只会用 Spring Boot 创建微服务？这 4 种替代方案绝了！

超、凢脫俗 2023-09-26 15:58 91阅读 0赞

### **前言** ###

在 Java 和 Kotlin 中, 除了使用Spring Boot创建微服务外，还有很多其他的替代方案。

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本文，基于这些微服务框架，创建了五个服务，并使用Consul的服务发现模式实现服务间的 相互通信。因此，它们形成了异构微服务架构（`Heterogeneous Microservice Architecture`, 以下简称 MSA）：

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本文简要考虑了微服务在各个框架上的实现（更多细节请查看源代码：`https : //github.com/rkudryashov/heterogeneous-microservices`）

*  技术栈：

>  *  JDK 13
>  *  Kotlin
>  *  Gradle (Kotlin DSL)
>  *  JUnit 5

*  功能接口（HTTP API）：

>  *  GET /application-info\{?request-to=some-service-name\}
>  *  GET /application-info/logo

*  实现方式：

>  *  使用文本文件的配置方式
>  *  使用依赖注入
>  *  HTTP API

*  MSA：

>  *  使用服务发现模式（在Consul中注册，通过客户端负载均衡的名称请求另一个微服务的HTTP API）
>  *  构建一个 uber-JAR

### **先决条件** ###

*  JDK 13
 *  Consul

### **从头开始创建应用程序** ###

要基于其中一个框架上生成新项目，你可以使用web starter 或其他选项（例如，构建工具或 IDE）：

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**Helidon服务**

该框架是在 Oracle 中创建以供内部使用，随后成为开源。Helidon 非常简单和快捷，它提供了两个版本：标准版（SE）和MicroProfile（MP）。在这两种情况下，服务都是一个常规的 Java SE 程序。（在Helidon上了解更多信息）

Helidon MP 是 `Eclipse MicroProfile`的实现之一，这使得使用许多 API 成为可能，包括 Java EE 开发人员已知的（例如 JAX-RS、CDI等）和新的 API（健康检查、指标、容错等）。在 `Helidon SE` 模型中，开发人员遵循“没有魔法”的原则，例如，创建应用程序所需的注解数量较少或完全没有。

`Helidon SE` 被选中用于微服务的开发。因为Helidon SE 缺乏依赖注入的手段，因此为此使用了Koin。

以下代码示例，是包含 main 方法的类。为了实现依赖注入，该类继承自`KoinComponent`。

> 首先，Koin 启动，然后初始化所需的依赖并调用`startServer()`方法—-其中创建了一个WebServer类型的对象，应用程序配置和路由设置传递到该对象；

启动应用程序后在Consul注册：

object HelidonServiceApplication : KoinComponent {  
      
        @JvmStatic  
        fun main(args: Array<String>) {  
            val startTime = System.currentTimeMillis()  
            startKoin {  
                modules(koinModule)  
            }  
      
            val applicationInfoService: ApplicationInfoService by inject()  
            val consulClient: Consul by inject()  
            val applicationInfoProperties: ApplicationInfoProperties by inject()  
            val serviceName = applicationInfoProperties.name  
      
            startServer(applicationInfoService, consulClient, serviceName, startTime)  
        }  
    }  
      
    fun startServer(  
        applicationInfoService: ApplicationInfoService,  
        consulClient: Consul,  
        serviceName: String,  
        startTime: Long  
    ): WebServer {  
        val serverConfig = ServerConfiguration.create(Config.create().get("webserver"))  
      
        val server: WebServer = WebServer  
            .builder(createRouting(applicationInfoService))  
            .config(serverConfig)  
            .build()  
      
        server.start().thenAccept { ws ->  
            val durationInMillis = System.currentTimeMillis() - startTime  
            log.info("Startup completed in $durationInMillis ms. Service running at: http://localhost:" + ws.port())  
            // register in Consul  
            consulClient.agentClient().register(createConsulRegistration(serviceName, ws.port()))  
        }  
      
