学习SpringCloud微服务

SpringCloud

微服务
- 单体框架
- 微服务框架
- SpringCloud
- 微服务拆分
- - 微服务差分原则
  - 拆分商品服务
  - 拆分购物车服务
  - 拆分用户服务
  - 拆分交易服务
  - 拆分支付服务
  - 服务调用
  - - RestTemplate
    - 远程调用
  - 微服务拆分总结
- 服务治理
- - 注册中心
  - - Nacos注册中心
    - 服务注册
    - 服务发现
- OpenFeign实现远程调用
- - 快速入门
  - - 引入依赖
    - 启用OpenFeign
    - 编写OpenFeign客户端
  - 底层连接池改造
  - 最佳实现--新建api模块
  - 日志输出
  - 总结
- 网关
- - 快速配置
  - 路由属性
  - 路由过滤器
  - 网关登录校验
  - - 自定义过滤器
    - 实现登录校验
    - 网关传递用户
    - OpenFeign传递用户
- 配置管理
- - 配置共享
  - 配置热更新
  - 动态路由
- 服务保护
- - 雪崩问题
  - 服务保护方案
  - - 请求限流
    - 线程隔离
    - 失败处理
    - - failback
    - 服务熔断
  - Sentinel
- 分布式事务
- - Seata框架

微服务

单体框架

将所有功能集中在一个显目中开发，打成一个包部署。

优点：
框架简单
部署成本低

缺点：
团队协作成本高
系统发布效率低
系统可以性差

微服务框架

服务化，把单体框架中的功能模块拆分成为多个独立项目。
在这里插入图片描述

SpringCloud

java领域最全面的微服务组件的集合
在这里插入图片描述

微服务拆分

在这里插入图片描述

微服务差分原则

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拆分商品服务

在这里插入图片描述

拆分购物车服务

在这里插入图片描述

拆分用户服务

在这里插入图片描述

拆分交易服务

在这里插入图片描述

拆分支付服务

在这里插入图片描述

服务调用

在拆分的时候，我们发现一个问题：就是购物车业务中需要查询商品信息，但商品信息查询的逻辑全部迁移到了item-service服务，导致我们无法查询。
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。
因此，现在查询购物车列表的流程变成了这样：
在这里插入图片描述
思考：
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。

远程调用

在这里插入图片描述

先将RestTemplate注册为一个Bean：

接下来，我们修改cart-service中的com.hmall.cart.service.impl.CartServiceImpl的handleCartItems方法，发送http请求到item-service：

package com.hmall.cart.service.impl;

import cn.hutool.core.collection.CollUtil;
import cn.hutool.core.util.StrUtil;
import com.baomidou.mybatisplus.core.conditions.query.QueryWrapper;
import com.baomidou.mybatisplus.extension.service.impl.ServiceImpl;
import com.hmall.cart.domain.dto.CartFormDTO;
import com.hmall.cart.domain.dto.ItemDTO;
import com.hmall.cart.domain.po.Cart;
import com.hmall.cart.domain.vo.CartVO;
import com.hmall.cart.mapper.CartMapper;
import com.hmall.cart.service.ICartService;
import com.hmall.common.exception.BizIllegalException;
import com.hmall.common.utils.BeanUtils;
import com.hmall.common.utils.CollUtils;
import com.hmall.common.utils.UserContext;
import lombok.RequiredArgsConstructor;
import org.springframework.core.ParameterizedTypeReference;
import org.springframework.http.HttpMethod;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

import java.util.Collection;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.function.Function;
import java.util.stream.Collectors;

/**
 * <p>
 * 订单详情表 服务实现类
 * </p>
 *
 * @author 虎哥
 * @since 2023-05-05
 */
@Service
@RequiredArgsConstructor
public class CartServiceImpl extends ServiceImpl<CartMapper, Cart> implements ICartService {

    // private final IItemService itemService;

    private final RestTemplate restTemplate;

    @Override
    public void addItem2Cart(CartFormDTO cartFormDTO) {
        // 1.获取登录用户
        Long userId = UserContext.getUser();

        // 2.判断是否已经存在
        if (checkItemExists(cartFormDTO.getItemId(), userId)) {
            // 2.1.存在，则更新数量
            baseMapper.updateNum(cartFormDTO.getItemId(), userId);
            return;
        }
        // 2.2.不存在，判断是否超过购物车数量
        checkCartsFull(userId);

