SpringCloud入门(总体认识)

1.学习目标

​ Ø 了解系统架构的演变

​ Ø 了解RPC与Http的区别

​ Ø 掌握HttpURLConnection的简单使用

​ Ø 掌握HttpClient的简单使用

​ Ø 知道什么是SpringCloud

​ Ø 独立搭建Eureka注册中心

​ Ø 掌握Eureka高可用性

​ Ø 熟悉负载均衡的概念

​ Ø 使用Ribbon做负载均衡

​ Ø 使用Feign做声明式调用

​ Ø 使用Hystrix做容错处理

​ Ø 使用Hystrix Dashborad 监控调用情况

​ Ø 搭建网关Zuul

​ Ø 搭建配置中心

2.系统架构演变

​ 随着互联网的发展，网站应用的规模不断扩大。需求的激增，带来的是技术上的压力。系统架构也因此也不断的演进、升级、迭代。从单一应用，到垂直拆分，到分布式服务，到SOA，以及现在火热的微服务架构，还有在Google带领下来势汹涌的Service Mesh。

2.1集中式架构

​ 当网站流量很小时，只需一个应用，将所有功能都部署在一起，以减少部署节点和成本。此时，用于简化增删改查工作量的数据访问框架(ORM)是影响项目开发的关键。

存在的问题：

​ Ø 代码耦合，开发维护困难

​ Ø 无法针对不同模块进行针对性优化

​ Ø 无法水平扩展

​ Ø 单点容错率低，并发能力差

2.2垂直拆分

​ 当访问量逐渐增大，单一应用无法满足需求，此时为了应对更高的并发和业务需求，我们根据业务功能对系统进行拆分。

优点：

​ Ø 系统拆分实现了流量分担，解决了并发问题

​ Ø 可以针对不同模块进行优化

​ Ø 方便水平扩展，负载均衡，容错率提高

缺点：

​ Ø 系统间相互独立，会有很多重复开发工作，影响开发效率

比如订单系统和搜索系统都需要查询商品，导致在这两个系统中会重复写查询商品的代码。

2.3分布式服务

​ 当垂直应用越来越多，应用之间交互不可避免，将核心业务抽取出来，作为独立的服务，逐渐形成稳定的服务中心，使前端应用能更快速的响应多变的市场需求。此时，用于提高业务复用及整合的分布式调用是关键。

优点：

Ø 将基础服务进行了抽取，系统间相互调用，提高了代码复用和开发效率

缺点：

Ø 系统间耦合度变高，调用关系错综复杂，难以维护

2.4服务治理（SOA）

​ 当服务越来越多，容量的评估，小服务资源的浪费等问题逐渐显现，此时需增加一个调度中心基于访问压力实时管理集群容量，提高集群利用率。此时，用于提高机器利用率的资源调度和治理中心(SOA面向服务的架构)是关键

以前出现了什么问题？

​ Ø 服务越来越多，需要管理每个服务的地址

​ Ø 调用关系错综复杂，难以理清依赖关系

​ Ø 服务过多，服务状态难以管理，无法根据服务情况动态管理

服务治理要做什么？

​ Ø 服务注册中心，实现服务自动注册和发现，无需人为记录服务地址

​ Ø 服务自动订阅，服务列表自动推送，服务调用透明化，无需关心依赖关系

​ Ø 动态监控服务状态监控报告，人为控制服务状态

缺点：

​ Ø 服务粒度大（多个功能组成一个服务）

​ Ø 服务间会有强依赖关系，一旦某个环节出错会影响较大。

​ Ø 服务关系复杂，运维、测试部署困难，不符合DevOps思想

DevOps简介：

​ DevOps这个过程参与的人员是谁？即开发团队和IT运维团队！那么，DevOps的意图是什么呢？即在两个团队之间，建立良好的沟通和协作，更快更可靠的创建高质量软件！开发和运维“一体”的感觉是由开发人员和操作工程师之间的技能组合和实践的桥接以及自动化（DevOps）工具的实现引起的。 世界各地的大型互联网公司已采用DevOps方法来彻底改进其性能，安全性和团队动态。