        return server  
    }

路由配置如下：

private fun createRouting(applicationInfoService: ApplicationInfoService) = Routing.builder()  
        .register(JacksonSupport.create())  
        .get("/application-info", Handler { req, res ->  
            val requestTo: String? = req.queryParams()  
                .first("request-to")  
                .orElse(null)  
      
            res  
                .status(Http.ResponseStatus.create(200))  
                .send(applicationInfoService.get(requestTo))  
        })  
        .get("/application-info/logo", Handler { req, res ->  
            res.headers().contentType(MediaType.create("image", "png"))  
            res  
                .status(Http.ResponseStatus.create(200))  
                .send(applicationInfoService.getLogo())  
        })  
        .error(Exception::class.java) { req, res, ex ->  
            log.error("Exception:", ex)  
            res.status(Http.Status.INTERNAL_SERVER_ERROR_500).send()  
        }  
        .build()

该应用程序使用HOCON格式的配置文件：

webserver {  
      port: 8081  
    }  
      
    application-info {  
      name: "helidon-service"  
      framework {  
        name: "Helidon SE"  
        release-year: 2019  
      }  
    }

还可以使用 JSON、YAML 和properties 格式的文件进行配置（在Helidon 配置文档中了解更多信息）。

### **Ktor服务** ###

该框架是为 Kotlin 编写和设计的。和 Helidon SE 一样，Ktor 没有开箱即用的 DI，所以在启动服务器依赖项之前应该使用 Koin 注入：

val koinModule = module {  
        single { ApplicationInfoService(get(), get()) }  
        single { ApplicationInfoProperties() }  
        single { ServiceClient(get()) }  
        single { Consul.builder().withUrl("https://localhost:8500").build() }  
    }  
      
    fun main(args: Array<String>) {  
        startKoin {  
            modules(koinModule)  
        }  
        val server = embeddedServer(Netty, commandLineEnvironment(args))  
        server.start(wait = true)  
    }

应用程序需要的模块在配置文件中指定（HOCON格式；更多配置信息参考Ktor配置文档 ），其内容如下：

ktor {  
      deployment {  
        host = localhost  
        port = 8082  
        environment = prod  
        // for dev purpose  
        autoreload = true  
        watch = [io.heterogeneousmicroservices.ktorservice]  
      }  
      application {  
        modules = [io.heterogeneousmicroservices.ktorservice.module.KtorServiceApplicationModuleKt.module]  
      }  
    }  
      
    application-info {  
      name: "ktor-service"  
      framework {  
        name: "Ktor"  
        release-year: 2018  
      }  
    }

在 Ktor 和 Koin 中，术语“模块”具有不同的含义。

在 Koin 中，模块类似于 Spring 框架中的应用程序上下文。Ktor的模块是一个用户定义的函数，它接受一个 `Application`类型的对象，可以配置流水线、注册路由、处理请求等：

fun Application.module() {  
        val applicationInfoService: ApplicationInfoService by inject()  
      
        if (!isTest()) {  
            val consulClient: Consul by inject()  
            registerInConsul(applicationInfoService.get(null).name, consulClient)  
        }  
      
        install(DefaultHeaders)  
        install(Compression)  
        install(CallLogging)  
        install(ContentNegotiation) {  
            jackson {}  
        }  
      
        routing {  
            route("application-info") {  
                get {  
                    val requestTo: String? = call.parameters["request-to"]  
                    call.respond(applicationInfoService.get(requestTo))  
                }  
                static {  
                    resource("/logo", "logo.png")  
                }  
            }  
        }  
    }

