【Spring Cloud】认识微服务架构，拆分简单的 Demo 实现服务的远程调用

你的名字 2023-10-16 15:33 10阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  前言
 *  一、认识微服务
 *   *  1.1 服务架构的演变：从单体到微服务
     *   *  单体架构
         *  分布式架构
         *  微服务架构
     *  1.2 微服务技术的对比：Dubbo、Spring Cloud、Spring Cloud Alibaba
     *   *  技术对比
         *  公司需求的选择
     *  1.3 Spring Cloud：微服务框架的精华
     *   *  什么是 Spring Cloud
         *  Spring Cloud 的功能
         *  Spring Cloud 与 Spring Boot 的版本兼容关系
 *  二、微服务拆分案例与远程调用
 *   *  2.1 准备 Spring Cloud Demo 代码
     *  2.2 案例：在微服务中根据订单ID查询完整的订单信息
     *  2.3 RestTemplate 工具说明

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## 前言 ##

随着信息技术的迅速发展和业务需求的不断变化，传统的单体架构在应对复杂性和灵活性方面逐渐显露出局限性。为了更好地适应现代企业的需求，微服务架构应运而生。微服务架构是一种通过将应用程序拆分成小的、相互独立的服务来构建系统的方法。

使用微服务架构的主要动机包括：

1.  **灵活性和可扩展性：** 微服务允许将整个系统划分为多个小型服务，每个服务专注于特定的业务功能。这种模块化的设计使得系统更加灵活，能够根据需求进行快速扩展或缩减。
2.  **独立部署和维护：** 微服务可以独立部署，每个服务都有自己的数据库和运行环境。这意味着一个服务的修改或更新不会对其他服务产生影响，简化了部署和维护的复杂性。
3.  **技术多样性：** 微服务允许使用不同的技术栈和编程语言来实现不同的服务。这种灵活性使得团队能够选择最适合特定任务的工具，而不是受限于单一技术栈。
4.  **故障隔离和容错性：** 单个微服务的故障不会影响整个系统的运行。系统中的其他服务仍然可以正常工作，从而提高了系统的容错性和可用性。
5.  **团队自治：** 每个微服务都可以由一个小团队独立开发和维护，提高了团队的自治性。这种分布式的团队结构有助于加速开发周期和响应业务变化。

总体而言，微服务架构旨在提供更敏捷、可维护和可伸缩的软件开发和部署方式，使企业能够更好地适应快速变化的市场和业务环境。同时，这也是我们要学习微服务架构的原因。

## 一、认识微服务 ##

### 1.1 服务架构的演变：从单体到微服务 ###

随着互联网技术的不断发展，软件架构也在不断演变，从最早的单体架构逐步演进为分布式架构，再到如今更为灵活和可伸缩的微服务架构。在这个演变的过程中，架构设计逐步从简单向复杂迈进，服务之间的耦合度逐步降低，从而更好地适应了不断变化的业务需求。

#### 单体架构 ####

最早期的软件开发采用单体架构，所有的功能都被集成在一个项目中，最终打包成一个整体进行部署。这种架构的优势在于简单，部署成本相对较低。然而，由于所有功能都耦合在一起，当系统变得庞大复杂时，维护和扩展变得异常困难，单体架构的弊端逐渐显露。

![单体架构][cbbe9a3d92484c0cbe5da7c162a7929b.png]

**优点：**

*  架构简单
 *  部署成本低

**缺点：**

*  耦合度高
 *  维护困难
 *  扩展性差

#### 分布式架构 ####

为了解决单体架构的问题，逐步演变出了分布式架构。在分布式架构中，系统根据业务功能进行拆分，每个业务模块作为独立的项目开发和部署。这样做的优势在于降低了服务之间的耦合度，使得系统更容易维护和扩展。然而，分布式架构也带来了新的问题，例如服务拆分粒度、服务集群地址维护、服务之间的远程调用等。

![分布式架构][f0ba30705af94642bb4bf57d0d4d4542.png]

