技术学习笔记

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微服务架构概述 ​

1. 微服务概述 ​

1.1 什么是微服务 ​

微服务是一种架构风格，将应用拆分为一组小型、独立的服务，每个服务运行在自己的进程中，通过轻量级通信机制协作。

1.2 微服务 vs 单体架构 ​

对比项单体架构微服务架构
部署整体部署独立部署
扩展整体扩展按需扩展
技术栈统一技术栈可异构技术
故障影响全局影响局部影响
开发复杂度较低较高
运维复杂度较低较高

1.3 微服务优势 ​

  • 独立部署：每个服务可独立部署和升级
  • 技术异构：不同服务可使用不同技术栈
  • 弹性扩展：按需扩展特定服务
  • 故障隔离：单个服务故障不影响整体
  • 团队自治：不同团队独立开发不同服务

1.4 微服务挑战 ​

  • 分布式复杂性：网络延迟、数据一致性
  • 服务治理：服务发现、负载均衡、熔断降级
  • 运维复杂：监控、日志、追踪
  • 数据管理：分布式事务、数据同步

2. Spring Cloud 概述 ​

2.1 Spring Cloud 简介 ​

Spring Cloud 为分布式系统开发提供了一整套工具集，基于 Spring Boot 构建，简化了微服务架构的实现。

2.2 Spring Cloud 组件 ​

组件说明替代方案
Spring Cloud GatewayAPI 网关Zuul、Kong
Spring Cloud Netflix Eureka服务发现Nacos、Consul
Spring Cloud LoadBalancer负载均衡Ribbon
Spring Cloud OpenFeign声明式客户端RestTemplate
Spring Cloud Circuit Breaker熔断器Resilience4j、Hystrix
Spring Cloud Config配置中心Nacos、Apollo
Spring Cloud Sleuth链路追踪Micrometer Tracing
Spring Cloud Stream消息驱动-

2.3 Spring Cloud 2025.1.1 新特性 ​

  • 兼容 Spring Boot 4.0.1+
  • 支持 Java 21 虚拟线程
  • Micrometer Tracing 增强
  • Kubernetes 原生支持增强

3. 微服务架构设计 ​

3.1 服务拆分原则 ​

原则说明
单一职责每个服务只负责一个业务领域
高内聚低耦合服务内部高内聚，服务间低耦合
独立部署服务可独立开发、测试、部署
数据独立每个服务有独立的数据库

3.2 服务拆分示例 ​

电商系统微服务拆分：

├── 用户服务 (User Service)
│   ├── 用户注册/登录
│   ├── 用户信息管理
│   └── 用户权限
│
├── 商品服务 (Product Service)
│   ├── 商品管理
│   ├── 分类管理
│   └── 库存管理
│
├── 订单服务 (Order Service)
│   ├── 订单创建
│   ├── 订单查询
│   └── 订单状态管理
│
├── 支付服务 (Payment Service)
│   ├── 支付处理
│   ├── 退款处理
│   └── 支付状态
│
├── 通知服务 (Notification Service)
│   ├── 邮件通知
│   ├── 短信通知
│   └── 站内信
│
└── 网关服务 (Gateway Service)
    ├── 路由转发
    ├── 认证鉴权
    └── 限流熔断

3.3 服务通信方式 ​

方式说明适用场景
REST APIHTTP 同步调用简单查询、实时响应
gRPC高性能 RPC内部服务高频调用
消息队列异步消息解耦、削峰、异步处理
事件驱动事件发布订阅业务事件通知

4. 服务治理 ​

4.1 服务发现 ​

服务发现是微服务架构的核心，服务实例动态注册和发现。

服务发现流程：

1. 服务启动时向注册中心注册
2. 注册中心维护服务实例列表
3. 消费者从注册中心获取服务列表
4. 消费者根据负载均衡策略调用服务
5. 服务下线时从注册中心注销