2.5微服务

​ 前面说的SOA，英文翻译过来是面向服务。微服务，似乎也是服务，都是对系统进行拆分。因此两者非常容易混淆，但其实缺有一些差别：

微服务的特点：

• 单一职责：微服务中每一个服务都对应唯一的业务能力，做到单一职责

• 微：微服务的服务拆分粒度很小，例如一个用户管理就可以作为一个服务。每个服务虽小，但“五脏俱全”。

• 面向服务：面向服务是说每个服务都要对外暴露服务接口API。并不关心服务的技术实现，做到与平台和语言无关，也不限定用什么技术实现，只要提供Rest的接口即可。

• 自治：自治是说服务间互相独立，互不干扰

• 团队独立：每个服务都是一个独立的开发团队，人数不能过多。

• 技术独立：因为是面向服务，提供Rest接口，使用什么技术没有别人干涉

• 前后端分离：采用前后端分离开发，提供统一Rest接口，后端不用再为PC、移动端开发不同接口

• 数据库分离：每个服务都使用自己的数据源

• 部署独立，服务间虽然有调用，但要做到服务重启不影响其它服务。有利 于持续集成和持续交付。每个服务都是独立的组件，可复用，可替换，降低耦合，易维护

微服务结构图：

3远程调用方式

​ 无论是微服务还是SOA，都面临着服务间的远程调用。那么服务间的远程调用方式有哪些呢？

常见的远程调用方式有以下几种：

​ Ø RPC：Remote Produce Call远程过程调用，类似的还有RMI。自定义数据格式，基于原生TCP通信，速度快，效率高。早期的webservice，现在热门的dubbo，都是RPC的典型

​ Ø Http：http其实是一种网络传输协议，基于TCP，规定了数据传输的格式。现在客户端浏览器与服务端通信基本都是采用Http协议。也可以用来进行远程服务调用。缺点是消息封装臃肿。

现在热门的Rest风格，就可以通过http协议来实现。

3.1认识RPC

​ RPC，即 Remote Procedure Call（远程过程调用），是一个计算机通信协议。 该协议允许运行于一台计算机的程序调用另一台计算机的子程序，而程序员无需额外地为这个交互作用编程。

说得通俗一点就是：A计算机提供一个服务，B计算机可以像调用本地服务那样调用A计算机的服务。

通过上面的概念，我们可以知道，实现RPC主要是做到两点：

• 实现远程调用其他计算机的服务

• 要实现远程调用，肯定是通过网络传输数据。A程序提供服务，B程序通过网络将请求参数传递给A，A本地执行后得到结果，再将结果返回给B程序。这里需要关注的有两点：

1. 采用何种网络通讯协议？

• 现在比较流行的RPC框架，都会采用TCP作为底层传输协议（三次挥手建立连接，四次挥手关闭连接。由于连接建立耗时，适合长连接）

2. 数据传输的格式怎样？

• 两个程序进行通讯，必须约定好数据传输格式。就好比两个人聊天，要用同一种语言，否则无法沟通。所以，我们必须定义好请求和响应的格式。另外，数据在网路中传输需要进行序列化，所以还需要约定统一的序列化的方式。

• 像调用本地服务一样调用远程服务

• 如果仅仅是远程调用，还不算是RPC，因为RPC强调的是过程调用，调用的过程对用户而言是应该是透明的，用户不应该关心调用的细节，可以像调用本地服务一样调用远程服务。所以RPC一定要对调用的过程进行封装

RPC调用流程图：

3.2认识Http

Http协议：超文本传输协议，是一种应用层协议。规定了网络传输的请求格式、响应格式、资源定位和操作的方式等。但是底层采用什么网络传输协议，并没有规定，不过现在都是采用TCP协议作为底层传输协议。说到这里，大家可能觉得，Http与RPC的远程调用非常像，都是按照某种规定好的数据格式进行网络通信，有请求，有响应。没错，在这点来看，两者非常相似，但是还是有一些细微差别。