        // 3.新增购物车条目
        // 3.1.转换PO
        Cart cart = BeanUtils.copyBean(cartFormDTO, Cart.class);
        // 3.2.保存当前用户
        cart.setUserId(userId);
        // 3.3.保存到数据库
        save(cart);
    }

    @Override
    public List<CartVO> queryMyCarts() {
        // 1.查询我的购物车列表
        List<Cart> carts = lambdaQuery().eq(Cart::getUserId, 1L /*TODO UserContext.getUser()*/).list();
        if (CollUtils.isEmpty(carts)) {
            return CollUtils.emptyList();
        }
        // 2.转换VO
        List<CartVO> vos = BeanUtils.copyList(carts, CartVO.class);
        // 3.处理VO中的商品信息
        handleCartItems(vos);
        // 4.返回
        return vos;
    }

    private void handleCartItems(List<CartVO> vos) {
        // TODO 1.获取商品id
        Set<Long> itemIds = vos.stream().map(CartVO::getItemId).collect(Collectors.toSet());
        // 2.查询商品
        // List<ItemDTO> items = itemService.queryItemByIds(itemIds);
        // 2.1.利用RestTemplate发起http请求，得到http的响应
        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, ","))
        );
        // 2.2.解析响应
        if(!response.getStatusCode().is2xxSuccessful()){
            // 查询失败，直接结束
            return;
        }
        List<ItemDTO> items = response.getBody();
        if (CollUtils.isEmpty(items)) {
            return;
        }
        // 3.转为 id 到 item的map
        Map<Long, ItemDTO> itemMap = items.stream().collect(Collectors.toMap(ItemDTO::getId, Function.identity()));
        // 4.写入vo
        for (CartVO v : vos) {
            ItemDTO item = itemMap.get(v.getItemId());
            if (item == null) {
                continue;
            }
            v.setNewPrice(item.getPrice());
            v.setStatus(item.getStatus());
            v.setStock(item.getStock());
        }
    }

    @Override
    public void removeByItemIds(Collection<Long> itemIds) {
        // 1.构建删除条件，userId和itemId
        QueryWrapper<Cart> queryWrapper = new QueryWrapper<Cart>();
        queryWrapper.lambda()
                .eq(Cart::getUserId, UserContext.getUser())
                .in(Cart::getItemId, itemIds);
        // 2.删除
        remove(queryWrapper);
    }

    private void checkCartsFull(Long userId) {
        int count = lambdaQuery().eq(Cart::getUserId, userId).count();
        if (count >= 10) {
            throw new BizIllegalException(StrUtil.format("用户购物车课程不能超过{}", 10));
        }
    }

    private boolean checkItemExists(Long itemId, Long userId) {
        int count = lambdaQuery()
                .eq(Cart::getUserId, userId)
                .eq(Cart::getItemId, itemId)
                .count();
        return count > 0;
    }
}

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微服务拆分总结

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服务治理

注册中心

Nacos注册中心

在这里插入图片描述

将资料中的SQL文件导入到你Docker中的MySQL容器中

之后执行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

http://192.168.61.130:8848/nacos/

服务注册

把item-service注册到Nacos，步骤如下：

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地址

spring:
  application:
    name: item-service
  cloud:
    nacos:
      server-addr: 192.168.61.130:8848 # nacos地址

重启

服务发现

服务的消费者要去nacos订阅服务，这个过程就是服务发现，步骤如下：

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地址

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

发现并调用服务(这个太麻烦了，之后用OpenFeign)

服务发现需要用到一个工具，DiscoveryClient，SpringCloud已经帮我们自动装配，我们可以直接注入使用：
private final DiscoveryClient discoveryClient;

接下来，我们就可以对原来的远程调用做修改了，之前调用时我们需要写死服务提供者的IP和端口：
但现在不需要了，我们通过DiscoveryClient发现服务实例列表，然后通过负载均衡算法，选择一个实例去调用：

OpenFeign实现远程调用

是一个声明式的http客户端，作用就是基于SpringMVC的常用注解，帮我们优雅的实现http请求的发送

现在用的最新负载均衡：引入loadbalancer

快速入门

引入依赖

在cart-service服务的pom.xml中引入OpenFeign的依赖和loadBalancer依赖：

org.springframework.cloud spring-cloud-starter-openfeign org.springframework.cloud spring-cloud-starter-loadbalancer

