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SpringCloud入門教程：輕松搭建微服務架構

標簽：

Spring Cloud 微服務

概述

本文详细介绍了SpringCloud的入门教程，涵盖环境搭建、快速入门、服务发现与注册、服务网关、配置中心、服务容错等内容，帮助开发者快速搭建微服务架构。文章还提供了实战案例和常见问题解决方案，确保读者能够全面了解和掌握SpringCloud的各项功能。

SpringCloud入门教程：轻松搭建微服务架构

SpringCloud简介与环境搭建

SpringCloud是什么

Spring Cloud是一系列框架的有序集合，旨在简化分布式系统开发。它基于Spring Boot，提供了开发分布式系统所需的各种工具，通过约定优于配置的理念，简化了分布式系统中常见模式（如配置管理、服务发现、断路器、路由、微代理、集群状态）的实现。Spring Cloud允许开发者专注于业务逻辑，而不是底层技术细节。

开发环境搭建

安装Java环境

确保系统中已安装Java环境，最低要求Java 8。可以通过命令验证Java版本：

java -version

安装Maven

Maven是一个项目管理和构建工具，基于项目对象模型（Project Object Model，POM）。你可以通过命令行安装Maven：

mvn -version

安装IDE

推荐使用IntelliJ IDEA或Eclipse作为开发工具，这里以IntelliJ IDEA为例，下载并安装IDEA。

创建Spring Boot项目

打开IntelliJ IDEA，选择File -> New -> Project。
在新窗口中选择Spring Initializr，点击Next。
选择Java，Spring Boot版本，然后选择要使用的SDK。
选择项目基本信息（Group，Artifact），点击Next。
在依赖选项中选择Spring Web和Spring Boot DevTools，点击Next，然后点击Finish。

快速开始第一个SpringCloud项目

在创建的Spring Boot项目中，添加Spring Cloud依赖。在pom.xml中添加spring-cloud-starter-netflix-eureka-server依赖：

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-server</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

配置Eureka服务注册中心。在application.yml中配置Eureka服务：

server:
  port: 8761

spring:
  application:
 name: eureka-service

eureka:
 instance:
 hostname: localhost
 client:
 register-with-eureka: false
 fetch-registry: false
 service-url:
 defaultZone: http://${eureka.instance.hostname}:${server.port}/eureka/

创建启动类，在启动类中添加@EnableEurekaServer注解以启用Eureka服务：

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.netflix.eureka.server.EnableEurekaServer;

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

运行服务，启动项目后访问http://localhost:8761/，可以看到Eureka服务注册中心的页面。

服务发现与注册

Eureka服务注册与发现

Eureka是Netflix开源的一个基于Rest的服务，提供服务注册和发现的组件，主要分为服务提供者和服务消费者。服务提供者在启动时向注册中心注册自己，服务消费者在启动时向注册中心订阅所需的服务，注册中心通过心跳机制检测服务提供者的存活状态，若服务提供者出现故障，则会从注册中心删除。

服务提供者注册

创建一个新的Spring Boot项目，添加spring-cloud-starter-netflix-eureka-client依赖：

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

配置服务提供者。在application.yml中配置服务提供者：

server:
 port: 8081

spring:
 application:
 name: service-provider

eureka:
 instance:
 hostname: localhost
 client:
 register-with-eureka: true
 fetch-registry: true
 service-url:
 defaultZone: http://localhost:8761/eureka/

创建服务提供者类，提供具体的业务逻辑：

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class ServiceProviderController {

    @GetMapping("/service-provider/{id}")
    public String service(@PathVariable int id) {
        return "Service Provider Response " + id;
    }
}

服务消费者订阅

创建一个新的Spring Boot项目，添加spring-cloud-starter-netflix-eureka-client依赖：

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

配置服务消费者。在application.yml中配置服务消费者：

server:
 port: 8082

spring:
 application:
 name: service-consumer

eureka:
 instance:
 hostname: localhost
 client:
 register-with-eureka: true
 fetch-registry: true
 service-url:
 defaultZone: http://localhost:8761/eureka/

