Spring Cloud Netflix Hystrix-初识篇

忘是亡心i 2023-01-03 06:12 252阅读 0赞

> **关键词：**服务短路    服务熔断    服务降级    Hystrix

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最近工作上面比较忙，学习稍微耽搁了。现在让我们继续学习Spring Cloud系列之Hystrix。

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# **█ 使用** #

### **环境准备：** ###

*Hystrix作为服务熔断与降级的工具，既可以用在服务提供者方，也可以用在服务调用者方。本文例子是在服务调用方使用Hystrix。*

1、搭建服务端，用于提供服务：

创建Controller，调用接口为：/server/hello。以8080作为服务端口启动服务。

@RestController
    @RequestMapping("/server")
    public class Server8080Controller {
    
        private Random random = new Random(10);
    
        @GetMapping("/hello")
        public String sayHello() throws Exception{
            // 当产生的随机数大于5，就抛出异常，否则正常返回值
            if (random.nextInt() > 5) {
                throw new IllegalAccessException("服务端发生异常");
            }
    
            return "server hello world";
        }
    
    }

2、搭建客户端，用于调用服务端接口：

（1）引入Spring Cloud Netflix Hystrix依赖

<dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
    </dependency>

（2）创建Controller

### **使用Hystrix：** ###

如何使用Hystrix功能，有两种方式，**编码式**和**声明式**。

**1、编码式**

（1）通过继承**HystrixCommand**（注意是抽象类com.netflix.hystrix.HystrixCommand），实现**run()**方法，重写**getFallback()**方法：

public class CustomHystrixCommand extends HystrixCommand<String> {
    
        private final RestTemplate restTemplate;
        
        // 因为HystrixCommand中没有提供无参构造器，所以子类要显示调用super有参构造器
        // 默认的无参构造器会默认调用父类的super无参构造器
        public CustomHystrixCommand(String groupName, RestTemplate restTemplate) {
            super(HystrixCommandGroupKey.Factory.asKey(groupName));
            this.restTemplate = restTemplate;
        }
    
        @Override
        protected String run() throws Exception {
            return restTemplate.getForObject("http://localhost:8080/server/hello", String.class);
        }
    
        @Override
        protected String getFallback() {
            return "CustomHystrixCommandImpl getFallback";
        }
    }

在run方法中，通过RestTemplate调用服务端接口，当run方法正确执行，可获取到服务端返回值。当发生异常时，会进行熔断，调用getFallback方法，将getFallback方法的返回值返回给调用者。通过HystrixCommand<String>中使用泛型，来标注方法返回值类型，不使用泛型，则为Object类型。

（2）修改客户端ClientController，使用CustomHystrixCommand：

@RestController
    @RequestMapping("/client")
    public class ClientController {
    
        private RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
    
        @GetMapping("/hello")
        public String sayHello() throws Exception{
            CustomHystrixCommand customHystrixCommand = new CustomHystrixCommand("customHystrixCommand", restTemplate);
            return customHystrixCommand.execute();
        }
    
    
    }

通过调用HystrixCommand的**execute()**方法，最终会调用到run()方法。这种方式比较像线程Thread的API。

（3）Hystrix也提供了**响应式编程**模型，此时可结合使用**Spring WebFlux**进行服务端接口调用。通过继承**HystrixObservableCommand**实现响应式编程：

public class CustomHystrixObservableCommand extends HystrixObservableCommand {
    
        public CustomHystrixObservableCommand(String groupName) {
            super(HystrixCommandGroupKey.Factory.asKey(groupName));
        }
    
        @Override
        protected Observable construct() {
            return Observable.just("在这里可以使用Spring WebFlux进行服务端调用");
        }
    
        @Override
        protected Observable resumeWithFallback() {
            return Observable.just("回退方法");
        }
    }

**2、声明式**

声明式方式是在方法上标注注解**@HystrixCommand**，通过属性**fallbackMethod**配置熔断后调用的回退方法。

（1）修改客户端ClientController：

@RestController
    @RequestMapping("/rest/client")
    public class ClientController {
    
        @Autowired
        private RestTemplate restTemplate;
    
        @GetMapping("/hello")
        @HystrixCommand(fallbackMethod = "fall")
        public String sayHello() {
            return restTemplate.getForObject("http://localhost:8080/server/hello", String.class);
        }
    
        /**
         * 服务端调用失败时，调用的回退方法
         *
         * 该方法要与@HystrixCommand标记的方法，具有相同的参数，和返回值类型
         *
         * @return
         */
        private String fall() {
            return "啊哦，服务调用出错了";
        }
    
    }

在ClientController中去完成对服务端接口的调用，并在调用的方法上使用@HystrixCommand标注。通过属性fallbackMethod来指定回退方法。