**优点：**

*  降低服务耦合
 *  有利于服务升级和拓展

**问题：**

*  服务拆分粒度
 *  服务集群地址维护
 *  服务之间远程调用
 *  服务健康状态感知

#### 微服务架构 ####

微服务架构是分布式架构的一种更为灵活和先进的形式。在微服务架构中，系统被拆分成多个微小的服务，每个服务都对应着唯一的业务能力，实现了单一职责。这些服务通过明确定义的接口进行通信，各自独立部署和维护。微服务架构的特点包括面向服务、自治性、隔离性强等。

![43e248fa48fa49a6942d1eb9805b1644.png][]

**微服务架构的特点：**

*  单一职责：每个服务负责唯一的业务能力
 *  面向服务：服务通过接口对外暴露业务
 *  自治性：团队、技术、数据、部署都独立
 *  隔离性强：服务调用做好隔离、容错、降级

微服务架构的优势在于更好地适应业务变化，提高了系统的可维护性和可扩展性。然而，微服务架构也带来了一些新的挑战，例如服务治理、分布式事务、服务调用的复杂性等，需要在设计和实施中注意解决这些问题。

总体而言，服务架构的演变是为了更好地适应复杂多变的业务需求，选择合适的架构取决于具体的业务场景和需求。

### 1.2 微服务技术的对比：Dubbo、Spring Cloud、Spring Cloud Alibaba ###

微服务架构的实施离不开相应的技术框架的支持，而在国内，Dubbo、Spring Cloud以及Spring Cloud Alibaba是三个备受关注的微服务技术栈。让我们深入比较它们的一些关键方面：

#### 技术对比 ####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left"></th> 
   <th align="left">Dubbo</th> 
   <th align="left">Spring Cloud</th> 
   <th align="left">Spring Cloud Alibaba</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">注册中心</td> 
   <td align="left">Zookeeper、Redis</td> 
   <td align="left">Eureka、Consul</td> 
   <td align="left">Nacos、Eureka</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">服务远程调用</td> 
   <td align="left">Dubbo协议</td> 
   <td align="left">Feign（HTTP协议）</td> 
   <td align="left">Dubbo、Feign</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">配置中心</td> 
   <td align="left">无</td> 
   <td align="left">Spring Cloud Config</td> 
   <td align="left">Nacos、Spring Cloud Config</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">服务网关</td> 
   <td align="left">无</td> 
   <td align="left">Spring Cloud Gateway、Zuul</td> 
   <td align="left">Spring Cloud Gateway、Nacos网关</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">服务监控和保护</td> 
   <td align="left">Dubbo-admin（功能较弱）</td> 
   <td align="left">Hystrix</td> 
   <td align="left">Sentinel</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**1. Dubbo：**

**Dubbo** 是一款由阿里巴巴提供的高性能、轻量级的开源 RPC（远程过程调用）框架。它主要用于解决分布式服务之间的通信问题，使得不同服务之间能够方便地进行远程调用。Dubbo 提供了服务注册与发现、负载均衡、服务调用等一系列分布式系统的核心功能。

**主要特点：**

1.  **服务注册与发现：** Dubbo 提供了多种服务注册中心的支持，包括 Zookeeper、Redis 等，用于管理和发现服务实例。
2.  **负载均衡：** Dubbo 内置了多种负载均衡算法，能够根据实际场景选择合适的负载均衡方式，提高系统的可用性和性能。
3.  **服务调用：** Dubbo 支持多种调用方式，包括同步调用、异步调用、单播调用、广播调用等，满足不同业务场景的需求。
4.  **服务容错：** Dubbo 提供了多种容错机制，包括超时重试、失败自动切换、快速失败等，增强了系统的稳定性。
5.  **面向接口代理：** Dubbo 使用接口代理的方式进行服务调用，支持多种协议，包括 Dubbo 协议、HTTP 协议等。

**2. Spring Cloud**

**Spring Cloud** 是一套基于 Spring Boot 的分布式系统开发工具集，用于构建微服务架构。它提供了一系列的解决方案和组件，帮助开发者轻松构建、连接和管理微服务。Spring Cloud 提供了服务注册与发现、配置管理、负载均衡、断路器、网关等一系列工具，使得构建和管理分布式系统更加简便。

