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SpringCloud教程：从入门到初级应用

标签：

Spring Cloud

概述

SpringCloud教程介绍了基于Spring Boot的微服务开发框架，涵盖了服务注册与发现、配置中心、断路器和路由等功能。文章详细解释了如何搭建开发环境、创建项目以及实现服务发现和配置中心。此外，还提供了使用Hystrix实现断路器功能和Ribbon进行负载均衡的示例。

SpringCloud简介

SpringCloud 是一套基于 Spring Boot 框架的微服务开发工具，为开发者提供了在分布式系统（如配置管理、服务调度、服务发现、断路器、路由、微代理、集群状态管理等）中构建微服务应用的一整套框架。它通过集成一系列现有开源项目来实现这些功能，简化了分布式系统的设计，使开发者能够更加专注于业务逻辑的实现。

SpringCloud的优势和应用场景

简化微服务架构的开发：SpringCloud 提供了一套开箱即用的微服务组件，使开发者能快速搭建微服务架构。
增强服务治理能力：提供了服务注册与发现、配置中心、负载均衡、断路器、路由等功能，增强了系统的稳定性和可伸缩性。
支持多种编程语言：虽然 SpringCloud 主要支持 Java 语言，但其生态体系中也包含了一些支持其他语言的工具，如 SpringCloud Gateway 支持多种语言的 API 代理。

常见的SpringCloud组件介绍

服务注册与发现：Eureka、Consul 和 Zookeeper 是常用的注册中心，用于管理服务的注册与发现。
配置中心：SpringCloud Config 用于集中管理和分发应用的配置信息。
服务网关：SpringCloud Gateway、Zuul 用于构建 API 网关，实现请求路由和过滤。
断路器：Hystrix、Resilience4j 用于实现服务熔断机制，保障系统的稳定性。
负载均衡：Ribbon 用于实现客户端负载均衡。
服务追踪：SpringCloud Sleuth 用于服务调用链路追踪。
消息总线：SpringCloud Bus 通过消息总线实现配置更新的广播。

快速搭建SpringCloud开发环境

开发工具的安装与配置

为了开始 SpringCloud 开发，需要先安装一些必要的开发工具，比如 Java 开发工具包(JDK)、Maven 构建工具、IDE（如 IntelliJ IDEA 或 Eclipse）。

安装 JDK：
- 下载并安装最新版本的 JDK。
- 配置环境变量 JAVA_HOME 和 PATH。
安装 Maven：
- 下载 Maven 并解压。
- 设置环境变量 MAVEN_HOME 和 PATH。
安装开发工具：
- 选择合适的 IDE，如 IntelliJ IDEA 或 Eclipse。
- 安装 Spring Boot 插件，这将提供 Spring Boot 项目模板和更多的 Spring Boot 支持。

创建第一个SpringCloud项目

创建 Spring Boot 项目：
- 使用 IDE 创建一个新的 Spring Boot 项目。可以在 IntelliJ IDEA 中通过 Spring Initializr 创建，选择 Spring Cloud Starter 作为依赖。
- 确保项目中包含 Spring Boot Starter Web 和 Spring Cloud Starter Config 依赖。

配置 Maven 依赖：

打开项目的 pom.xml 文件，确保包含以下依赖：

<parent>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
  <version>2.3.4.RELEASE</version>
</parent>

<dependencies>
  <dependency>
      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
      <version>2.2.6.RELEASE</version>
  </dependency>
  <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
  </dependency>
  <dependency>
      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-config</artifactId>
      <version>2.2.6.RELEASE</version>
  </dependency>
</dependencies>

<dependencyManagement>
  <dependencies>
      <dependency>
          <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
          <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
          <version>Hoxton.SR8</version>
          <type>pom</type>
          <scope>import</scope>
      </dependency>
  </dependencies>
</dependencyManagement>

启动项目：
- 启动项目可以使用 IDE 内置的 Spring Boot 启动功能或者直接运行 main 方法。
- 确保项目能够正常启动并访问。
- 示例启动类代码如下：
```
@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
public class DemoApplication {
  public static void main(String[] args) {
      SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
  }
}
```

项目的基本结构和依赖管理

项目的基本结构：
- main/resources/application.yml：项目的配置文件。
- main/java/com/example/demo/：存放应用程序的主要代码。
- main/java/com/example/demo/DemoApplication.java：项目的主启动类。
依赖管理：
- pom.xml 文件是项目依赖的管理文件。通过引入 Spring Cloud Starter 依赖，可以方便地使用 Spring Cloud 提供的功能。
- 可以在 pom.xml 中添加其他相关依赖，如 spring-cloud-starter-netflix-zuul、spring-cloud-starter-netflix-hystrix。