（2）在Spring Boot引导类上使用**@EnableHystrix**或**@EnableCircuitBreaker**激活Hystrix功能。

对于编码方式使用Hystrix，不需要使用两个注解激活功能。Spring Cloud Netflix Hystrix使用Spring AOP功能对@HystrixCommand注解的方法进行拦截处理，@Enable\*注解功能就是开启AOP功能。

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

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# **█ 相关类** #

**（1）@HystrixCommand**

注解标注在方法上，用于对标注的方法完成Hystrix功能。

@Target({ElementType.METHOD})
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Inherited
    @Documented
    public @interface HystrixCommand {
    
        String groupKey() default "";
    
        String commandKey() default "";
    
        String threadPoolKey() default "";
    
        String fallbackMethod() default "";
    
        HystrixProperty[] commandProperties() default {};
    
        HystrixProperty[] threadPoolProperties() default {};
    
        Class<? extends Throwable>[] ignoreExceptions() default {};
    
        ObservableExecutionMode observableExecutionMode() default ObservableExecutionMode.EAGER;
    
        HystrixException[] raiseHystrixExceptions() default {};
    
        String defaultFallback() default "";
    }

*  **groupKey**

指定当前command的分组名，用于组织command的报告、监控、仪表盘等。默认为@HystrixCommand标注的方法所在的类名。

*  **commandKey**

指定当前command的名称，默认为@HystrixCommand标注的方法名。

*  **threadPoolKey**

指定当前command使用的线程池名称，也是用于对其进行监控等功能时用于标记。

*  **fallbackMethod**

指定当方法调用发生熔断时的回退方法，**回退方法要与@HystrixCommand标注的方法具有相同的参数签名和返回值类型。**

*  **commandProperties**

指定相关配置，用来控制Hystrix的一些行为属性，比如超时时间，超过多长时间没有返回结果就发生熔断。

@HystrixCommand(commandProperties = {
            @HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds", value = "1000"),
            @HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.interruptOnTimeout", value = "false")
    })

*  **threadPoolProperties**

指定线程池相关配置，用来控制线程池的一些行为。比如核心线程数等。

@HystrixCommand(threadPoolProperties = {
            @HystrixProperty(name = "coreSize", value = "20"),
            @HystrixProperty(name = "keepAliveTimeMinutes", value = "1000")
    })

*  **ignoreExceptions**

指定忽略的异常，当方法执行过程中抛出忽略的异常，则不发生熔断，不调用回退方法，直接将异常返回给调用者。

*  **observableExecutionMode**

指定执行hystrix observable command的模式，默认为**ObservableExecutionMode.EAGER**饿汉模式，还有**ObservableExecutionMode.LAZY**懒汉模式。EAGER模式调用**HystrixObservable\#observe()**，LAZY模式调用**HystrixObservable\#toObservable()**。

@HystrixCommand(ignoreExceptions = NullPointerException.class)

*  **raiseHystrixExceptions**

可配置**HystrixException.RUNTIME\_EXCEPTION**，当配置RUNTIME\_EXCEPTION时，所有方法抛出的没有被忽略的异常都被被封装成**HystrixRuntimeException**。

@HystrixCommand(raiseHystrixExceptions= HystrixException.RUNTIME_EXCEPTION)

*  **defaultFallback**

指定默认的回退方法名，与fallbackMethod作用相同，当两者同时配置了，优先使用fallbackMethod配置。**defaultFallback指定的方法不能有参数，并且返回值类型要与@HystrixCommand标注的方法相同。**

**（2）HystrixCommand**

public abstract class HystrixCommand<R> extends AbstractCommand<R> 
        implements HystrixExecutable<R>, HystrixInvokableInfo<R>, HystrixObservable<R>

抽象类com.netflix.hystrix.HystrixCommand，通过其完成方法调用的熔断处理，是Hystrix功能的核心类。如何使用HystrixCommand完成熔断功能，在上面已经介绍过了。在主要来介绍HystrixCommand的执行。HystrixCommand提供了四种执行方式，对应两个方法：**execute()、queue()、observe()、toObservable()**。

{
        // 同步调用
        hystrixCommand.execute();
    
        // 异步调用
        Future<String> future = hystrixCommand.queue();
        future.get();
    
        // Observable饿汉式调用
        hystrixCommand.observe();
    
        // Observable懒汉式调用
        hystrixCommand.toObservable();
    }

HystrixObservableCommand提供了响应式编程API，其只具有observe()、toObservable()两种执行方式。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MDUxODI3MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

**（3）@EnableHystrix**

开启Hystrix功能，在@EnableHystrix中包含了**@EnableCircuitBreaker**，实际上是@EnableCircuitBreaker起的作用。

@Target(ElementType.TYPE)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    @Inherited
    @EnableCircuitBreaker
    public @interface EnableHystrix {
    