**主要特点：**

1.  **服务注册与发现：** Spring Cloud 支持多种服务注册中心，包括 Eureka、Consul、Zookeeper 等，用于服务的动态发现和注册。
2.  **配置管理：** Spring Cloud Config 提供了集中式的配置管理，支持配置的动态刷新，使得配置更加灵活。
3.  **服务调用：** Spring Cloud 使用 Feign 进行声明式的服务调用，简化了服务之间的远程调用。
4.  **负载均衡：** Spring Cloud 集成了 Ribbon 负载均衡器，能够实现在多个服务之间的负载均衡。
5.  **断路器：** Spring Cloud 使用 Hystrix 提供了断路器的支持，防止分布式系统中的故障扩散。

**3. Spring Cloud Alibaba：**

**Spring Cloud Alibaba** 是基于 Spring Cloud 和阿里巴巴的技术体系之上的微服务框架。它在 Spring Cloud 的基础上集成了阿里巴巴的一些开源组件，提供了更多与阿里云生态系统集成的功能。

**主要特点：**

1.  **服务注册与发现：** Spring Cloud Alibaba 支持 Nacos 作为服务注册中心，同时兼容 Eureka。
2.  **配置管理：** 使用 Nacos 作为配置中心，实现集中式的配置管理。
3.  **服务调用：** Spring Cloud Alibaba 既支持 Dubbo 协议，也支持使用 Feign 进行服务调用。
4.  **负载均衡：** 集成了 Alibaba 的负载均衡解决方案，如 Ribbon 和 Nacos。
5.  **服务容错：** 使用 Sentinel 实现流量控制、熔断和降级，提高系统的稳定性。

总体而言，Dubbo、Spring Cloud 和 Spring Cloud Alibaba 都是为了解决分布式系统中的通信、配置、服务发现等问题而设计的框架，它们在实现上有一些差异，可以根据实际需求选择合适的框架。

#### 公司需求的选择 ####

![6b0dcad781494fcb8aa9cdedb4e08b0a.png][]

*  **Spring Cloud + Feign：** 适用于使用Spring Cloud技术栈，服务接口采用Restful风格，服务调用采用Feign方式的场景。
 *  **Spring Cloud Alibaba + Feign：** 适用于使用Spring Cloud Alibaba技术栈，服务接口采用Restful风格，服务调用采用Feign方式的场景。
 *  **Spring Cloud Alibaba + Dubbo：** 适用于使用Spring Cloud Alibaba技术栈，服务接口采用Dubbo协议标准，服务调用采用Dubbo方式的场景。
 *  **Dubbo原始模式：** 适用于基于Dubbo老旧技术体系，服务接口采用Dubbo协议标准，服务调用采用Dubbo方式的场景。

在选择技术栈时，需要根据具体业务需求、团队经验以及技术栈的特点进行权衡和选择。不同的技术栈有不同的优势和适用场景，因此在实际应用中需要综合考虑各方面因素。

### 1.3 Spring Cloud：微服务框架的精华 ###

#### 什么是 Spring Cloud ####

**[Spring Cloud][]** 是一套在分布式系统中快速构建微服务架构的开发工具集。它提供了一系列的工具和组件，使得开发者能够轻松地在分布式系统中构建各种微服务，并解决微服务架构中的一些常见问题，如服务发现、配置管理、负载均衡、熔断器等。

#### Spring Cloud 的功能 ####

Spring Cloud 组合了多个微服务相关的组件，形成一个完整的微服务框架。以下是 Spring Cloud 提供的一些核心功能：

![Spring Cloud 的功能][Spring Cloud 1]

**在上图中展示了 Spring Cloud 提供的一些核心功能，每个功能的作用如下：**

1.  **服务注册发现：** 通过服务注册中心（如Eureka、Consul、Nacos等），微服务实例能够注册和发现其他服务，从而实现服务之间的动态发现和通信。
2.  **统一配置管理：** Spring Cloud Config 允许将应用程序的配置集中存储在配置服务器中，使得配置的修改和管理更为方便，同时支持配置的动态刷新。
3.  **服务远程调用：** Spring Cloud 提供了 Feign 作为声明式的服务调用工具，简化了服务之间的远程调用，开发者只需定义接口并使用注解进行配置。
4.  **统一网关路由：** Spring Cloud Gateway 和 Zuul 是两个常用的服务网关组件，它们负责请求的路由、过滤和转发，提供了统一的入口和出口。
5.  **服务链路监控：** Spring Cloud Sleuth 与 Zipkin 结合使用，实现了对微服务系统的分布式追踪和监控，有助于发现和解决系统中的性能问题。
6.  **流控、降级、保护：** 通过使用 Sentinel 或 Hystrix，可以实现对微服务的流量控制、降级和熔断保护，提高了系统的稳定性和容错能力。