> 此代码是配置请求的路由，特别是静态资源logo.png。

下面是基于Round-robin算法结合客户端负载均衡实现服务发现模式的代码：

class ConsulFeature(private val consulClient: Consul) {  
      
        class Config {  
            lateinit var consulClient: Consul  
        }  
      
        companion object Feature : HttpClientFeature<Config, ConsulFeature> {  
            var serviceInstanceIndex: Int = 0  
      
            override val key = AttributeKey<ConsulFeature>("ConsulFeature")  
      
            override fun prepare(block: Config.() -> Unit) = ConsulFeature(Config().apply(block).consulClient)  
      
            override fun install(feature: ConsulFeature, scope: HttpClient) {  
                scope.requestPipeline.intercept(HttpRequestPipeline.Render) {  
                    val serviceName = context.url.host  
                    val serviceInstances =  
                        feature.consulClient.healthClient().getHealthyServiceInstances(serviceName).response  
                    val selectedInstance = serviceInstances[serviceInstanceIndex]  
                    context.url.apply {  
                        host = selectedInstance.service.address  
                        port = selectedInstance.service.port  
                    }  
                    serviceInstanceIndex = (serviceInstanceIndex + 1) % serviceInstances.size  
                }  
            }  
        }  
    }

主要逻辑在install方法中：在Render请求阶段（在Send阶段之前执行）首先确定被调用服务的名称，然后`consulClient`请求服务的实例列表，然后通过循环算法定义一个实例正在调用。因此，以下调用成为可能：

fun getApplicationInfo(serviceName: String): ApplicationInfo = runBlocking {  
        httpClient.get<ApplicationInfo>("http://$serviceName/application-info")  
    }

### **Micronaut 服务** ###

Micronaut 由Grails框架的创建者开发，灵感来自使用 Spring、Spring Boot 和 Grails 构建服务的经验。该框架目前支持 Java、Kotlin 和 Groovy 语言。依赖是在编译时注入的，与 Spring Boot 相比，这会导致更少的内存消耗和更快的应用程序启动。

主类如下所示：

object MicronautServiceApplication {  
      
        @JvmStatic  
        fun main(args: Array<String>) {  
            Micronaut.build()  
                .packages("io.heterogeneousmicroservices.micronautservice")  
                .mainClass(MicronautServiceApplication.javaClass)  
                .start()  
        }  
    }

基于 Micronaut 的应用程序的某些组件与它们在 Spring Boot 应用程序中的对应组件类似，例如，以下是控制器代码：

@Controller(  
        value = "/application-info",  
        consumes = [MediaType.APPLICATION_JSON],  
        produces = [MediaType.APPLICATION_JSON]  
    )  
    class ApplicationInfoController(  
        private val applicationInfoService: ApplicationInfoService  
    ) {  
      
        @Get  
        fun get(requestTo: String?): ApplicationInfo = applicationInfoService.get(requestTo)  
      
        @Get("/logo", produces = [MediaType.IMAGE_PNG])  
        fun getLogo(): ByteArray = applicationInfoService.getLogo()  
    }

`Micronaut` 中对 Kotlin 的支持建立在kapt编译器插件的基础上（参考Micronaut Kotlin 指南了解更多详细信息）。

构建脚本配置如下：

plugins {  
        ...  
        kotlin("kapt")  
        ...  
    }  
      
    dependencies {  
        kapt("io.micronaut:micronaut-inject-java:$micronautVersion")  
        ...  
        kaptTest("io.micronaut:micronaut-inject-java:$micronautVersion")  
        ...  
    }

以下是配置文件的内容：

micronaut:  
      application:  
        name: micronaut-service  
      server:  
        port: 8083  
      
    consul:  
      client:  
        registration:  
          enabled: true  
      
    application-info:  
      name: ${micronaut.application.name}  
      framework:  
        name: Micronaut  
        release-year: 2018

JSON、properties和 Groovy 文件格式也可用于配置（参考Micronaut 配置指南查看更多详细信息）。

### **Quarkus服务** ###

Quarkus是作为一种应对新部署环境和应用程序架构等挑战的工具而引入的，在框架上编写的应用程序将具有低内存消耗和更快的启动时间。此外，对开发人员也很友好，例如，开箱即用的实时重新加载。

Quarkus 应用程序目前没有 main 方法，但也许未来会出现（GitHub 上的问题）。

对于熟悉 Spring 或 Java EE 的人来说，Controller 看起来非常熟悉：

@Path("/application-info")  
    @Produces(MediaType.APPLICATION_JSON)  
    @Consumes(MediaType.APPLICATION_JSON)  
    class ApplicationInfoResource(  
        @Inject private val applicationInfoService: ApplicationInfoService  
    ) {  
      