    }

**（4）@EnableCircuitBreaker**

引入**EnableCircuitBreakerImportSelector**，功能转交给EnableCircuitBreakerImportSelector

@Target(ElementType.TYPE)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    @Inherited
    @Import(EnableCircuitBreakerImportSelector.class)
    public @interface EnableCircuitBreaker {
    
    }

**（5）EnableCircuitBreakerImportSelector**

继承了**SpringFactoryImportSelector**。可通过配置**spring.cloud.circuit.breaker.enabled**控制HyStrix功能的开启，默认为true开启。

@Order(Ordered.LOWEST_PRECEDENCE - 100)
    public class EnableCircuitBreakerImportSelector
          extends SpringFactoryImportSelector<EnableCircuitBreaker> {
    
       @Override
       protected boolean isEnabled() {
          return getEnvironment().getProperty("spring.cloud.circuit.breaker.enabled",
                Boolean.class, Boolean.TRUE);
       }
    
    }

SpringFactoryImportSelector的功能是使用SPI功能会去扫描类路径下的文件**META-INF/spring.factories**文件中，泛型类型开头的key，将对应的value值加载到Spring容器中。此处的泛型类型是EnableCircuitBreaker。在org.springframework.cloud:spring-cloud-netflix-hystrix的jar包下面META-INF/spring.factories中：

org.springframework.cloud.client.circuitbreaker.EnableCircuitBreaker=\
    org.springframework.cloud.netflix.hystrix.HystrixCircuitBreakerConfiguration

**（6）HystrixCircuitBreakerConfiguration**

配置类，装配Bean。其中的**HystrixCommandAspect**就是结合注解@HystrixCommand完成对目标方法的拦截处理从而实现Hystrix的相关功能的。

@Configuration(proxyBeanMethods = false)
    public class HystrixCircuitBreakerConfiguration {
    
       @Bean
       public HystrixCommandAspect hystrixCommandAspect() {
          return new HystrixCommandAspect();
       }
    
       @Bean
       public HystrixShutdownHook hystrixShutdownHook() {
          return new HystrixShutdownHook();
       }
    
       @Bean
       public HasFeatures hystrixFeature() {
          return HasFeatures
                .namedFeatures(new NamedFeature("Hystrix", HystrixCommandAspect.class));
       }
    
       /**
        * {@link DisposableBean} that makes sure that Hystrix internal state is cleared when
        * {@link ApplicationContext} shuts down.
        */
       private class HystrixShutdownHook implements DisposableBean {
    
          @Override
          public void destroy() throws Exception {
             // Just call Hystrix to reset thread pool etc.
             Hystrix.reset();
          }
    
       }
    
    }

**（7）HystrixCommandAspect**

Spring AOP功能中的切面。实现对注解@HystrixCommand标注的方法进行增强处理。

@Aspect
    public class HystrixCommandAspect {
    
        private static final Map<HystrixPointcutType, MetaHolderFactory> META_HOLDER_FACTORY_MAP;
    
        static {
            META_HOLDER_FACTORY_MAP = ImmutableMap.<HystrixPointcutType, MetaHolderFactory>builder()
                    .put(HystrixPointcutType.COMMAND, new CommandMetaHolderFactory())
                    .put(HystrixPointcutType.COLLAPSER, new CollapserMetaHolderFactory())
                    .build();
        }
    
        @Pointcut("@annotation(com.netflix.hystrix.contrib.javanica.annotation.HystrixCommand)")
    
        public void hystrixCommandAnnotationPointcut() {
        }
    
        @Pointcut("@annotation(com.netflix.hystrix.contrib.javanica.annotation.HystrixCollapser)")
        public void hystrixCollapserAnnotationPointcut() {
        }
    
        @Around("hystrixCommandAnnotationPointcut() || hystrixCollapserAnnotationPointcut()")
        public Object methodsAnnotatedWithHystrixCommand(final ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
            Method method = getMethodFromTarget(joinPoint);
            Validate.notNull(method, "failed to get method from joinPoint: %s", joinPoint);
            if (method.isAnnotationPresent(HystrixCommand.class) && method.isAnnotationPresent(HystrixCollapser.class)) {
                throw new IllegalStateException("method cannot be annotated with HystrixCommand and HystrixCollapser " +
                        "annotations at the same time");
            }
            MetaHolderFactory metaHolderFactory = META_HOLDER_FACTORY_MAP.get(HystrixPointcutType.of(method));
            MetaHolder metaHolder = metaHolderFactory.create(joinPoint);
            HystrixInvokable invokable = HystrixCommandFactory.getInstance().create(metaHolder);
            ExecutionType executionType = metaHolder.isCollapserAnnotationPresent() ?
                    metaHolder.getCollapserExecutionType() : metaHolder.getExecutionType();
    