SpringCloud服务发现与配置中心

使用Eureka实现服务发现

Spring Cloud Eureka 是一个基于 Netflix Eureka 实现的服务注册与发现组件。服务提供者将自己注册到 Eureka Server，并周期性发送心跳来维持自己的存活状态；服务消费者从 Eureka Server 获取服务提供者的地址列表，实现服务调用。

服务提供者的配置：

在 application.yml 中配置服务提供者向 Eureka 注册：

spring:
application:
  name: service-provider
eureka:
client:
  service-url:
    defaultZone: http://localhost:8761/eureka/

服务消费者的配置：

在 application.yml 中配置服务消费者从 Eureka 获取服务提供者的地址：

spring:
application:
  name: service-consumer
eureka:
client:
  service-url:
    defaultZone: http://localhost:8761/eureka/

服务提供者的实现：

示例代码如下：

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
public class ServiceProviderApplication {
  public static void main(String[] args) {
      SpringApplication.run(ServiceProviderApplication.class, args);
  }
}

@RestController
@RequestMapping("/service-provider")
public class ServiceProviderController {
  @GetMapping("/hello")
  public String sayHello() {
      return "Hello, this is service provider!";
  }
}

服务消费者的实现：

示例代码如下：

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
public class ServiceConsumerApplication {
  public static void main(String[] args) {
      SpringApplication.run(ServiceConsumerApplication.class, args);
  }
}

@RestController
@RequestMapping("/service-consumer")
public class ServiceConsumerController {
  @Autowired
  private DiscoveryClient discoveryClient;

  @GetMapping("/hello")
  public String sayHello() {
      List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("service-provider");
      if (instances != null && !instances.isEmpty()) {
          ServiceInstance instance = instances.get(0);
          String url = "http://" + instance.getHost() + ":" + instance.getPort() + "/service-provider/hello";
          return restTemplate.getForObject(url, String.class);
      }
      return "Service provider not found!";
  }
}

使用Config Server实现配置中心

Spring Cloud Config Server 提供了集中化的配置管理功能，可以将配置文件集中存储在 Git、SVN 等版本控制系统中。服务应用从 Config Server 获取配置信息，使配置变得集中化、可管理。

启动 Config Server：

在 application.yml 中配置 Config Server：

spring:
application:
  name: config-server
server:
port: 8888
spring:
cloud:
  config:
    server:
      git:
        uri: https://github.com/your-username/config-repo
        username: your-username
        password: your-password

配置文件的结构：
- 配置文件的结构如下：spring/application.yml、spring/default.yml。
- 每个文件对应不同环境的配置，例如 application.yml 对应开发环境，default.yml 对应默认环境。
- 文件命名规则为 spring/${spring.application.name}-${profile}.yml，其中 ${spring.application.name} 是应用的名字，${profile} 是配置文件的环境标识（如 dev、prod）。

服务应用的配置：

在服务应用中配置从 Config Server 获取配置：

spring:
cloud:
  config:
    name: config-client
    profile: dev
    label: master
    uri: http://localhost:8888

服务应用中的配置获取：

在服务应用中可以通过 @Value 注解获取配置值：

@SpringBootApplication
public class ConfigClientApplication {
  @Value("${application.name}")
  private String appName;

  public static void main(String[] args) {
      SpringApplication.run(ConfigClientApplication.class, args);
  }

  @RestController
  @RequestMapping("/config")
  public class ConfigController {
      @GetMapping("/name")
      public String getAppName() {
          return appName;
      }
  }
}

SpringCloud断路器与负载均衡

使用Hystrix实现断路器功能

断路器是一种容错机制，用于保护服务在调用失败时不会导致服务雪崩。Spring Cloud Hystrix 通过封装系统间的异步交互来实现断路器功能，包括请求的隔离、缓存、降级等。

在服务提供者中使用 Hystrix：

在 pom.xml 中添加 Hystrix 依赖：

<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
  <version>2.2.6.RELEASE</version>
</dependency>

使用 @HystrixCommand 注解实现服务调用的降级：

@RestController
@RequestMapping("/service-provider")
public class ServiceProviderController {
  @GetMapping("/hello")
  @HystrixCommand(fallbackMethod = "fallbackHello")
  public String sayHello() {
      // 业务逻辑
      return "Hello, this is service provider!";
  }

  public String fallbackHello() {
      return "Fallback: Service provider is not available!";
  }
}