启用OpenFeign

接下来，我们在cart-service的CartApplication启动类上添加注解，启动OpenFeign功能：
在这里插入图片描述

编写OpenFeign客户端

在cart-service中，定义一个新的接口，编写Feign客户端：
其中代码如下：

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);
}

@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 ids ：声明请求参数
List ：返回值类型

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。

底层连接池改造

在这里插入图片描述

最佳实现–新建api模块

在这里插入图片描述

日志输出

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总结

在这里插入图片描述

网关

网络的关口，负责请求的路由、转发、身份验证
在这里插入图片描述

快速配置

在这里插入图片描述
新建hm-gateway模板

pox.xml

<?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>hm-gateway</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>
        <!--网关-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
        </dependency>
        <!--nacos discovery-->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
        </dependency>
        <!--负载均衡-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-loadbalancer</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>

启动类

package com.hmall.gateway;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class GatewayApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(GatewayApplication.class, args);
    }
}

配置路由规则application.yaml

server:
  port: 8080
spring:
  application:
    name: gateway
  cloud:
    nacos:
      server-addr: 192.168.61.130:8848
    gateway:
      routes:
        - id: item # 路由规则id，自定义，唯一
          uri: lb://item-service # 路由的目标服务，lb代表负载均衡，会从注册中心拉取服务列表
          predicates: # 路由断言，判断当前请求是否符合当前规则，符合则路由到目标服务
            - Path=/items/**,/search/** # 这里是以请求路径作为判断规则
        - id: cart
          uri: lb://cart-service
          predicates:
            - Path=/carts/**
        - id: user
          uri: lb://user-service
          predicates:
            - Path=/users/**,/addresses/**
        - id: trade
          uri: lb://trade-service
          predicates:
            - Path=/orders/**
        - id: pay
          uri: lb://pay-service
          predicates:
            - Path=/pay-orders/**

四个属性含义如下：

id：路由的唯一标示
predicates：路由断言，其实就是匹配条件
filters：路由过滤条件
uri：路由目标地址，lb://代表负载均衡，从注册中心获取目标微服务的实例列表，并且负载均衡选择一个访问。

路由属性

路由过滤器

在这里插入图片描述

网关登录校验

ThreadLocal的使用，线程之间共享数据，所以不能使用
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

自定义过滤器

在这里插入图片描述

实现登录校验

网关传递用户

步骤一：在网关登录校验过滤器中，把获取到的用户信息写入请求头

        // 5.如果有效，传递用户信息
        String userInfo = userId.toString();
        ServerWebExchange swe = exchange.mutate()
                .request(builder -> builder.header("user-info", userInfo))
                .build();

步骤二：在hm-common中编写SpringMVC拦截器，获取登录用户

package com.hmall.common.interceptors;

import cn.hutool.core.util.StrUtil;
import com.hmall.common.utils.UserContext;
import org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

public class UserInfoInterceptor implements HandlerInterceptor {
    @Override
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        // 1.获取请求头中的用户信息
        String userInfo = request.getHeader("user-info");
        // 2.判断是否为空
        if (StrUtil.isNotBlank(userInfo)) {
            // 不为空，保存到ThreadLocal
            UserContext.setUser(Long.valueOf(userInfo));
        }
        // 3.放行
        return true;
    }

    @Override
    public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex) throws Exception {
        // 移除用户
        UserContext.removeUser();
    }
}

package com.hmall.common.config;

import com.hmall.common.interceptors.UserInfoInterceptor;
import org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionalOnClass;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.InterceptorRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer;

@Configuration
@ConditionalOnClass(DispatcherServlet.class) //有springMVC，配置才有效
public class MvcConfig implements WebMvcConfigurer {
    @Override
    public void addInterceptors(InterceptorRegistry registry) {
        registry.addInterceptor(new UserInfoInterceptor());
    }
}

在这里插入图片描述

OpenFeign传递用户

有些业务是比较复杂的，请求到达微服务后还需要调用其它多个微服务。
在这里插入图片描述
由于微服务获取用户信息是通过拦截器在请求头中读取，因此要想实现微服务之间的用户信息传递，就必须在微服务发起调用时把用户信息存入请求头。