            Object result;
            try {
                if (!metaHolder.isObservable()) {
                    result = CommandExecutor.execute(invokable, executionType, metaHolder);
                } else {
                    result = executeObservable(invokable, executionType, metaHolder);
                }
            } catch (HystrixBadRequestException e) {
                throw e.getCause();
            } catch (HystrixRuntimeException e) {
                throw hystrixRuntimeExceptionToThrowable(metaHolder, e);
            }
            return result;
        }
        
        ......
    }

**（8）HystrixCircuitBreaker**

熔断器。如果方法执行失败的次数达到了设定的阈值（比如10秒内100次调用失败了20次以上），熔断器开启，就不再去执行目标方法，只能调用回退方法。然后，它将允许在一个定义的睡眠窗口（时间）之后进行一次重试，直到重试执行成功，如果执行成功，则熔断器关闭，能够继续执行目标方法。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MDUxODI3MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

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# █ HystrixProperty #

戳《[官方教程][Link 1]》

@HystrixCommand注解，属性commandProperties和threadPoolProperties可配置的值。

*  **commandProperties**

（1）Execution相关：控制HystrixCommand.run()方法的行为

**①execution.isolation.strategy**

可选值**THREAD**、**SEMAPHORE**，默认为THREAD。THREAD：它在单独的线程上执行，并发请求受到线程池中线程数量的限制。SEMAPHORE：它在调用线程上执行，并发请求受到信号量计数的限制

**②execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds**

run方法运行超时时间，单位为毫秒，默认为1000。超过设置的时间会发生熔断。

**③execution.timeout.enabled**

超时功能是否开启，默认为true。

**④execution.isolation.thread.interruptOnTimeout**

当超时，运行方法的线程是否中断，默认为true。

**⑤execution.isolation.thread.interruptOnCancel**

作用同execution.isolation.thread.interruptOnTimeout。

**⑥execution.isolation.semaphore.maxConcurrentRequests**

当execution.isolation.strategy设置成SEMAPHORE，run方法并发访问的最大的请求数，默认为10。当请求数达到设置的阈值，后续的请求将会被拒绝。

（2）Fallback相关：控制HystrixCommand.getFallback()方法的行为

**①fallback.isolation.semaphore.maxConcurrentRequests**

请求回退方法的最大并发访问数，默认值为10。当达到设置的阈值，后续的请求会被拒绝，因为无法完成调用回退方法，因此会将run方法产生的异常抛出给调用者。

**②fallback.enabled**

调用回退方法是否可用，默认为true。

（3）Circuit Breaker相关：控制HystrixCircuitBreaker的行为

**①circuitBreaker.enabled**

熔断器功能是否可用，默认为true。

**②circuitBreaker.requestVolumeThreshold**

设置将触发熔断的滚动窗口中的最小请求数。

**③circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds**

触发熔断开启后，在设置时间范围内（默认为5000毫秒）的请求将会直接被熔断，不会调用run方法，直接调用回退方法。当达到设置的时间将会再次调用run方法确认是否能成功以此来判断是否应该关闭熔断功能。

**④circuitBreaker.errorThresholdPercentage**

设置错误请求的百分比，当错误的请求比达到此值，会发生熔断，调用回退方法。

**⑤circuitBreaker.forceOpen**

强制开启熔断，所有的请求都会被拒绝。

**⑥circuitBreaker.forceClosed**

强制关闭熔断。

（4）Metrics相关：控制获取与HystrixCommand和HystrixObservableCommand相关的指标。

**①metrics.rollingStats.timeInMilliseconds**

**②metrics.rollingStats.numBuckets**

**③metrics.rollingPercentile.enabled**

**④metrics.rollingPercentile.timeInMilliseconds**

**⑤metrics.rollingPercentile.numBuckets**

**⑥metrics.rollingPercentile.bucketSize**

**⑦metrics.healthSnapshot.intervalInMilliseconds**

（5）Request Context相关：控制请求上下文。

**①requestCache.enabled**

缓存是否可用。

**②requestLog.enabled**

请求日志是否可用。

*  **threadPoolProperties**

控制执行run方法的线程池的相关参数。

**①coreSize**

**②maximumSize**

**③maxQueueSize**

**④queueSizeRejectionThreshold**

**⑤keepAliveTimeMinutes**

**⑥allowMaximumSizeToDivergeFromCoreSize**

**⑦metrics.rollingStats.timeInMilliseconds**

**⑧metrics.rollingStats.numBuckets**

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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl81MDUxODI3MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221119/65572a2d7bea4326b922c6af64ba06b2.png
[Link 1]: https://github.com/Netflix/Hystrix/wiki/Configuration#CommandExecution