在服务消费者中使用 Hystrix：

在 pom.xml 中添加 Hystrix 依赖：

<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
  <version>2.2.6.RELEASE</version>
</dependency>

使用 @HystrixCommand 注解实现服务调用的降级：

@RestController
@RequestMapping("/service-consumer")
public class ServiceConsumerController {
  @Autowired
  private RestTemplate restTemplate;

  @GetMapping("/hello")
  @HystrixCommand(fallbackMethod = "fallbackHello")
  public String sayHello() {
      String url = "http://localhost:8080/service-provider/hello";
      return restTemplate.getForObject(url, String.class);
  }

  public String fallbackHello() {
      return "Fallback: Service provider is not available!";
  }
}

使用Ribbon实现负载均衡

Ribbon 是一个客户端负载均衡器，内置了多种负载均衡算法，如轮询、随机、最少请求数量等。Spring Cloud Ribbon 与 Eureka 结合使用可以实现服务间的负载均衡。

在服务提供者中使用 Ribbon：

在 pom.xml 中添加 Ribbon 依赖：

<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbon</artifactId>
  <version>2.2.6.RELEASE</version>
</dependency>

配置 Ribbon 的负载均衡算法：

spring:
application:
  name: service-provider
eureka:
client:
  service-url:
    defaultZone: http://localhost:8761/eureka/
ribbon:
NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RoundRobinRule

在服务消费者中使用 Ribbon：

在 pom.xml 中添加 Ribbon 依赖：

<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbon</artifactId>
  <version>2.2.6.RELEASE</version>
</dependency>

使用 Ribbon 调用服务提供者：

@RestController
@RequestMapping("/service-consumer")
public class ServiceConsumerController {
  @Autowired
  private LoadBalancerClient loadBalancerClient;

  @GetMapping("/hello")
  public String sayHello() {
      ServiceInstance serviceInstance = loadBalancerClient.choose("service-provider");
      String url = "http://" + serviceInstance.getHost() + ":" + serviceInstance.getPort() + "/service-provider/hello";
      return restTemplate.getForObject(url, String.class);
  }
}

SpringCloud路由与API网关

使用Zuul实现API网关

Spring Cloud Zuul 是一个 API 网关，用于服务路由和过滤器，可以将外部调用路由到内部微服务中，并对请求进行一系列过滤处理。

启动 Zuul API 网关：

在 pom.xml 中添加 Zuul 依赖：

<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-zuul</artifactId>
  <version>2.2.6.RELEASE</version>
</dependency>

配置 Zuul 的路由规则：

spring:
application:
  name: api-gateway
eureka:
client:
  service-url:
    defaultZone: http://localhost:8761/eureka/
zuul:
routes:
  service-provider:
    path: /api/service-provider/**
    serviceId: service-provider

使用 Zuul 实现路由：

在 Zuul API 网关中定义过滤器和路由规则：

@SpringBootApplication
@EnableZuulProxy
public class ApiGatewayApplication {
  public static void main(String[] args) {
      SpringApplication.run(ApiGatewayApplication.class, args);
  }
}

@Configuration
public class ZuulConfig {
  @Bean
  public ZuulFilter customRouteFilter() {
      return new CustomRouteFilter();
  }
}

public class CustomRouteFilter extends ZuulFilter {
  @Override
  public String filterType() {
      return "pre";
  }

  @Override
  public int order() {
      return 0;
  }

  @Override
  public boolean shouldFilter() {
      return true;
  }

  @Override
  public Object run() {
      RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext();
      ctx.addZuulOrigin();
      return null;
  }
}

请求路由的示例代码：

@RestController
@RequestMapping("/api")
public class GatewayController {
  @Autowired
  private DiscoveryClient discoveryClient;

  @GetMapping("/service-provider/hello")
  public String sayHello() {
      List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("service-provider");
      if (instances != null && !instances.isEmpty()) {
          ServiceInstance instance = instances.get(0);
          String url = "http://" + instance.getHost() + ":" + instance.getPort() + "/service-provider/hello";
          return restTemplate.getForObject(url, String.class);
      }
      return "Service provider not found!";
  }
}

路由规则的配置与使用

配置路由规则：

在 application.yml 中定义路由规则：

zuul:
routes:
  service-provider:
    path: /api/service-provider/**
    serviceId: service-provider