微服务之间调用是基于OpenFeign来实现的，Feign中提供的一个拦截器接口：feign.RequestInterceptor

package com.hmall.api.config;

import com.hmall.common.utils.UserContext;
import feign.Logger;
import feign.RequestInterceptor;
import feign.RequestTemplate;
import org.springframework.context.annotation.Bean;

public class DefaultFeignConfig {
    @Bean
    public Logger.Level feignLoggerLevel(){
        return Logger.Level.FULL;
    }

    @Bean
    public RequestInterceptor userInfoRequestInterceptor(){
        return new RequestInterceptor() {
            @Override
            public void apply(RequestTemplate template) {
                // 获取登录用户
                Long userId = UserContext.getUser();
                if(userId == null) {
                    // 如果为空则直接跳过
                    return;
                }
                // 如果不为空则放入请求头中，传递给下游微服务
                template.header("user-info", userId.toString());
            }
        };
    }
}

配置管理

配置共享

我们可以把微服务共享的配置抽取到Nacos中统一管理，这样就不需要每个微服务都重复配置了。

在Nacos中添加共享配置
微服务拉取配置

配置热更新

当修改配置文件中的配置时，微服务无需启动即可生效

  <!--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>

spring:
  application:
    name: cart-service # 服务名称
  profiles:
    active: dev
  cloud:
    nacos:
      server-addr: 192.168.61.131 # 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

server:
  port: 8084
feign:
  okhttp:
    enabled: true # 开启OKHttp连接池支持
hm:
  db:
    database: hm-cart
  swagger:
    title: 购物车服务接口文档
    package: com.hmall.cart.controller

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;

}

    private void checkCartsFull(Long userId) {
        int count = lambdaQuery().eq(Cart::getUserId, userId).count();
        if (count >= cartProperties.getMaxItems()) {
            throw new BizIllegalException(StrUtil.format("用户购物车商品数量不能超过{}", cartProperties.getMaxItems()));
        }
    }

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。

因此，我们必须监听Nacos的配置变更，然后手动把最新的路由更新到路由表中。这里有两个难点：

如何监听Nacos配置变更？
如何把路由信息更新到路由表？

服务保护

雪崩问题

微服务调用某个服务故障，引起整个链路中所有微服务都不可以

在这里插入图片描述

服务保护方案

在这里插入图片描述

请求限流

限制访问接口的并发量，避免因服务激增出现故障

在这里插入图片描述

线程隔离

限定每个业务能使用的线程数量而将业务故障隔离，避免故障扩散

比如，查询购物车的时候需要查询商品，为了避免因商品服务出现故障导致购物车服务级联失败，我们可以把购物车业务中查询商品的部分隔离起来，限制可用的线程资源。这样，即便商品服务出现故障，最多导致查询购物车业务故障，并且可用的线程资源也被限定在一定范围，不会导致整个购物车服务崩溃。

所以，我们要对查询商品的FeignClient接口做线程隔离。

失败处理

定义fallback逻辑，让业务失败时不再抛出异常，而是走fallback逻辑

failback

FeiClient的Fallback配置，FallbackFactory，可以对远程调用的异常做处理，通常都会选择这种
http://192.168.61.133:8848/nacos/

服务熔断

由熔断器统计请求的异常比例，超出阈值则熔断该业务，拦截该接口请求

在这里插入图片描述
状态机包括三个状态：

closed：关闭状态，断路器放行所有请求，并开始统计异常比例、慢请求比例。超过阈值则切换到open状态
open：打开状态，服务调用被熔断，访问被熔断服务的请求会被拒绝，快速失败，直接走降级逻辑。Open状态持续一段时间后会进入half-open状态
half-open：半开状态，放行一次请求，根据执行结果来判断接下来的操作。
- 请求成功：则切换到closed状态
- 请求失败：则切换到open状态

Sentinel

Sentinel 的使用可以分为两个部分:

核心库（Jar包）：不依赖任何框架/库，能够运行于 Java 8 及以上的版本的运行时环境，同时对 Dubbo / Spring Cloud 等框架也有较好的支持。在项目中引入依赖即可实现服务限流、隔离、熔断等功能。
控制台（Dashboard）：Dashboard 主要负责管理推送规则、监控、管理机器信息等。