这些功能共同构建了一个完整的微服务生态系统，使得开发者能够更轻松地构建、管理和监控复杂的分布式系统。 Spring Cloud 的这些功能组件使得微服务架构更加强大、灵活，并能够更好地适应不同的业务需求。

#### Spring Cloud 与 Spring Boot 的版本兼容关系 ####

Spring Cloud 是构建在 Spring Boot 之上的微服务框架，因此它与 Spring Boot 的版本兼容性是一个关键问题。Spring Cloud 通常会与特定版本的 Spring Boot 一起发布，以确保二者之间的兼容性。

在选择 Spring Cloud 版本时，需要查看 Spring Cloud 官方文档，了解该版本与对应 Spring Boot 版本的兼容性。这有助于确保微服务系统的稳定运行，同时能够利用 Spring Boot 的最新功能。

例如，可以在：[https://spring.io/projects/spring-cloud\#learn][https_spring.io_projects_spring-cloud_learn] 中点击具体的 SpringCloud 版本的参考文档，就能够在里面发现对应的 Spring Boot 版本。

**例如：**  
![85d584e7db644cb980c16936f57c4156.png][]  
点击查看 Spring Cloud 2021.0.8 的参考文档，就能够发现其对应的 Spring Boot 版本是 2.6.15：

![819bfb368b4641fc9ff70eac2a959768.png][]

## 二、微服务拆分案例与远程调用 ##

### 2.1 准备 Spring Cloud Demo 代码 ###

为了演示微服务的拆分与远程调用，我们准备了一个简单的 Spring Cloud Demo 代码，其中包含两个模块：`order-service`（订单模块）和 `user-service`（用户模块）。

项目结构如下：

![项目结构][f0fd78aec9b24c069cff4bcd8b82f854.png]

在这个 Demo 中，订单模块负责查询订单信息，用户模块则负责查询用户信息。

**查询订单信息的代码：**

@Autowired
    private OrderService orderService;
    
    @GetMapping("{orderId}")
    public Order queryOrderByUserId(@PathVariable("orderId") Long orderId) {
        
        // 根据id查询订单并返回
        return orderService.queryOrderById(orderId);
    }

**查询用户信息的代码：**

/**
     * 路径： /user/110
     *
     * @param id 用户id
     * @return 用户
     */
    @GetMapping("/{id}")
    public User queryById(@PathVariable("id") Long id) {
        
        return userService.queryById(id);
    }

**示例：查询订单信息**  
![da5e2e3423b24936a96694e6841387a2.png][]

**示例：查询用户信息**  
![25eae5a0ce004a378b541161c94fce05.png][]

通过上述示例，我们发现一个问题：订单模块在查询订单信息时，用户信息为 `null`。为了解决这个问题，我们需要订单模块调用用户模块的接口 `/user/{userId}` 来获取用户信息，并将用户信息填充到订单中。

**这种情况下，我们就涉及到了微服务的拆分与远程调用：**

*  微服务的拆分要根据业务模块，做到单一职责，避免重复开发相同业务。
 *  微服务可以将业务暴露为接口，供其他微服务使用。
 *  不同微服务应该有独立的数据库。

在接下来的步骤中，我们可以继续完善这个示例，演示如何使用 Spring Cloud 进行微服务的拆分与远程调用。

### 2.2 案例：在微服务中根据订单ID查询完整的订单信息 ###

对这个案例要求是：根据订单 ID 查询订单的同时，把订单所属的用户信息一起返回，如下图所示：  
![5100b0b0d10e47588b3ba15caca4204a.png][]

远程调用方式的分析：

![994dd1af22094ebf8442894bc35cfb32.png][]