创建服务消费者类，调用服务提供者的服务：

import org.springframework.cloud.client.discovery.DiscoveryClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@RestController
public class ServiceConsumerController {

    private final RestTemplate restTemplate;
    private final DiscoveryClient discoveryClient;

    public ServiceConsumerController(RestTemplate restTemplate, DiscoveryClient discoveryClient) {
        this.restTemplate = restTemplate;
        this.discoveryClient = discoveryClient;
    }

    @GetMapping("/consumer/{id}")
    public String service(@PathVariable int id) {
        String serviceUrl = discoveryClient.getInstances("service-provider").get(0).getUri().toString();
        return restTemplate.getForObject(serviceUrl + "/service-provider/" + id, String.class);
    }
}

服务间通信

服务间通信主要通过RESTful API进行，Spring Cloud提供了多种方式实现服务间的通信，如Feign、Ribbon、RestTemplate等。

使用RestTemplate进行服务间通信

在服务消费者中，通过RestTemplate实现对服务提供者的调用：

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@RestController
public class ServiceConsumerController {

    private final RestTemplate restTemplate;

    public ServiceConsumerController(RestTemplate restTemplate) {
        this.restTemplate = restTemplate;
    }

    @GetMapping("/consumer/{id}")
    public String service(@PathVariable int id) {
        String serviceUrl = "http://localhost:8081/service-provider/" + id;
        return restTemplate.getForObject(serviceUrl, String.class);
    }
}

注意，此时需要在服务消费者中手动配置服务提供者的地址。在实际应用中，可以通过服务注册中心自动获取服务提供者的地址。

服务网关

Zuul作为API网关

Zuul是Netflix开源的一个基于Java的路由和服务代理组件，主要作用是路由、过滤和请求分发。它提供了动态路由、请求过滤、异常处理等功能，可以与Spring Cloud集成，实现服务网关的功能。

服务网关配置

创建一个新的Spring Boot项目，添加spring-cloud-starter-netflix-zuul依赖：

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

配置服务网关。在application.yml中配置服务网关：

server:
 port: 8080

spring:
 application:
 name: zuul-gateway

zuul:
 routes:
 service-provider:
 path: /service-provider/**
 service:
 url: http://localhost:8081

路由和过滤

Zuul提供了多种过滤器，包括pre、route、post等。这些过滤器可以实现路由前处理、路由处理后处理等功能。

创建自定义过滤器：

import com.netflix.zuul.ZuulFilter;
import com.netflix.zuul.context.RequestContext;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class TokenFilter extends ZuulFilter {

    @Override
    public String filterType() {
        return "pre";
    }

    @Override
    public int filterOrder() {
        return 1;
    }

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

    @Override
    public Object run() {
        RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext();
        Object token = ctx.getRequest().getParameter("token");
        if (token != null) {
            ctx.set("token", token);
            return null;
        }
        ctx.setSendZuulResponse(false);
        ctx.setResponseStatusCode(403);
        return null;
    }
}

Gateway简介与使用

Spring Cloud Gateway是基于Spring Boot、Spring Framework和Project Reactor构建的API网关。它提供了一个强大的路由集合，可以匹配HTTP请求的任何属性，并对请求进行路由处理。它还可以匹配请求头、请求参数等信息，实现更为复杂的路由规则。

Gateway配置

创建一个新的Spring Boot项目，添加spring-cloud-starter-gateway依赖：

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

配置Gateway路由规则。在application.yml中配置路由规则：

spring:
 cloud:
 gateway:
 routes:
 - id: service-provider
 uri: http://localhost:8081
 predicates:
 - Path=/service-provider/**

动态路由

Gateway支持动态路由，可以根据需要添加、删除路由规则。例如，可以使用Spring Cloud Config动态加载路由规则。

创建配置中心项目，提供配置文件：

spring:
 cloud:
 gateway:
 routes:
 - id: service-provider
 uri: http://localhost:8081
 predicates:
 - Path=/service-provider/**