        @GET  
        fun get(@QueryParam("request-to") requestTo: String?): Response =  
            Response.ok(applicationInfoService.get(requestTo)).build()  
      
        @GET  
        @Path("/logo")  
        @Produces("image/png")  
        fun logo(): Response = Response.ok(applicationInfoService.getLogo()).build()  
    }

如你所见，bean 是通过@Inject注解注入的，对于注入的 bean，你可以指定一个范围，例如：

@ApplicationScoped  
    class ApplicationInfoService(  
        ...  
    ) {  
    ...  
    }

为其他服务创建 REST 接口，就像使用 JAX-RS 和 MicroProfile 创建接口一样简单：

@ApplicationScoped  
    @Path("/")  
    interface ExternalServiceClient {  
        @GET  
        @Path("/application-info")  
        @Produces("application/json")  
        fun getApplicationInfo(): ApplicationInfo  
    }  
      
    @RegisterRestClient(baseUri = "http://helidon-service")  
    interface HelidonServiceClient : ExternalServiceClient  
      
    @RegisterRestClient(baseUri = "http://ktor-service")  
    interface KtorServiceClient : ExternalServiceClient  
      
    @RegisterRestClient(baseUri = "http://micronaut-service")  
    interface MicronautServiceClient : ExternalServiceClient  
      
    @RegisterRestClient(baseUri = "http://quarkus-service")  
    interface QuarkusServiceClient : ExternalServiceClient  
      
    @RegisterRestClient(baseUri = "http://spring-boot-service")  
    interface SpringBootServiceClient : ExternalServiceClient

但是它现在缺乏对服务发现 ( Eureka和Consul ) 的内置支持，因为该框架主要针对云环境。因此，在 Helidon 和 Ktor 服务中， 我使用了Java类库方式的Consul 客户端。

首先，需要注册应用程序：

@ApplicationScoped  
    class ConsulRegistrationBean(  
        @Inject private val consulClient: ConsulClient  
    ) {  
      
        fun onStart(@Observes event: StartupEvent) {  
            consulClient.register()  
        }  
    }

然后需要将服务的名称解析到其特定位置；

解析是通过从 Consul 客户端获得的服务的位置替换 `requestContext`的URI 来实现的：

@Provider  
    @ApplicationScoped  
    class ConsulFilter(  
        @Inject private val consulClient: ConsulClient  
    ) : ClientRequestFilter {  
      
        override fun filter(requestContext: ClientRequestContext) {  
            val serviceName = requestContext.uri.host  
            val serviceInstance = consulClient.getServiceInstance(serviceName)  
            val newUri: URI = URIBuilder(URI.create(requestContext.uri.toString()))  
                .setHost(serviceInstance.address)  
                .setPort(serviceInstance.port)  
                .build()  
      
            requestContext.uri = newUri  
        }  
    }

Quarkus也支持通过`properties` 或 YAML 文件进行配置（参考Quarkus 配置指南了解更多详细信息）。

### **Spring Boot服务** ###

创建该框架是为了使用 Spring Framework 生态系统，同时有利于简化应用程序的开发。这是通过`auto-configuration`实现的。

以下是控制器代码：

@RestController  
    @RequestMapping(path = ["application-info"], produces = [MediaType.APPLICATION_JSON_VALUE])  
    class ApplicationInfoController(  
        private val applicationInfoService: ApplicationInfoService  
    ) {  
      
        @GetMapping  
        fun get(@RequestParam("request-to") requestTo: String?): ApplicationInfo = applicationInfoService.get(requestTo)  
      
        @GetMapping(path = ["/logo"], produces = [MediaType.IMAGE_PNG_VALUE])  
        fun getLogo(): ByteArray = applicationInfoService.getLogo()  
    }

微服务由 YAML 文件配置：

spring:  
      application:  
        name: spring-boot-service  
      
    server:  
      port: 8085  
      
    application-info:  
      name: ${spring.application.name}  
      framework:  
        name: Spring Boot  
        release-year: 2014