• RPC并没有规定数据传输格式，这个格式可以任意指定，不同的RPC协议，数据格式不一定相同。

• Http中还定义了资源定位的路径，RPC中并不需要

• 最重要的一点：RPC需要满足像调用本地服务一样调用远程服务，也就是对调用过程在API层面进行封装。Http协议没有这样的要求，因此请求、响应等细节需要我们自己去实现。

• 优点：RPC方式更加透明，对用户更方便。Http方式更灵活，没有规定API和语言，跨语言、跨平台

• 缺点：RPC方式需要在API层面进行封装，限制了开发的语言环境。

例如我们通过浏览器访问网站，就是通过Http协议。只不过浏览器把请求封装，发起请求以及接收响应，解析响应的事情都帮我们做了。如果是不通过浏览器，那么这些事情都需要自己去完成。

3.3 RPC与HTTP区别

3.4如何选择

既然两种方式都可以实现远程调用，我们该如何选择呢？

• 速度来看，RPC要比http更快，虽然底层都是TCP，但是http协议的信息往往比较臃肿，不过可以采用gzip压缩。

• 难度来看，RPC实现较为复杂，http相对比较简单

• 灵活性来看，http更胜一筹，因为它不关心实现细节，跨平台、跨语言。

因此，两者都有不同的使用场景：

• 如果对效率要求更高，并且开发过程使用统一的技术栈，那么用RPC还是不错的。

• 如果需要更加灵活，跨语言、跨平台，显然http更合适

那么我们该怎么选择呢？

微服务，更加强调的是独立、自治、灵活。而RPC方式的限制较多，因此微服务框架中，一般都会采用基于Http的Rest风格服务

3.5 Http客户端工具

HTTP协议是现在Internet上使用得最多、最重要的协议了，越来越多的Java应用程序需要直接通过HTTP协议来访问网络资源。

既然微服务选择了Http，那么我们就需要考虑自己来实现对请求和响应的处理。不过开源世界已经有很多的http客户端工具，能够帮助我们做这些事情，例如：

​ Ø HttpURLConnection

​ Ø HttpClient

​ Ø OKHttp

3.5.1 HttpURLConnection

​ 在JDK的java.net包中已经提供了访问HTTP协议的基本功能的类：HttpURLConnection。

HttpURLConnection是Java的标准类，它继承自URLConnection，可用于向指定网站发送GET请求、POST请求。它在URLConnection的基础上提供了如下便捷的方法：

int getResponseCode(); // 获取服务器的响应代码。
String getResponseMessage(); // 获取服务器的响应消息。
String getResponseMethod(); // 获取发送请求的方法。
void setRequestMethod(String method); // 设置发送请求的方法。

3.5.2 HttpClient

HttpClient是Apache公司的产品，是Http Components下的一个组件。

HttpClient就是一个增强版的HttpURLConnection，HttpURLConnection可以做的事情HttpClient全部可以做；HttpURLConnection没有提供的有些功能，HttpClient也提供了，但它只是关注于如何发送请求、接收响应，以及管理HTTP连接。

HttpClient相比传统JDK自带的URLConnection，增加了易用性和灵活性，它不仅使客户端发送HTTP请求变得容易，而且也方便了开发人员测试接口（基于Http协议的），即提高了开发的效率，也方便提高代码的健壮性。

官网地址：http://hc.apache.org/httpcomponents-client-5.0.x/index.html

特点：

• 基于标准、纯净的Java语言。实现了Http1.0和Http1.1

• 以可扩展的面向对象的结构实现了Http全部的方法（GET, POST, PUT, DELETE, HEAD, OPTIONS, and TRACE）

• 支持HTTPS协议。

• 通过Http代理建立透明的连接。

• 自动处理Set-Cookie中的Cookie。

3.5.3 Spring的RestTemplate

​ Spring提供了一个RestTemplate模板工具类，对基于Http的客户端进行了封装，并且实现了对象与json的序列化和反序列化，非常方便。RestTemplate并没有限定Http的客户端类型，而是进行了抽象，目前常用的3种都有支持：