在Gateway项目中配置动态加载：

spring:
 cloud:
 config:
 uri: http://localhost:8888

配置中心

Config配置中心介绍

Spring Cloud Config是Spring Cloud中的一个配置服务器，可以将配置文件从本地文件系统、Git仓库、SVN仓库等位置读取下来，并将配置信息放入配置中心。服务可以通过API访问配置中心获取配置信息，从而实现配置的集中管理和自动化部署。

配置中心部署

创建一个新的Spring Boot项目，添加spring-cloud-starter-config依赖：

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

配置配置中心。在bootstrap.yml中配置应用的基本信息和配置中心地址：

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

创建配置文件。例如在Git仓库中创建application.yml和application-dev.yml等配置文件，分别对应不同环境的配置。
配置微服务项目获取配置。在微服务项目中添加spring-cloud-starter-config依赖，并配置bootstrap.yml：

spring:
 cloud:
 config:
 uri: http://localhost:8888

分布式配置管理

分布式配置管理是Spring Cloud Config的核心功能之一，它允许每个应用实例以同样的方式获取到配置信息，从而保证了配置的一致性。

在Git仓库中创建相应的配置文件，例如application.yml、application-dev.yml等。
配置不同环境的部署。在微服务项目中配置环境变量，以获取不同的配置信息：

spring:
 profiles:
 active: dev

在配置中心中提供多环境配置文件，确保每个环境都能正确读取到配置信息。

服务容错与负载均衡

Ribbon负载均衡

Ribbon是Netflix的一个基于HTTP和TCP的客户端负载均衡器，它基于Netflix Ribbon组件提供了一系列的编程接口，简化了服务端的负载均衡和客户端的连接管理。Ribbon提供了多种负载均衡策略，如轮询、随机、最少活跃连接等。

Ribbon基本配置

创建一个新的Spring Boot项目，添加spring-cloud-starter-netflix-ribbon依赖：

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

配置服务提供者。在application.yml中配置服务提供者：

server:
 port: 8081

spring:
 application:
 name: service-provider

eureka:
 instance:
 hostname: localhost
 client:
 register-with-eureka: true
 fetch-registry: true
 service-url:
 defaultZone: http://localhost:8761/eureka/

创建服务提供者类，提供具体的业务逻辑：

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class ServiceProviderController {

    @GetMapping("/service-provider/{id}")
    public String service(@PathVariable int id) {
        return "Service Provider Response " + id;
    }
}

配置服务消费者。在application.yml中配置服务消费者：

server:
 port: 8082

spring:
 application:
 name: service-consumer

eureka:
 instance:
 hostname: localhost
 client:
 register-with-eureka: true
 fetch-registry: true
 service-url:
 defaultZone: http://localhost:8761/eureka/

ribbon:
 eureka:
 enabled: true

创建服务消费者类，使用Ribbon进行服务调用：

import org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalanced;
import org.springframework.cloud.loadbalancer.annotation.LoadBalancerClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@RestController
@LoadBalancerClient(name = "service-provider")
public class ServiceConsumerController {

    private final RestTemplate restTemplate;

    public ServiceConsumerController(RestTemplate restTemplate) {
        this.restTemplate = restTemplate;
    }

    @GetMapping("/consumer/{id}")
    public String service(@PathVariable int id) {
        return restTemplate.getForObject("http://service-provider/service-provider/" + id, String.class);
    }
}

Hystrix服务容错处理

Hystrix是Netflix开源的一个延迟和容错库，旨在提高分布式系统的稳定性。它通过隔离服务之间的访问点、请求和线程来防止级联失败。Hystrix使用断路器模式来控制访问远程服务、线程以及依赖服务的超时，以避免出现级联故障。

Hystrix基本配置

创建一个新的Spring Boot项目，添加spring-cloud-starter-netflix-hystrix依赖：

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

配置服务提供者。在application.yml中配置服务提供者：

server:
 port: 8081

spring:
 application:
 name: service-provider

eureka:
 instance:
 hostname: localhost
 client:
 register-with-eureka: true
 fetch-registry: true
 service-url:
 defaultZone: http://localhost:8761/eureka/