也可以使用properties文件进行配置（更多信息参考Spring Boot 配置文档）。

### **启动微服务** ###

在启动微服务之前，你需要安装Consul和 启动代理-例如，像这样：consul agent -dev。

你可以从以下位置启动微服务：

IDE中启动微服务IntelliJ IDEA 的用户可能会看到如下内容：

![718e75586c7543dab4d55dbb0edd2681.png][]

要启动 Quarkus 服务，你需要启动quarkusDev的Gradle 任务。

console中启动微服务在项目的根文件夹中执行：

java -jar helidon-service/build/libs/helidon-service-all.jar
    
    java -jar ktor-service/build/libs/ktor-service-all.jar
    
    java -jar micronaut-service/build/libs/micronaut-service-all.jar
    
    java -jar quarkus-service/build/quarkus-service-1.0.0-runner.jar
    
    java -jar spring-boot-service/build/libs/spring-boot-service.jar

启动所有微服务后，访问`http://localhost:8500/ui/dc1/services`，你将看到：

![4ae8c0b215454177bed44a724dc65d6b.png][]

**API测试**

以Helidon服务的API测试结果为例：

> GET http://localhost:8081/application-info

{  
      "name": "helidon-service",  
      "framework": {  
        "name": "Helidon SE",  
        "releaseYear": 2019  
      },  
      "requestedService": null  
    }

> GET http://localhost:8081/application-info?request-to=ktor-service

{  
      "name": "helidon-service",  
      "framework": {  
        "name": "Helidon SE",  
        "releaseYear": 2019  
      },  
      "requestedService": {  
        "name": "ktor-service",  
        "framework": {  
              "name": "Ktor",  
              "releaseYear": 2018  
        },  
        "requestedService": null  
      }  
    }

> GET http://localhost:8081/application-info/logo返回logo信息

你可以使用Postman 、IntelliJ IDEA HTTP 客户端 、浏览器或其他工具测试微服务的 API接口 。

### **不同微服务框架对比** ###

不同微服务框架的新版本发布后，下面的结果可能会有变化；你可以使用此GitHub项目自行检查最新的对比结果 。

另外，微服务系列面试题和答案全部整理好了，微信搜索互联网架构师，在后台发送：面试，可以在线阅读。

#### 程序大小 ####

为了保证设置应用程序的简单性，构建脚本中没有排除传递依赖项，因此 Spring Boot 服务 `uber-JAR` 的大小大大超过了其他框架上的类似物的大小（因为使用 starters 不仅导入了必要的依赖项；如果需要，可以通过排除指定依赖来减小大小）：

备注：什么是 maven的uber-jar

> 在maven的一些文档中我们会发现 “uber-jar”这个术语，许多人看到后感到困惑。其实在很多编程语言中会把super叫做uber （因为super可能是关键字）， 这是上世纪80年代开始流行的，比如管superman叫uberman。所以uber-jar从字面上理解就是super-jar，这样的jar不但包含自己代码中的class ，也会包含一些第三方依赖的jar，也就是把自身的代码和其依赖的jar全打包在一个jar里面了，所以就很形象的称其为super-jar ，uber-jar来历就是这样的。

![c957605f3e5f4c2b9a0e4a13423aaf9c.png][]

#### 启动时长 ####

每个应用程序的启动时长都是不固定的：

![c3b67160163e4b1f9ae6d67e4119178d.png][]

值得注意的是，如果你将 Spring Boot 中不必要的依赖排除，并注意设置应用的启动参数（例如，只扫描必要的包并使用 bean 的延迟初始化），那么你可以显著地减少启动时间。

#### 内存使用情况 ####

对于每个微服务，确定了以下内容：

*  通过-Xmx参数，指定微服务所需的堆内存大小
 *  通过负载测试服务健康的请求(能够响应不同的请求)
 *  通过负载测试`50 个用户 * 1000 个`的请求
 *  通过负载测试`500 个用户 * 1000 个`的请求