使用路由规则：

通过定义的路由规则，外部请求可以路由到指定的服务提供者：

@RestController
@RequestMapping("/api")
public class GatewayController {
  @GetMapping("/service-provider/hello")
  public String sayHello() {
      return "Hello, this is service provider!";
  }
}

实战演练：构建一个简单的微服务系统

设计一个简单的微服务架构

假设我们设计一个简单的图书管理系统，包括三个微服务：图书服务、用户服务和订单服务。图书服务负责管理图书信息，用户服务负责管理用户信息，订单服务负责管理订单信息。

图书服务：
- 主要负责图书的增删改查操作。
- 使用 Spring Boot 和 Spring Data JPA 进行数据库操作。
用户服务：
- 主要负责用户的注册、登录、个人信息的增删改查操作。
- 使用 Spring Boot 和 Spring Data JPA 进行数据库操作。
订单服务：
- 负责订单的创建、查询和取消操作。
- 使用 Spring Boot 和 Spring Data JPA 进行数据库操作。
- 依赖于图书服务和用户服务。

整合上述功能实现一个测试项目

启动 Eureka Server：

创建 Eureka Server 项目，配置 Eureka Server：

server:
port: 8761

eureka:
instance:
  hostname: localhost
client:
  register-with-eureka: false
  fetch-registry: false
  server: true

启动图书服务：

在 pom.xml 中添加相关依赖：

<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
  <version>2.2.6.RELEASE</version>
</dependency>

配置 Eureka Client：

spring:
application:
  name: book-service
eureka:
client:
  service-url:
    defaultZone: http://localhost:8761/eureka/
server:
port: 8081

启动类代码：

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
public class BookServiceApplication {
  public static void main(String[] args) {
      SpringApplication.run(BookServiceApplication.class, args);
  }
}

启动用户服务：

在 pom.xml 中添加相关依赖：

<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
  <version>2.2.6.RELEASE</version>
</dependency>

配置 Eureka Client：

spring:
application:
  name: user-service
eureka:
client:
  service-url:
    defaultZone: http://localhost:8761/eureka/
server:
port: 8082

启动类代码：

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
public class UserServiceApplication {
  public static void main(String[] args) {
      SpringApplication.run(UserServiceApplication.class, args);
  }
}

启动订单服务：

在 pom.xml 中添加相关依赖：

<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
  <version>2.2.6.RELEASE</version>
</dependency>

配置 Eureka Client：

spring:
application:
  name: order-service
eureka:
client:
  service-url:
    defaultZone: http://localhost:8761/eureka/
server:
port: 8083

启动类代码：

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
public class OrderServiceApplication {
  public static void main(String[] args) {
      SpringApplication.run(OrderServiceApplication.class, args);
  }
}

启动 API Gateway：

在 pom.xml 中添加相关依赖：

<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-zuul</artifactId>
  <version>2.2.6.RELEASE</version>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
  <version>2.2.6.RELEASE</version>
</dependency>

配置 Eureka Client 和 Zuul 路由：

spring:
application:
  name: api-gateway
eureka:
client:
  service-url:
    defaultZone: http://localhost:8761/eureka/
server:
port: 8080
zuul:
routes:
  book-service:
    path: /api/book/**
    serviceId: book-service
  user-service:
    path: /api/user/**
    serviceId: user-service
  order-service:
    path: /api/order/**
    serviceId: order-service

启动类代码：

@SpringBootApplication
@EnableZuulProxy
public class ApiGatewayApplication {
  public static void main(String[] args) {
      SpringApplication.run(ApiGatewayApplication.class, args);
  }
}

整合服务：

在订单服务中调用图书服务和用户服务：

@RestController
@RequestMapping("/api")
public class OrderController {
  @Autowired
  private RestTemplate restTemplate;

  @GetMapping("/order/create/{bookId}/{userId}")
  public String createOrder(@PathVariable Long bookId, @PathVariable Long userId) {
      // 假设图书服务和用户服务已经注册到 Eureka 服务器
      String bookUrl = "http://book-service/api/book/" + bookId;
      String userUrl = "http://user-service/api/user/" + userId;

      // 调用图书服务和用户服务获取信息
      Book book = restTemplate.getForObject(bookUrl, Book.class);
      User user = restTemplate.getForObject(userUrl, User.class);

      // 创建订单逻辑
      // ...

      return "Order created successfully!";
  }
}

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