创建服务提供者类，提供具体的业务逻辑：

import org.springframework.cloud.netflix.hystrix.EnableHystrix;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
@EnableHystrix
public class ServiceProviderController {

    @GetMapping("/service-provider/{id}")
    public String service(@PathVariable int id) {
        return "Service Provider Response " + id;
    }
}

配置服务消费者。在application.yml中配置服务消费者：

server:
 port: 8082

spring:
 application:
 name: service-consumer

eureka:
 instance:
 hostname: localhost
 client:
 register-with-eureka: true
 fetch-registry: true
 service-url:
 defaultZone: http://localhost:8761/eureka/

hystrix:
 command:
 default:
 execution:
 isolation:
 thread:
 timeoutInMilliseconds: 1000

创建服务消费者类，使用Hystrix进行服务调用：

import org.springframework.cloud.client.discovery.DiscoveryClient;
import org.springframework.cloud.netflix.hystrix.EnableHystrix;
import org.springframework.cloud.netflix.hystrix.HystrixCommand;
import org.springframework.cloud.netflix.hystrix.HystrixCommandProperties;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

import java.util.Random;

@RestController
@EnableHystrix
public class ServiceConsumerController {

    @GetMapping("/consumer/{id}")
    public String service(@PathVariable int id) {
        return new HystrixCommand<String>(HystrixCommandProperties.Setter()
                .withExecutionTimeoutInMilliseconds(1000)) {
            @Override
            protected String run() throws Exception {
                Random random = new Random();
                int time = random.nextInt(1000);
                Thread.sleep(time);
                return "Service Consumer Response " + id;
            }

            @Override
            protected String getFallback() {
                return "Service Consumer Fallback Response " + id;
            }
        }.execute();
    }
}

实战案例

构建一个简单的微服务系统

本节将通过构建一个简单的微服务系统，包括服务注册与发现、服务网关、配置中心、服务容错等功能，以此来加深对Spring Cloud的理解。

微服务项目架构

微服务项目通常包括多个服务提供者、服务消费者、服务网关、服务注册中心、配置中心等组件。本例将实现一个简单的微服务系统，包含服务注册中心、服务提供者、服务消费者、服务网关、配置中心等组件。

创建服务注册中心项目，参考2.1节中的Eureka服务注册与发现部分。
创建服务提供者项目，参考2.2节中的服务提供者注册部分。
创建服务消费者项目，参考2.2节中的服务消费者订阅部分。
创建服务网关项目，参考3.1节中的Zuul作为API网关部分。
创建配置中心项目，参考4.1节中的Config配置中心介绍部分。
在服务提供者和消费者项目中，配置服务端口，确保每个服务运行在不同的端口上。

服务注册与发现

在服务提供者和服务消费者项目中，添加服务注册与发现功能，确保能够正确地注册到服务注册中心，并通过服务注册中心订阅其他服务。

服务网关

在服务网关项目中，配置路由规则，将服务消费者请求路由到服务提供者项目。

配置中心

在配置中心项目中，提供服务提供者和消费者的配置文件，确保每个服务能够正确读取到配置信息。

常见问题与解决方案

服务注册失败

检查服务注册中心是否运行正常。
检查服务提供者和服务消费者项目的配置文件，确保服务注册和订阅地址正确。

服务调用失败

检查服务提供者是否启动正常，是否正确注册到服务注册中心。
检查服务消费者是否能够正确从服务注册中心获取服务提供者的信息。
检查服务网关配置，确保路由规则配置正确。

配置文件丢失

检查配置中心项目是否启动正常，是否能够正确读取配置文件。
检查服务提供者和服务消费者的配置文件，确保配置文件路径正确。
确保配置中心项目中的配置文件能够被服务提供者和服务消费者正确读取。

Hystrix超时

调整Hystrix命令的超时时间设置，确保服务调用过程中的超时时间设置合理。
检查服务提供者的响应时间，优化服务提供者的性能。

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