之间没有容错机制，相信对技术有激情的你已经不止一次听过容错、降级、fallback、回退之类的词汇。
• 如果应用发生故障，你怎么迅速找到问题所在？
• 用户认证和授权呢？被狗吃了吗？

如上词汇，你可能看得懂，你也可能看不懂。没有关系，请继续阅读，笔者将会用通俗的语言去描述，在你看完本系列后，你会知道，原来那些所谓的高大上的理论、术语、技术，原来也就是这么回事儿。

配套代码

• GitHub：
  • https://github.com/eacdy/spring-cloud-study/tree/master/2018-Finchley/microservice-simple-provider-user
  • https://github.com/eacdy/spring-cloud-study/tree/master/2018-Finchley/microservice-simple-consumer-movie
• Gitee：
  • https://gitee.com/itmuch/spring-cloud-study/tree/master/2018-Finchley/microservice-simple-provider-user
  • https://gitee.com/itmuch/spring-cloud-study/tree/master/2018-Finchley/microservice-simple-consumer-movie