​ Ø HttpClient

​ Ø OkHttp

​ Ø JDK原生的URLConnection（默认的）

4 Http客户端示例

4.1服务提供者和服务消费者

​ 使用微服务构建的是分布式服务，微服务之间通过网络进行通信。

​ 我们使用服务提供者与服务消费者来描述微服务之间的调用关系。

名词	定义
服务提供者（provider）	服务的被调用方（即：为其他服务提供服务的服务）
服务消费者（consumer）	服务的调用方（即：依赖其他服务的服务）

以票务网为例，如下图，用户向电影微服务发起了一个购票请求。在进行购票的业务操作前，电影微服务需要调用用户微服务的接口，查询当前用户的余额是多少，是不是符合购票标准等。

在这种场景下，用户微服务就是一个服务提供者，电影微服务则是一个服务消费者

​ 服务提供者与服务消费者

4.1编写服务提供者

自行编写

4.2服务消费者

4.2.1 使用HttpURLConnection

GET请求

/**
 * GET请求示例
 *
 * @author Thomas Guo
 *
 */
public class GetDemo {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 1. 得到访问地址的URL
            URL url = new URL(
                    "http://localhost:8888/user/3");
            // 2. 得到网络访问对象java.net.HttpURLConnection
            HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url
                    .openConnection();
            /* 3. 设置请求参数（过期时间，输入、输出流、访问方式），以流的形式进行连接 */
            // 设置是否向HttpURLConnection输出
            connection.setDoOutput(false);
            // 设置是否从httpUrlConnection读入
            connection.setDoInput(true);
            // 设置请求方式
            connection.setRequestMethod("GET");
            // 设置是否使用缓存
            connection.setUseCaches(true);
            // 设置此 HttpURLConnection 实例是否应该自动执行 HTTP 重定向
            connection.setInstanceFollowRedirects(true);
            // 设置超时时间
            connection.setConnectTimeout(3000);
            // 连接
            connection.connect();
            // 4. 得到响应状态码的返回值 responseCode
            int code = connection.getResponseCode();
            // 5. 如果返回值正常，数据在网络中是以流的形式得到服务端返回的数据
            String msg = "";
            if (code == 200) { // 正常响应
                // 从流中读取响应信息
                BufferedReader reader = new BufferedReader(
                        new InputStreamReader(connection.getInputStream()));
                String line = null;

                while ((line = reader.readLine()) != null) { // 循环从流中读取
                    msg += line + "\n";
                }
                reader.close(); // 关闭流
            }
            // 6. 断开连接，释放资源
            connection.disconnect();

            // 显示响应结果
            System.out.println(msg);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

POST请求

/**
 * POST请求示例
 *
 * @author Thomas Guo
 *
 */
public class PostDemo {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 1. 获取访问地址URL
            URL url = new URL("http://localhost:8888/user/add");
            // 2. 创建HttpURLConnection对象
            HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url
                    .openConnection();
            /* 3. 设置请求参数等 */
            // 请求方式
            connection.setRequestMethod("POST");
            // 超时时间
            connection.setConnectTimeout(3000);
            // 设置是否输出
            connection.setDoOutput(true);
            // 设置是否读入
            connection.setDoInput(true);
            // 设置是否使用缓存
            connection.setUseCaches(false);
            // 设置此 HttpURLConnection 实例是否应该自动执行 HTTP 重定向
            connection.setInstanceFollowRedirects(true);
            // 设置使用标准编码格式编码参数的名-值对
            connection.setRequestProperty("Content-Type",
                    "application/x-www-form-urlencoded");
            // 连接
            connection.connect();
            /* 4. 处理输入输出 */
            // 写入参数到请求中
            String params = "username=hanqi&age=28&name=hanqiname&balance=123.56";
            OutputStream out = connection.getOutputStream();
            out.write(params.getBytes());
            out.flush();
            out.close();
            // 从连接中读取响应信息
            String msg = "";
            int code = connection.getResponseCode();
            if (code == 200) {
                BufferedReader reader = new BufferedReader(
                        new InputStreamReader(connection.getInputStream()));
                String line;

                while ((line = reader.readLine()) != null) {
                    msg += line + "\n";
                }
                reader.close();
            }
            // 5. 断开连接
            connection.disconnect();