堆内存只是为应用程序分配的总内存的一部分。例如，如果要测量总体内存使用情况，可以参考本指南。

对于负载测试，使用了Gatling和Scala脚本 。

1、负载生成器和被测试的服务在同一台机器上运行（Windows 10、3.2 GHz 四核处理器、24 GB RAM、SSD）。

2、服务的端口在 Scala 脚本中指定。

3、通过负载测试意味着微服务已经响应了所有时间的所有请求。

![882e02e3a5064bc88f953ab94220a4b9.png][]

需要注意的是，所有微服务都使用 Netty HTTP 服务器。

### **结论** ###

通过上文，我们所需的功能——一个带有 HTTP API 的简单服务和在 MSA 中运行的能力——在所有考虑的框架中都取得了成功。

是时候开始盘点并考虑他们的利弊了。

#### Helidon标准版 ####

优点

> 创建的应用程序，只需要一个注释（@JvmStatic）

缺点

> 开发所需的一些组件缺少开箱即用（例如，依赖注入和与服务发现服务器的交互）

#### Helidon MicroProfile ####

微服务还没有在这个框架上实现，所以这里简单说明一下。

优点

> 1、Eclipse MicroProfile 实现
> 
> 2、本质上，MicroProfile 是针对 MSA 优化的 Java EE。因此，首先你可以访问各种 Java EE API，包括专门为 MSA 开发的 API，其次，你可以将 MicroProfile 的实现更改为任何其他实现（例如：Open Liberty、WildFly Swarm 等）

#### Ktor ####

优点

> 1、轻量级的允许你仅添加执行任务直接需要的那些功能
> 
> 2、应用参数所有参数的良好结果

缺点

> 1、依赖于Kotlin，即用其他语言开发可能是不可能的或不值得的
> 
> 2、微框架：参考Helidon SE
> 
> 3、目前最流行的两种 Java 开发模型（Spring Boot/Micronaut）和 Java EE/MicroProfile）
> 
> 4、中没有包含该框架，这会导致：
> 
>  *  难以寻找专家
>  *  由于需要显式配置所需的功能，因此与 Spring Boot 相比，执行任务的时间有所增加

#### Micronaut ####

优点

> 1、AOT如前所述，与 Spring Boot 上的模拟相比，AOT 可以减少应用程序的启动时间和内存消耗
> 
> 2、类Spring开发模式有 Spring 框架经验的程序员不会花太多时间来掌握这个框架
> 
> 3、Micronaut for Spring可以改变现有的Spring Boot应用程序的执行环境到Micronaut中（有限制）

#### Quarkus ####

优点

> 1、Eclipse MicroProfile 的实现
> 
> 2、该框架为多种 Spring 技术提供了兼容层：DI、 Web、Security、Data JPA

#### Spring Boot ####

优点

> 1、平台成熟度和生态系统对于大多数日常任务，Spring的编程范式已经有了解决方案，也是很多程序员习惯的方式。此外，starter和auto-configuration的概念简化了开发
> 
> 2、专家多，文档详细

我想很多人都会同意 Spring 在不久的将来仍将是 Java/Kotlin开发领域领先的框架。

缺点

*  应用参数多且复杂但是，有些参数，如前所述，你可以自己优化。还有一个Spring Fu项目的存在，该项目正在积极开发中，使用它可以减少参数。

> Helidon SE 和 Ktor 是 微框架，Spring Boot 和 Micronaut 是全栈框架，Quarkus 和 Helidon MP 是 MicroProfile 框架。微框架的功能有限，这会减慢开发速度。

我不敢判断这个或那个框架会不会在近期“大更新”，所以在我看来，目前最好继续观察，使用熟悉的框架解决工作问题。

同时，如本文所示，新框架在应用程序参数设置方面赢得了 Spring Boot。如果这些参数中的任何一个对你的某个微服务至关重要，那么也许值得关注。

但是，我们不要忘记，Spring Boot 一是在不断改进，二是它拥有庞大的生态系统，并且有相当多的 Java 程序员熟悉它。此外，还有未涉及的其他框架：Vert.x、Javalin 等，也值得关注。

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