当我们请求订单信息的时候，在订单模块不光要请求订单信息，还需要根据该订单的用户 ID 去想用户模块请求对应的用户信息，最后将所有请求的结果进行合并，再返回给前端。

微服务远程调用的步骤如下：

1.  注册 RestTemplate  
    在 `order-service` 的 启动类 `OrderApplication` 中注册 `RestTemplate`：

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

1.  服务远程调用 `RestTemplate`

修改 `order-service` 中的 `OrderService` 的 `queryOrderById` 方法：

@Autowired
    private OrderMapper orderMapper;
    
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;
    
    public Order queryOrderById(Long orderId) {
        
        // 1. 查询订单
        Order order = orderMapper.findById(orderId);
    
        // 2. 查询用户
        // 2.1 构建查询用户的 url
        String url = "http://localhost:8081/user/" + order.getUserId();
        // 2.2 使用 RestTemplate 远程调用查询用户
        User user = restTemplate.getForObject(url, User.class);
    
        // 3. 封装 user 信息
        order.setUser(user);
    
        // 4.返回
        return order;
    }

当所有的代码修改完后，重启`order-service`服务，再次查询订单：

![85833e1ce2d34368abf0e434e73692b6.png][]  
此时就实现了微服务的远程调用了。

### 2.3 RestTemplate 工具说明 ###

**1. 什么是 RestTemplate？**

**RestTemplate** 是 Spring 提供的用于访问 REST 服务的客户端工具。它简化了与 RESTful 服务的通信，并提供了多种便捷的方法，包括 GET、POST、PUT、DELETE 等请求方式。

RestTemplate 的主要特点包括：

1.  **简化 HTTP 请求：** RestTemplate 封装了 HTTP 请求，通过简单的方法调用，可以实现 HTTP 请求的发送和接收。
2.  **支持多种请求方式：** RestTemplate 支持 GET、POST、PUT、DELETE 等多种 HTTP 请求方式，以满足不同的业务需求。
3.  **方便的参数传递：** RestTemplate 提供了多种方式来传递请求参数，包括 URL 变量、请求体、请求头等。
4.  **简化错误处理：** RestTemplate 对 HTTP 响应进行了封装，方便处理不同的响应状态码和错误信息。

**2. RestTemplate 示例代码**

以下是一个简单的使用 RestTemplate 发送 GET 请求的示例代码：

import org.springframework.http.ResponseEntity;
    import org.springframework.web.client.RestTemplate;
    
    public class RestClient {
        
    
        public static void main(String[] args) {
        
            // 创建 RestTemplate 实例
            RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
    
            // 定义请求地址
            String url = "https://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1";
    
            // 发送 GET 请求，并获取响应结果
            ResponseEntity<String> responseEntity = restTemplate.getForEntity(url, String.class);
    
            // 获取响应状态码
            int statusCode = responseEntity.getStatusCodeValue();
    
            // 获取响应体
            String responseBody = responseEntity.getBody();
    
            // 输出结果
            System.out.println("Status Code: " + statusCode);
            System.out.println("Response Body: " + responseBody);
        }
    }

在上述代码中，我们使用 RestTemplate 的 `getForEntity` 方法发送一个 GET 请求，并获取到响应的状态码和响应体。这只是一个简单的示例，RestTemplate 还提供了许多其他方法，以支持更丰富的 HTTP 请求和响应操作。

[cbbe9a3d92484c0cbe5da7c162a7929b.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/cbbe9a3d92484c0cbe5da7c162a7929b.png
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[Spring Cloud]: https://spring.io/projects/spring-cloud
[Spring Cloud 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/10edd5efa02e4697a5695e15aabd4787.png
[https_spring.io_projects_spring-cloud_learn]: https://spring.io/projects/spring-cloud#learn
[85d584e7db644cb980c16936f57c4156.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/85d584e7db644cb980c16936f57c4156.png
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[25eae5a0ce004a378b541161c94fce05.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/25eae5a0ce004a378b541161c94fce05.png
[5100b0b0d10e47588b3ba15caca4204a.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/5100b0b0d10e47588b3ba15caca4204a.png
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[85833e1ce2d34368abf0e434e73692b6.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/85833e1ce2d34368abf0e434e73692b6.png