4.2 负载均衡 ​

java
@Configuration
public class LoadBalancerConfig {
    
    @Bean
    ReactorLoadBalancer<ServiceInstance> randomLoadBalancer(
            Environment environment, LoadBalancerClientFactory factory) {
        String name = environment.getProperty(LoadBalancerClientFactory.PROPERTY_NAME);
        return new RandomLoadBalancer(
            factory.getLazyProvider(name, ServiceInstanceListSupplier.class), 
            name
        );
    }
}

4.3 熔断降级 ​

java
@Configuration
public class CircuitBreakerConfig {
    
    @Bean
    public Customizer<Resilience4JCircuitBreakerFactory> defaultCustomizer() {
        return factory -> factory.configureDefault(id -> new Resilience4JConfigBuilder(id)
            .circuitBreakerConfig(CircuitBreakerConfig.ofDefaults())
            .timeLimiterConfig(TimeLimiterConfig.custom()
                .timeoutDuration(Duration.ofSeconds(3))
                .build())
            .build());
    }
}

@Service
public class OrderService {
    
    @CircuitBreaker(name = "orderService", fallbackMethod = "fallback")
    public Order getOrder(Long id) {
        return orderClient.getOrder(id);
    }
    
    public Order fallback(Long id, Exception e) {
        return new Order(id, "默认订单", BigDecimal.ZERO);
    }
}

5. API 网关 ​

5.1 网关职责 ​

职责说明
路由转发请求路由到后端服务
认证鉴权统一认证和权限校验
限流熔断保护后端服务
日志监控请求日志和监控
协议转换HTTP/gRPC 转换

5.2 Spring Cloud Gateway ​

yaml
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: user-service
          uri: lb://user-service
          predicates:
            - Path=/api/users/**
          filters:
            - name: RequestRateLimiter
              args:
                redis-rate-limiter.replenishRate: 10
                redis-rate-limiter.burstCapacity: 20
            - name: CircuitBreaker
              args:
                name: userServiceCircuitBreaker
                fallbackUri: forward:/fallback
        
        - id: order-service
          uri: lb://order-service
          predicates:
            - Path=/api/orders/**

6. 配置中心 ​

6.1 配置中心作用 ​

  • 集中管理配置
  • 动态配置更新
  • 环境隔离
  • 配置版本管理

6.2 Spring Cloud Config ​

yaml
# 配置服务器
spring:
  cloud:
    config:
      server:
        git:
          uri: https://github.com/myorg/config-repo
          search-paths: '{application}'
          default-label: main

# 配置客户端
spring:
  cloud:
    config:
      uri: http://config-server:8888
      name: myapp
      profile: prod
      label: main

7. 分布式追踪 ​

7.1 追踪概念 ​

概念说明
Trace一次完整请求的追踪链路
Span追踪链路中的一个节点
AnnotationSpan 中的事件标记

7.2 链路追踪流程 ​

客户端请求 → Gateway (Span 1)
                ↓
           User Service (Span 2)
                ↓
           Order Service (Span 3)
                ↓
           Payment Service (Span 4)

8. 微服务最佳实践 ​

8.1 设计原则 ​

  • API First：先设计 API，再实现服务
  • 契约优先：使用 OpenAPI 定义服务契约
  • 版本管理：API 版本化，向后兼容
  • 文档驱动：完善的 API 文档

8.2 开发规范 ​

项目结构规范：

my-service/
├── src/main/java/com/example/
│   ├── controller/     # 控制器层
│   ├── service/        # 业务逻辑层
│   ├── repository/     # 数据访问层
│   ├── entity/         # 实体类
│   ├── dto/            # 数据传输对象
│   ├── config/         # 配置类
│   └── client/         # 外部服务客户端
├── src/main/resources/
│   ├── application.yml
│   └── bootstrap.yml
└── pom.xml

8.3 运维规范 ​

  • 健康检查端点
  • 优雅停机
  • 日志规范
  • 监控告警
  • 灰度发布

9. 小结 ​

本章学习了微服务架构的核心概念：

内容要点
微服务概念定义、优势、挑战
Spring Cloud组件、版本特性
服务拆分原则、示例
服务治理服务发现、负载均衡、熔断
API 网关路由、认证、限流
配置中心集中配置、动态更新
分布式追踪Trace、Span

下一章将学习 Spring Cloud 服务发现。