            // 处理结果
            System.out.println(msg);
        } catch (MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

4.2.2 使用HttpClient

GET请求

public class GetDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        CloseableHttpClient httpClient= HttpClients.createDefault();
        HttpGet request = new HttpGet("http://localhost:8888/user/3");
        String response = httpClient.execute(request, new BasicResponseHandler());
        System.out.println(response);
    }
}

POST请求

public class PostDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        CloseableHttpClient httpClient= HttpClients.createDefault();
        HttpPost httpPost = new HttpPost("http://localhost:8888/user/add");
        httpPost.setHeader("Content-type", "application/x-www-form-urlencoded");
        Map<String, String> paramMap = new HashMap();
        paramMap.put("name","qianba");
        paramMap.put("username","qianba");
        paramMap.put("age","12");
        paramMap.put("balance","125.68");
        // 创建参数列表
        if (paramMap != null) {
            List<NameValuePair> paramList = new ArrayList<>();
            for (String key : paramMap.keySet()) {
                paramList.add(new BasicNameValuePair(key, paramMap.get(key)));
            }
            // 模拟表单
            UrlEncodedFormEntity entity = new UrlEncodedFormEntity(paramList,"utf-8");
            httpPost.setEntity(entity);
        }


        // 执行http请求
        CloseableHttpResponse response = httpClient.execute(httpPost);
        String resultString = EntityUtils.toString(response.getEntity(), "utf-8");

        System.out.println(resultString);
    }
}

4.3使用RestTemplate

首先在项目中注册一个RestTemplate对象，可以在启动类位置注册

@SpringBootApplication
public class Application {

    public static void main(String[] args) {

        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
    //注入restTemplate对象
    @Bean
    public RestTemplate restTemplate() {

        return new RestTemplate(); //默认使用URLConnection
    }
}

通过RestTemplate的getForObject()方法，传递url地址及实体类的字节码，RestTemplate会自动发起请求，接收响应，并且帮我们对响应结果进行反序列化。

新建springboot工程测试

使用单元测试类来测试

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class RestTemplateTest {

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @Test
    public void httpGet() {
        //参数1表示访问地址，参数2表示返回类型（自动将json字符串的user转成对象）
        User user = this.restTemplate.getForObject("http://localhost:8888/user/3", User.class);
        System.out.println(user);
    }
    @Test
    public void httpPost() throws JsonProcessingException {
        HttpHeaders header = new HttpHeaders();
        header.setContentType(MediaType.APPLICATION_FORM_URLENCODED);
        MultiValueMap<String, Object> postParameters = new LinkedMultiValueMap<>();
        postParameters.add("name", "姜九");
        postParameters.add("username", "jiangjiu");
        postParameters.add("age", 88);
        postParameters.add("balance", 128.99);

        HttpEntity<MultiValueMap<String, Object>> entity = new HttpEntity<>(postParameters, header);
        ResponseEntity<Integer> res = restTemplate.postForEntity("http://localhost:8888/user/add", entity, Integer.class);
        System.out.println(res.getBody());
    }
}

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MultiValueMap<String, Object> postParameters = new LinkedMultiValueMap<>();
postParameters.add(“name”, “姜九”);
postParameters.add(“username”, “jiangjiu”);
postParameters.add(“age”, 88);
postParameters.add(“balance”, 128.99);

    HttpEntity<MultiValueMap<String, Object>> entity = new HttpEntity<>(postParameters, header);
    ResponseEntity<Integer> res = restTemplate.postForEntity("http://localhost:8888/user/add", entity, Integer.class);
    System.out.println(res.getBody());
}

}

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